王 喆，顏 銘，呂言新，喬衛(wèi)國

（1.迪爾集團有限公司，山東 濟寧 272100；2.濟寧市規(guī)劃設計研究院，山東 濟寧 272100；3.山東科技大學土木建筑學院，山東 青島 266510）

1 前言

了解滑坡變形破壞的機理，是正確評價滑坡穩(wěn)定性、預測滑坡變形破壞趨勢和設計有效防治方案的前提。滑坡的發(fā)生除了與地貌、地質等內在的原因有關外，還與自然環(huán)境(氣候環(huán)境、地質環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境等)和人類活動引起環(huán)境(水環(huán)境、工程環(huán)境、生態(tài)環(huán)境)變化的外在原因有關。但是影響坡體產(chǎn)生變形破壞的外部因素不是孤立的，而是和決定斜坡坡體產(chǎn)生的內在條件相輔相承的，必須通過坡體變形破壞的內在條件才起作用。

邊坡失穩(wěn)一直是邊坡工程研究的熱點問題，降雨是土質邊坡失穩(wěn)的最大誘因。調查研究表明，絕大多數(shù)土質邊坡失穩(wěn)出現(xiàn)在降雨期間或降雨之后，研究降雨對土質邊坡的穩(wěn)定性影響具有重要意義，雨水滲入土體，水在邊坡內富集，軟化滑帶，使滑帶土層的粘聚力、摩擦角減小,力學強度降低，從而導致滑體土沿滑動帶滑動。

2 工程區(qū)域地質背景及地質條件

2.1 區(qū)域地質背景

唐莊滑坡位于山東省淄博市沂源縣西里鎮(zhèn)唐莊村雋家峪自然村，2009年7月22日晚大雨后，唐王村雋家峪西側山體形成了巨大的滑坡體?；聟^(qū)域兩側均為高山，山坡面積較大，整體匯水區(qū)域較大。

唐莊滑坡體主要由第四系覆蓋層組成。主要成分為碎石、塊石和強風化頁巖。碎(塊)石含量50%～70%不等，碎(塊)石成份以頁巖為主,塊徑一般為2～10cm；滑坡區(qū)域地表層為耕植土，以粉質粘土為主，濕～稍濕，可塑狀態(tài)，混少量碎石。西側滑坡體地表匯水區(qū)域大，起伏較大，坡度較大，主要覆蓋物為經(jīng)濟林，靠近山谷位置有部分果樹?；聟^(qū)域無大的梯田，地表多為強風化頁巖，強度低。東側滑坡體較西側滑坡體小，匯水區(qū)域不大，主要為第四紀覆蓋層滑坡，滑坡區(qū)域存在大量人工開發(fā)的梯田。

2.2 工程地質條件

根據(jù)該區(qū)域多年降雨統(tǒng)計資料，繪制了淄博市沂源縣降水量統(tǒng)計表，見圖1。從圖1中可以看出沂源縣平均降雨量大于700mm，并且自2004年以來降雨量一直較大，2009年降雨量大于800mm。

圖1 沂源縣降水量統(tǒng)計

表層覆蓋層具有良好的透水性，降雨后，雨水迅速滲入表層土體，下部基巖區(qū)域附近形成水流通道，自山坡上部向下流，當發(fā)生大雨或暴雨的情況下，水量較大，則易誘發(fā)山體滑坡。

3 滑坡極限平衡法分析

3.1 不平衡推力傳遞法

極限平衡分析法的基本假設有兩點：①假定當坡體的強度指標降低幾倍以后，坡體內存在一達到極限平衡狀態(tài)的滑面，滑體處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)。②認為對滑體進行人為剖分后，各條塊為剛性塊體，只發(fā)生整體運動而不產(chǎn)生條塊內部的變形。進行穩(wěn)定性分析時，一般采用比較特殊的垂直的條分方式。對于滑體的所有n個塊體來說，在極限平衡狀態(tài)下，滑體的未知量有:安全系數(shù)只有1個；條塊底面上的法向力、切向力及合力作用點，共3n個；條分面上的法向力、切向力及合力的作用點，共3n-3個。因此，整個滑體就有6n-2個未知量。對于每一個條塊而言，可以建立的方程有4個，其中3個位平衡方程，即：

另一個為在滑面上滿足摩爾—庫倫準則的破壞方程，即:

