滑坡勘查治理時傳遞系數(shù)法公式中幾個應(yīng)該注意的問題

張良全

(中國十九冶集團有限公司，四川成都611730)

國內(nèi)外學(xué)者分析了滑坡的活動時間——同時性和滯后性，中國地質(zhì)大學(xué)唐輝明教授分析了滑坡的敏感性，還有學(xué)者從方法論的角度分析了滑坡推力情況，如陳祖煜等發(fā)展了三維的極限平衡法；鄭穎人等介紹了有限元強度折減法的應(yīng)用以及不平衡推理法與Smartmat的討論；J.M.Duncan綜述了極限平衡法。筆者通過現(xiàn)場實際對采用不平衡推力法(也就是傳遞系數(shù)法)時關(guān)鍵的幾個參數(shù)進行了討論，全面剖析和重新審視參數(shù)的合理性，對充分認(rèn)識折線滑坡的計算公式和滑坡體的現(xiàn)狀有重要意義，有利于提高地質(zhì)災(zāi)害的防治水平。

1 傳遞系數(shù)法

1.1 傳遞系數(shù)法計算公式

計算公式：

該滑坡推力公式為隱式解法，即：

式中：φi為第i塊段土的內(nèi)摩擦角(°)；θi為第i塊段滑動面與水平面的夾角(°)；PI為第i條塊的剩余下滑力；ψi-1為傳遞系數(shù)(圖1)。

圖1 滑坡剩余下滑力計算

從式(1)～式(3)看出φi和θi是非常重要的參數(shù)，下面從滑面強度一致性、滑面強度的確定、滑體分塊三個方面來論述。

1.2 滑面強度一致性問題

滑坡計算方法中φ值按上述給定的公式，φ值在各分段條塊上可以是不一致的，而實際工程中發(fā)現(xiàn)很多滑坡計算所有條塊φ值計算是一致的。不是說所有滑坡的各分段滑塊φ值都應(yīng)該不一致，有些滑坡各條塊的滑面φ值是一致的，而有些滑坡各條塊的滑面φ值是明顯不一致的。如在重慶某公租房的牽引式滑坡中滑體滑塌可顯示前端泥巖層面的滑動φ值很小，基本光滑，滑帶土為0.1～5 cm厚的泥化泥巖，后端表現(xiàn)為切層滑坡，強度很高，前后差別很大。就是在每一個分塊段上的強度也是平均強度(圖2、圖3)。

圖2 滑坡體中前端部滑面基本光滑

圖3 滑體后緣滑面典型的拉斷

對這類型滑坡治理進行剩余下滑力計算時，并不是所有條塊φ和C都相等，至少后緣處φ和C都應(yīng)該取0，它們已完全分開。治理中剩余下滑力計算時滑面強度各條塊上是否完全一致，這對治理很重要，各段上剩余下滑力可因此差別很大，對支護位置上的結(jié)構(gòu)強度設(shè)計影響巨大，因此有可能造成經(jīng)濟、安全和社會效益的重大影響。

1.3 滑面強度的確定問題

不管是GB 50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》、JTG C20-2011《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》還是GB/T 32864-2016《滑坡防治工程勘查規(guī)范》，在滑坡勘查中一般都要求應(yīng)有滑帶土的抗剪強度試驗，各規(guī)范的這種要求是想讓勘查單位盡量在與滑坡條件相似的條件下進行，提供一個比較準(zhǔn)確的可以使用的抗剪強度值。但在實際工作中，有些是很難在相似條件下做出，不管是滑面重合剪，還是殘剪和峰值剪，以及重塑土的多次剪。如在攀枝花市某滑坡勘察中取出的土體滑面幾近光滑，約35°傾角，有一定濕度，取出后這種滑面最大程度上接近真實的狀況是做滑面重合剪。筆者當(dāng)天送試驗室做，與最后反算和經(jīng)驗相比值偏差較大，分析原因有二。

第一，滑面傾角控制不好；第二，滑面上含水量不能控制到實際的那么多含水量。對這種滑面的土做重塑土的多次剪，做了約10組，差別更離奇的大，因為做不出如圖4所示的幾近光滑的滑面。還有如在重慶某公租房的牽引式滑坡中，滑帶土很薄，僅0.1～5 cm的厚度，而且是在基巖層理面上泥化形成的，取芯困難，根本就做不了重合剪以及多次剪試驗(圖5)。上述分析表明，有時室內(nèi)試驗不能完全在相似條件下取得土樣，甚至有些不能給出室內(nèi)試驗，所以我們在實際工作中，應(yīng)根據(jù)情況取土樣進行室內(nèi)試驗，滑坡參數(shù)最終應(yīng)根據(jù)反算分析、既有工程經(jīng)驗、室內(nèi)試驗等綜合確定；不要把某一種確定方法作為必要的條件。

圖4 滑面光滑有一定傾角

1.4 滑坡計算分析的分塊問題

在計算滑坡采用折線法時，由于勘探孔有時間距很遠(yuǎn)，很多勘查單位的勘查人員為了滿足計算分塊不大問題，就進行插值，沒有規(guī)律，就純是為了把計算分塊變小，這種做法對計算精度是沒有幫助的。在折線法中無論隱式解還是顯式解，都對折線形滑面有嚴(yán)格的要求，如滑面間的夾角過大，就會出現(xiàn)較大的誤差，因而當(dāng)轉(zhuǎn)折點處兩傾角差值較大時，需對滑面進行處理，以消除尖角效應(yīng)。此時通常是對突變的傾角作圓弧連接，然后在弧上插點，減小分塊長度，減小傾角效應(yīng)。當(dāng)然有時除了這種效應(yīng)情況，有時還需要因為支擋設(shè)置情況，需在某處分塊，這種情況另當(dāng)別論。分塊問題影響計算的精度問題。

圖5 滑面光滑且很薄泥化層滑坡

2 結(jié)論

(1)折線法計算時，φ值并不是每塊上都一定相等，應(yīng)根據(jù)滑面上各塊φ值情況，進行取值計算，對支擋計算更有準(zhǔn)確性。

(2)滑面強度要依據(jù)反算分析、既有工程經(jīng)驗和室內(nèi)試驗綜合確定，當(dāng)無法進行室內(nèi)試驗或進行室內(nèi)試驗誤差較大時，應(yīng)根據(jù)反算分析和既有工程試驗綜合確定。

(3)滑塊的分段影響的是精度問題，分塊的精度是受折線處的傾角差值決定的。

(4)采用傳遞系數(shù)法公式計算時，充分理解以上三方面問題將有利于我們工作的開展以及科學(xué)客觀的解決問題，從而推動技術(shù)的進步。