趙志強,聶守智,何 偉

(西安理工大學 巖土工程所,陜西 西安 710048)

0 引 言

三峽庫區(qū)沿岸地形地質(zhì)條件復雜,各種地質(zhì)災害頻發(fā),給沿岸居民帶來極大的危害。巴東滑坡體位于巴東縣境內(nèi)的長江北岸,上距巴東縣城3 km,下距三峽工程壩址61 km,是長江三峽水利樞紐庫區(qū)近壩庫段內(nèi)的大型滑坡之一。三峽水庫進行正常運行蓄水(水位175 m)后,受水位的抬升,三峽沿岸邊坡的穩(wěn)定性將會大幅度的降低,有可能激發(fā)和加劇滑坡的失穩(wěn),從而危及到當?shù)鼐用裆敭a(chǎn)的安全以及下游三峽水庫,并造成公路被毀、航道淤塞、交通中斷,影響水庫庫容等災害。因此,對巴東滑坡的穩(wěn)定性及敏感性進行分析評價具有很重要的意義。

1 滑坡概況及穩(wěn)態(tài)發(fā)展趨勢

巴東滑坡平面上呈長條形,滑坡體與周圍界線明顯,滑坡平面圖見圖1。地層由殘坡積層、滑坡堆積層、崩積層及巴東組第三段泥灰?guī)r夾灰綠色泥質(zhì)灰?guī)r組成。表層為粉質(zhì)粘土夾碎石、塊石,下部為基巖蠕變形成的半解體巖體?；泼婵傮w呈一斜傾長江的斜面,上陡下緩?；瑤翞榉圪|(zhì)粘土夾小碎石,具有線型擦痕,粘土片狀礦物呈定向排列,說明該滑坡具有滑動跡象?；矠榛鶐r,主要為巴東組第三段泥灰?guī)r夾灰綠色泥質(zhì)灰?guī)r?；麦w內(nèi)地下水為松散介質(zhì)孔隙水。

圖1 巴東滑坡體平面簡圖

三峽水庫正常蓄水前,滑坡整體穩(wěn)定性較好。但是在三峽水庫正常蓄水后,巴東滑坡體近1/3部分被庫水淹沒?；麦w外部條件將發(fā)生改變,表部松散物受庫水的侵蝕、沖刷、浪蝕等作用,易發(fā)生淺層或局部的坍滑,滑體前緣的支撐條件將被削弱,且地下水位抬高,滑體內(nèi)巖土體含水率增高,庫水以下的滑體物質(zhì)將處于飽和狀態(tài),滑坡體及滑移面土體強度將明顯降低,因此,三峽水庫蓄水后,滑坡體的穩(wěn)定條件將大為降低,滑坡體穩(wěn)定性將向不利的方向發(fā)展,并最終可能發(fā)生滑坡。

2 滑坡體穩(wěn)定性計算及分析

為進行滑坡穩(wěn)定性分析,布置了1條剖面即 1-1′剖面(見圖2)。

本文擬采用不平衡推力法[1]計算滑坡穩(wěn)定性。該方法適用于滑面為任意形狀的滑坡,且考慮滑坡體中的動水壓力、浮托力、地震等動荷載及各個滑塊不同抗剪強度參數(shù)的影響。該方法比較適合巴東滑坡的各種情況。計算參數(shù)見表1。計算采用的工況及穩(wěn)定性計算結果見表2。

圖2 巴東滑坡體穩(wěn)定性計算1-1′剖面

表1 巴東滑坡體穩(wěn)定計算參數(shù)

表2 巴東滑坡穩(wěn)定計算成果

從表2可看出:1-1′剖面僅在工況一自重情況下基本穩(wěn)定,其余均不穩(wěn)定。隨著水位的抬升,邊坡穩(wěn)定狀況將不斷的降低,淹沒狀況最不穩(wěn)定,最容易失穩(wěn)。

3 滑坡穩(wěn)定性影響因素分析

滑坡穩(wěn)定性受多種因素[2～8]影響,主要包括:地下水入滲,滑坡排水率,滑移面c、φ值,滑坡體重度γ值、地震作用、單位加固力F以及加固角等因素。本文選用不平衡推力法進行計算,僅從滑移面 c、φ值,滑坡體重度 γ值、地震作用、單位加固力F以及加固角等4個主要方面進行分析。

3.1 滑坡穩(wěn)態(tài)對滑移面c、φ值的敏感性

本文選取工況四進行滑移面 c、φ值的敏感性計算?；路€(wěn)定系數(shù)Fs值與滑移面c、φ值關系曲線見圖3、圖4。

圖3 1-1′剖面 Fs值與c值關系曲線

圖4 1-1′剖面Fs值與φ值關系曲線

從穩(wěn)定系數(shù)Fs值與c、φ值關系曲線可以看出,隨著c、φ值的增大,1-1′剖面滑坡穩(wěn)定性系數(shù)均有所提高,穩(wěn)定系數(shù)Fs值與c值、φ值呈線性關系。c值與φ值比較,c值對穩(wěn)定系數(shù)Fs值影響較小,φ值對穩(wěn)定系數(shù)Fs值影響較大。

