某邊坡破壞機(jī)理及穩(wěn)定性分析

何 國(guó)

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610061）

1 邊坡破壞形成原因

1.1 河流侵蝕

壩址位于出山口處，呈不對(duì)稱“U”型谷，其地表水和地下水均源于博羅科努山南坡和阿吾拉勒山北坡冰雪融水、大氣降水及基巖裂隙水的補(bǔ)給。地下水主要賦存于巖體發(fā)育的各種結(jié)構(gòu)面中，尤其是淺層風(fēng)化卸荷帶內(nèi)的結(jié)構(gòu)面相互切割、多張開(kāi)且貫通性好，是基巖裂隙水的主要徑流、賦存空間。

1.2 地震作用

根據(jù)滑坡前緣碎石土夾巨石，可以推斷發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的地震作用，地震對(duì)巖質(zhì)坡體穩(wěn)定性的影響表現(xiàn)為累積效應(yīng)和觸發(fā)效應(yīng)兩個(gè)方面。累積效應(yīng)主要表現(xiàn)為地震作用引起巖體結(jié)構(gòu)的松動(dòng)，造成坡體頂部巖體拉裂和剪切變形，加劇層面的錯(cuò)位。觸發(fā)效應(yīng)主要表現(xiàn)為地震作用加速了拉裂面的貫穿，造成坡體瞬間失穩(wěn)[1]。

2 邊坡穩(wěn)定性影響因素

2.1 地形地貌

研究區(qū)地形地貌形態(tài)整體上為中低山區(qū)河谷構(gòu)造侵蝕斜坡地貌，滑坡體在滑面上的重力分量很大程度受地形地貌條件影響。從縱向上看，滑坡表表面呈梯坎狀，前緣與后緣坡度相對(duì)較陡，中部相對(duì)較緩；從橫向上看，中部與后部呈中間低兩側(cè)高的凹槽，前部呈右側(cè)高凸，左側(cè)低凹，利于降雨地表水入滲，最終會(huì)導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的發(fā)生[2]。

2.2 地震影響

從區(qū)域上看，研究區(qū)位于地震斷裂帶內(nèi)，該構(gòu)造帶三條主干大活動(dòng)斷裂帶均有破壞性地震的記錄。地震隊(duì)研究區(qū)斜坡影響較大，地震主要是通過(guò)斜坡波動(dòng)震蕩產(chǎn)生，受08年強(qiáng)震的影響，滑坡后緣位于坡肩處，形成多條斷續(xù)延伸裂隙，為后期降雨的入滲提供通道。并且地震使斜坡結(jié)構(gòu)更加松散，為地表水入滲坡體轉(zhuǎn)化為地下水創(chuàng)造更有利條件。

2.3 人為活動(dòng)

原先該區(qū)域的坡體上有很茂盛的植被覆蓋，隨著人們?cè)谏狡律蟻y砍濫伐，使坡體失去保護(hù)，同時(shí)隨著雨水的沖刷，入滲，巖體逐漸外露，越來(lái)越不利于植物的生長(zhǎng)。同時(shí)在山坡下，人們建立采石廠，為了自身的利益，進(jìn)行不節(jié)制的開(kāi)采，劈山開(kāi)礦的爆破作用，可使斜坡的巖、土體受振動(dòng)而破碎產(chǎn)生滑坡對(duì)坡腳進(jìn)行開(kāi)挖后，使坡體下部失去支撐而發(fā)生下滑。

3 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)滑坡體特征與現(xiàn)有的勘探資料，選取滑坡主剖面，通過(guò)采用折線傳遞系數(shù)法來(lái)計(jì)算邊坡的穩(wěn)定性，其剖面分塊后的計(jì)算圖如下所示：

圖1 計(jì)算剖面分塊圖

3.1 計(jì)算值的選取

按照 GB50487-2008《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，結(jié)合巖體原位試驗(yàn)成果并類比相近工程的巖體試驗(yàn)，對(duì)滑坡體下的巖石（主要是凝灰?guī)r）物理力學(xué)參數(shù)取值，提出本工程壩址區(qū)巖體的物理力學(xué)地質(zhì)建議值。

3.2 穩(wěn)定性計(jì)算

依據(jù)折線傳遞系數(shù)法的計(jì)算思路[3]，首先對(duì)分塊1進(jìn)行計(jì)算：

通過(guò)式1-1至1-3的計(jì)算，可以求得分塊1土體的抗滑力和下滑力，當(dāng)計(jì)算分塊2時(shí)，除了以上相同的計(jì)算過(guò)程，還需計(jì)入分塊1給分塊2的剩余下滑力。即為：

由于分塊間角度不一致，需要計(jì)入傳遞系數(shù)ψ，即：

則第2塊的剩余下滑力為 E2=kT2-R2+E1ψ1，

第5塊的剩余下滑力為 E5=kT5-R5+（kT4-R4）ψ4+?? ?+（kT1-R1）ψ4ψ3ψ2ψ1

假定到第5塊的剩余下滑力影響不大，幾乎為0時(shí)，即 E5=0，

則根據(jù)下滑力和抗滑力的值，可以求得其抗滑穩(wěn)定性系數(shù)Fs=1.14。

3.3 結(jié)果分析

根據(jù)邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)不下于規(guī)定值。且根據(jù)高邊坡的滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分，其安全穩(wěn)定系數(shù) Fs=1. 14 ＞1.1，因此邊坡穩(wěn)定性滿足地震工況下二級(jí)邊坡的要求。

4 總結(jié)

對(duì)邊坡的破壞機(jī)理和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，首先從邊坡的破壞機(jī)理形成的主要原因進(jìn)行了分析，分別從河流浸蝕，地震作用進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)該區(qū)域中影響邊坡穩(wěn)定性的因素主要從地形地貌，地震影響，人為活動(dòng)等方面進(jìn)行分析。選取邊坡的一個(gè)特定剖面，對(duì)它的穩(wěn)定性情況進(jìn)行計(jì)算求解，通過(guò)折線傳遞系數(shù)法，把坡體分成五個(gè)小分塊，對(duì)每個(gè)分塊進(jìn)行分析求解，最終得到該壩址區(qū)巖體穩(wěn)定性系數(shù)，與邊坡規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，大于規(guī)定限值，因此邊坡穩(wěn)定性滿足地震工況下的要求。

[1]楊兵,孫明祥,王潤(rùn)民,楊濤,馮君,周德培. 土體含水率對(duì)邊坡動(dòng)力破壞模式及動(dòng)力響應(yīng)影響的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究[J/OL]. 巖土工程學(xué)報(bào),:1-7(2017-05-26).

[2]鄭穎人,葉海林,黃潤(rùn)秋. 地震邊坡破壞機(jī)制及其破裂面的分析探討[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2009,28(08):1714-1723.

[3]朱澤勇,賀桂成,李豐雄,王昭. 干濕交替條件下紅土邊坡破壞機(jī)理試驗(yàn)研究[J/OL]. 長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),:1-6(2017-02-16).