式中：FS——安全系數(shù)；

αi——條塊底部的坡角；

bi——條塊寬度；

Li——條塊底部長；

Ni——條塊i底面上的法向力；

Si——條塊i底面上的切向力；

Ei——條分面上的法向力；

Ti——條分面上的切向力；

Wi——第i塊土的自重；

Qi——土條i的水平作用力；

Ui——孔隙水壓力。

整個滑體可以建立4n個方程。顯然，未知量比方程數(shù)多2n-2個。這是一個超靜定問題，求解此方程組有兩條途徑：①引入變形協(xié)調條件，增加方程數(shù)；②通過對多余變量或相互之間的關系進行假定，以減少變量數(shù)或增加方程數(shù)。極限平衡法常采用第二種方法求解，并且一直認為當條塊寬度足夠小時，可以認為底滑面合力作用點位于底滑面中心，這樣可減n個未知量。

3.2 不平衡推力傳遞法

不平衡推力傳遞法又稱折線法，假定劃分坡體條間力的合力與上一條底面相平行，根據(jù)力的平衡條件，逐條向下推求，直到最后一條的推力為零。按此法進行計算，其C、?值取同一數(shù)值。采用傳遞系數(shù)法計算滑坡穩(wěn)定性系數(shù)和剩余下滑力。

4 邊坡穩(wěn)定性評價

4.1 計算方案的選取

本次滑坡穩(wěn)定性計算選擇了西側滑坡體的A-A剖面和未出現(xiàn)滑坡的B-B剖面；東側滑坡體的C-C剖面和未出現(xiàn)滑坡的D-D剖面。分別考慮兩種不同工況下進行，見表1。采用不平衡推力傳遞法進行穩(wěn)定性計算。

表1 穩(wěn)定性計算工況

4.2 材料參數(shù)的選取

本次滑坡穩(wěn)定性評價主要通過現(xiàn)場滑坡體工程地質勘測、現(xiàn)場地球物理探查及現(xiàn)場鉆孔等勘探方法，確定滑坡的范圍、滑坡體特征、滑移面物質并通過現(xiàn)場取樣及室內試驗，獲取滑動面和滑坡體內部相關資料，最后進行有效計算，評價滑坡體的穩(wěn)定性。

本次滑坡體滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)主要通過地質勘探成果（包括原位試驗和室內試驗等）、反演分析及參考類似工程經(jīng)驗等進行綜合分析后取值，見表2。

4.3 3D-σ計算模型的建立

根據(jù)高密度電法勘測、地質雷達勘測和鉆孔勘測的結果，滑坡區(qū)域地形圖如圖3所示。本文采用三維有限元分析軟件3D-σ對唐王村雋家峪滑坡進行了1∶500地形圖建立，范圍為以唐王村雋家峪自然村為中心，包含滑坡區(qū)域在內的整個U形谷地，面積0.25km2。模型以110m高程處為零點，模型的邊界約束為單向約束。對110m高程以上部分建立了三維地質計算模型進行應力變形分析。模型包含8 268個單元，36 975個節(jié)點。模擬了不同力學參數(shù)的巖土體，包括頁巖、砂巖、砂質、粘土等。建立的模型如圖3所示。

表2 沂源滑坡巖體力學參數(shù)

圖2 滑坡區(qū)域地形圖

圖3 數(shù)值模型圖

4.4 計算結果分析

根據(jù)上述計算方法和計算工況進行計算，其計算結果見表3?；麦wA－A剖面已滑區(qū)及滑坡體B-B剖面未滑區(qū)的分塊圖及推力曲線如圖4、圖5所示。

5 結語

通過對滑坡區(qū)域降雨前后的分析，在天然工況，滑坡體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在設計降雨工況滑坡滑坡體已滑區(qū)處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，未滑區(qū)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。說明滑坡區(qū)域在無降水的情況下是保持基本穩(wěn)定的。在降雨后，滑坡區(qū)域的各項巖體力學指標發(fā)生改變，滑坡區(qū)域的整體穩(wěn)定性變差。建議在滑坡區(qū)域的上緣施工截水溝并設置排水溝，以最大程度減少土體物理性質的惡化。

表3 西側和東側滑坡穩(wěn)定性計算結果

圖4 滑坡體A－A剖面已滑區(qū)分塊圖及推力曲線

滑坡的失穩(wěn)模式是各式各樣的，不同滑坡的地質條件也是千變萬化的，因此滑坡治理工程的模式并不是已成不變的，尚需要進行多方案的優(yōu)化研究，確?；轮卫砉こ探?jīng)濟、合理、安全可靠。

圖5 滑坡體B-B剖面未滑區(qū)分塊圖及推力曲線

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