3.2 滑坡穩(wěn)態(tài)對滑體重度 γ值的敏感性

本文選取工況一、三、四進行滑移面 c、φ值的敏感性計算。滑坡體穩(wěn)定系數(shù) Fs值與重度γ關系曲線見圖5。

圖5 1-1′剖面Fs值與γ值關系曲線

從穩(wěn)定系數(shù)Fs值與重度γ值關系曲線可以看出1-1′剖面在自重條件下,隨著重度γ值的增大,滑坡穩(wěn)定性系數(shù)將會小幅降低;在水位上升至145 m、175 m時,隨著重度 γ值的增大,滑坡穩(wěn)定性系數(shù)將會小幅度增大;在175 m水位時,重度γ值對滑坡穩(wěn)定性系數(shù)影響程度大于自重狀態(tài)和145 m水位狀態(tài)?？偟膩碚f,重度 γ值對穩(wěn)定系數(shù)Fs值的影響程度較小,即重度γ值為不敏感性因素。

3.3 滑坡穩(wěn)態(tài)對水平地震系數(shù)Kc的敏感性

本文選取工況四進行水平地震系數(shù)Kc的敏感性計算。滑坡體穩(wěn)定系數(shù)Fs值與水平地震系數(shù)Kc關系曲線見圖6。

圖6 1-1′剖面 Fs值與Kc值關系曲線

從穩(wěn)定系數(shù)Fs值與水平地震系數(shù)Kc值關系曲線可以看出,隨著水平地震系數(shù)Kc值的增大,滑坡穩(wěn)定系數(shù)將會急劇的降低,兩者呈反比關系,因此,水平地震系數(shù)Kc值為敏感性因素。

3.4 滑坡穩(wěn)態(tài)對單位加固力F值以及加固角ω值的敏感性

據(jù)上面穩(wěn)定性計算結果得知,三峽正常蓄水后,滑坡體將處于不穩(wěn)定狀態(tài),必須采取措施進行處理,因此分析滑坡影響因素時考慮單位加固力F值以及加固角ω值是非常重要(加固力與水平面夾角,順時針為負,逆時針為正)。由此,滑坡體穩(wěn)定系數(shù)對單位加固力F以及加固角ω值的敏感性分析很有必要。本文選取工況五狀態(tài)進行計算?；麦w穩(wěn)定系數(shù)Fs值與單位加固力F值以及加固角ω值關系曲線見圖7。

圖7 1-1′剖面 Fs值與F、ω值關系曲線

從穩(wěn)定系數(shù)Fs值與單位加固力F值以及加固角ω值關系曲線可以看出,1-1′剖面加固角 ω在-50°～49.6876°之間,隨著單位加固力F值的增大,穩(wěn)定系數(shù)Fs值隨之增大,且單位加固力F值越大,加固效果越明顯。加固角 ω在49.6876°之后,隨著單位加固力 F值的增大,穩(wěn)定系數(shù) Fs值反而減小。加固角ω值與穩(wěn)定系數(shù)Fs值基本上呈拋物線關系,并且隨著加固力增大,拋物線性也明顯。加固角 ω值由-50°變化到60°,穩(wěn)定系數(shù)Fs值先變大,加固角 ω值在-30°～-10°達到最大,接著開始變小,并在 49.6876°處相交。由曲線可以看出加固角度為-30°～-10°。總的來說,單位加固力F值以及加固角ω值對穩(wěn)定系數(shù)Fs值的影響是非常明顯的,二者為敏感性因素。

4 結論及建議

本文在地質(zhì)勘察的基礎上,對巴東滑坡的穩(wěn)定現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進行了分析與論述,在分析滑坡體的地質(zhì)計算模型的基礎上采用極限平衡法對滑坡體的穩(wěn)定性進行了定量評價,并在此基礎上對影響滑坡穩(wěn)定性的因素進行了分析。由此可得出如下主要結論:

(1)巴東滑坡目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定性系數(shù)1.10＜Fs＜1.25;三峽水庫蓄水穩(wěn)定性系數(shù)Fs將會降低,滑坡將處于不穩(wěn)定狀態(tài)。特別是到正常蓄水水位175 m及175 m后,開始下降時,穩(wěn)定系數(shù)Fs=0.823＜1,滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài),建議采取必要采取措施進行防治。

(2)通過滑坡影響因素的敏感性分析,認為滑坡底滑面φ值、水平地震系數(shù)Kc、以及單位加固力F值以及加固角ω值等因素為敏感性因素,滑坡底滑面 c值、滑體重度 γ,為不敏感性因素。另外,經(jīng)分析得知,在滑坡進行加固時,最佳加固角 ω為-30°～ -10°。

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