鎮(zhèn)江崗地邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)確定方法簡(jiǎn)析

姜德民，吳禮浩，邢 鵬

（江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 鎮(zhèn)江 212001）

崗地是鎮(zhèn)江市區(qū)分布最廣的地貌類型之一，其形態(tài)以寬帶崗地為主，走向多呈南北向或南東、南西向。海拔高度在15m～60m之間，相對(duì)高度一般為10m～50m。根據(jù)崗地物質(zhì)組成可分為下水黃土崗地與基巖崗地，絕大部分崗地屬下蜀黃土崗地。下蜀土成因以沖積為主，成分以灰黃、褐黃、棕黃、棕紅色可塑～硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土為主，局部粉粒含量較大。

鎮(zhèn)江地區(qū)的邊坡勘查區(qū)多為崗地地貌單元，了解崗地地層參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)取值非常有助于后續(xù)邊坡勘查工作，對(duì)該地區(qū)滑坡防治工作有很大幫助。

1 綜合取值必要性

邊坡勘查時(shí)一般首先要整修施工便道，如果上部耕植土層或者填土層較薄，修整施工便道或者修建鉆探平臺(tái)會(huì)使得下蜀組粉質(zhì)粘土層暴露。

如遇高溫暴曬會(huì)使表層土脫水變硬，土抗剪強(qiáng)度參數(shù)變大；如遇梅雨天氣會(huì)使表層土浸泡變軟，土抗剪強(qiáng)度參數(shù)變小，暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使得樣品物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果受到很大影響，影響深度最大深度可達(dá)到6m。取樣室內(nèi)試驗(yàn)方法還會(huì)受到取樣方法、樣品封裝時(shí)間、送樣時(shí)間、實(shí)驗(yàn)室條件、試驗(yàn)等待時(shí)間等諸多因素的影響，土層試驗(yàn)數(shù)據(jù)通常比較離散，需要分析計(jì)算來(lái)最終確定。

反演計(jì)算分析是確定滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的有效方法之一，根據(jù)滑坡的宏觀變形狀況假設(shè)滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)，再反算滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)。反算是滑坡穩(wěn)定性計(jì)算的逆過(guò)程，得到的參數(shù)更符合滑坡的變形情況，參數(shù)可以作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)選取的參考，若沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可以直接作為穩(wěn)定性計(jì)算、工程設(shè)計(jì)的參數(shù)。

滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)反演計(jì)算分析的方法有兩種分別為單參數(shù)反演法、雙參數(shù)反演法。單參數(shù)反演法首先選擇對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響較敏感的作為未知參數(shù)，假定另一參數(shù)已知的前提下，反算這個(gè)參數(shù)；雙參數(shù)反演法假設(shè)兩個(gè)參數(shù)都未知，選取兩個(gè)距離主滑動(dòng)面等距的剖面建立極限平衡方程求解。但反演計(jì)算分析更加符合單個(gè)滑坡特征，缺乏對(duì)整個(gè)區(qū)域的相似性考量。

工程類比法在確定土層的抗剪強(qiáng)度參數(shù)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累起到至關(guān)重要的作用，針對(duì)鎮(zhèn)江地區(qū)崗地邊坡地質(zhì)災(zāi)害勘查而言，滑坡客觀條件很相似，工程類比方法應(yīng)用更加符合區(qū)域特征，參照工程類比土抗剪強(qiáng)度參數(shù)，所得到的參數(shù)更加準(zhǔn)確、合理。

2 反演分析

以鎮(zhèn)江某活動(dòng)中心北側(cè)邊坡為例，邊坡長(zhǎng)約150m，坡高10m～12m，坡度65°～80°，邊坡整體走向56°，坡下為活動(dòng)中心用房，房屋距離邊坡坡腳4.5m。邊坡2-2’工程地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖1。

圖1 2-2’工程地質(zhì)剖面圖

根據(jù)上述工程地質(zhì)剖面圖可知，邊坡坡體主要為碎石土堆積而成，無(wú)法取樣室內(nèi)試驗(yàn)；碎石土成分比較復(fù)雜包含碎塊灰?guī)r、磚塊、雜填土、素填土，工程類比方法難以找到相似地層。所以反演分析計(jì)算法最適合上述碎石土層粘聚力（C）和內(nèi)摩擦角（）確定。

3 穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)統(tǒng)計(jì)

本次統(tǒng)計(jì)分析樣本采用鎮(zhèn)江中北部崗地地貌單元中距離較近的四個(gè)邊坡勘查區(qū)，且全部為土質(zhì)邊坡，邊坡表層土層以耕植土、雜填土為主，下部土層全部為上更新統(tǒng)下蜀組粉質(zhì)粘土。下蜀組粉質(zhì)粘土多為狀態(tài)多為硬塑、可塑交替發(fā)育。

上述土質(zhì)邊坡滑動(dòng)面類型均為圓弧形滑動(dòng)面，采用畢肖普法（Bishop法）進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和推力計(jì)算，采用摩根斯頓-普賴斯法（Morgenstern-Price法）等方法進(jìn)行校核。C、取值的大小直接影響滑動(dòng)面的分布。

根據(jù)邊坡勘查報(bào)告，該地區(qū)下蜀組粉質(zhì)粘土大體可分為2-3層，按照硬塑、可塑狀態(tài)分別統(tǒng)計(jì)物理力學(xué)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。

表1 Q3硬塑粉質(zhì)粘土層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

鎮(zhèn)江中北部崗地地貌單元下蜀組粉質(zhì)粘土硬塑土層重度最大值20.34kN/m3，最小值19.8kN/m3，平均值20.07kN/m3，標(biāo) 準(zhǔn) 值20.25kN/m3；粘 聚 力C最 大值30.69kPa，最小值13kPa，平均值22.84kPa，標(biāo)準(zhǔn)值16.29kPa；內(nèi)摩擦角最大值15.9°，最小值10.68°，平均值12.68°，標(biāo)準(zhǔn)值10.33°。上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果變異系數(shù)小于或接近0.3，可作為相似工程的類比。

表2 Q3可塑粉質(zhì)粘土層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

鎮(zhèn)江中北部崗地地貌單元下蜀組粉質(zhì)粘土可塑土層重度最大值20.2kN/m3，最小值19.2kN/m3，平均值19.70kN/m3，標(biāo)準(zhǔn)值20.16kN/m3；粘聚力C最大值22kPa，最小值8.9kPa，平均值17.12kPa，標(biāo)準(zhǔn)值10.58kPa；內(nèi)摩擦角最大值26.7°，最小值9.3°，平均值14.5°，標(biāo)準(zhǔn)值5.15°。上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果變異系數(shù)大于0.3，說(shuō)明鎮(zhèn)江地區(qū)可塑下蜀組粉質(zhì)粘土土層的抗剪強(qiáng)度參數(shù)變化較大，應(yīng)根據(jù)多種方法綜合取值。

4 結(jié)論

（1）沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，反演計(jì)算、工程類比參數(shù)可以作為穩(wěn)定性計(jì)算、工程設(shè)計(jì)的參數(shù)。

（2）有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但比較離散，需要進(jìn)行分析計(jì)算確定，可利用反演計(jì)算、工程類比方法進(jìn)行校核。

（3）根據(jù)已收集的鎮(zhèn)江崗地邊坡勘查下蜀組粉質(zhì)粘土硬塑土層粘聚力（C）和內(nèi)摩擦角（）統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：粘聚力C最大值30.69kPa，最小值13kPa，標(biāo)準(zhǔn)值16.29kPa；內(nèi)摩擦角最大值15.9°，最小值10.68°，標(biāo)準(zhǔn)值10.33°。

（4）本次統(tǒng)計(jì)分析收集的樣本數(shù)量有限，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果中部分?jǐn)?shù)據(jù)的變異系數(shù)較大，下蜀組粉質(zhì)粘土軟塑土層穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)應(yīng)根據(jù)滑坡體現(xiàn)狀情況、個(gè)體特性，以取樣室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果為主，采用多種方法綜合確定穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)。