肖詩榮 田東方 胡志宇

（三峽大學 土木與建筑學院，湖北 宜昌 443002）

三峽工程庫區(qū)存在大量的水庫型滑坡［1－2］，對這些滑坡，在三峽庫區(qū)地質災害治理的不同階段和時期中（一期、二期、三期、后續(xù)規(guī)劃期），進行了諸如工程治理、搬遷避讓和監(jiān)測預警的處治措施［3－6］.三峽庫區(qū)興山縣楊家坪滑坡即于三峽庫區(qū)三期地災治理階段進行了工程治理，開始于2007年12月，竣工于2008年12月.

楊家坪滑坡位于三峽庫區(qū)湖北省宜昌市興山縣古夫鎮(zhèn)深渡河村，南距高陽鎮(zhèn)7km，北距古夫鎮(zhèn)約10 km.復建后的209國道橫穿滑坡區(qū)，交通較為便利.楊家坪滑坡由3個滑坡體組成，其中，楊家坪Ⅱ號滑坡平面上呈近東西向展布的不規(guī)則扇形，滑坡前緣高程195m，后緣高程260m，縱長約180m，后緣寬約130m，前緣寬約250m，滑體面積約3.6×104m2，體積60×104m3（若不加說明，本文中滑坡均指楊家坪Ⅱ號滑坡）.

滑坡在治理前雖處于整體基本穩(wěn)定狀態(tài)，但存在較大的安全隱患.尤其是庫區(qū)移民復建公路209國道兩側滑坡地段地形較為高陡，局部見有土溜等小規(guī)?；F(xiàn)象，雨后多見水流滲出，加之公路動荷載的影響，穩(wěn)定性較差，坡體存在產生大規(guī)模變形破壞的可能.滑坡一旦失穩(wěn)，將危及滑坡區(qū)居民生命財產安全及移民復建公路的暢通，對其進行綜合治理勢在必行.本文在滑坡破壞模式及穩(wěn)定性分析的基礎上，提出了格構＋連續(xù)梁錨索等措施綜合治理方案.滑坡平面分布和治理措施，如圖1所示.

圖1 滑坡平面地質示意圖（治理工程平面布置圖）

1 滑坡地質環(huán)境與基本特征

1.1 地層巖性及地下水

滑坡區(qū)地層主要由第四系松散堆層和志留系中統(tǒng)砂帽組、泥盆系及二迭系下統(tǒng)棲霞組、茅口組碳酸鹽巖組成.滑坡區(qū)地表水系主要為古夫河及其支流大灣溝.滑坡區(qū)地下水主要為孔隙水.

1.2 物質組成

1）滑體:主要為源于崩坡積層的碎塊石土，厚度12～25m.碎塊石土中石質含量為70%～80%，塊石以灰?guī)r為主，偶見石英砂巖，塊徑1～40cm居多，大者達3m，碎塊石大小混雜，其間充有少量粉質粘土.滑體物質在縱向上顯示出由上至下土質含量漸增，碎石成份漸趨復雜的特征.滑體厚度總體呈現(xiàn)出中部厚兩側、前后緣及兩側漸薄的特點.以中部209國道（約200m高程）為界，滑坡分為公路上滑體和公路下滑體.

2）滑帶:厚0.2～1.0m，由后緣至前緣厚度漸大，巖性為紫紅色、瓦灰色含角礫粉質粘土，角礫含量20%～30%，成份主要為砂巖及粉砂質泥巖，偶見少量灰?guī)r及頁巖殘片.角礫礫徑0.2～0.5cm，大者達1～2cm.多呈次棱角―次園狀，其表部偶見擦痕和磨光面.滑帶土結構較為密實細膩，呈潮濕可塑狀.滑帶剖面形態(tài)為上陡下緩弧形，沿主滑方向傾角15～30°，前緣變緩至10°.

3）滑床:志留系中統(tǒng)沙帽組（S2sh）瓦灰色、紫紅色砂巖、粉砂質泥巖，巖層產狀140～160°∠28～42°.

1.3 變形特征及分析

治理前，滑坡處于整體相對穩(wěn)定狀態(tài)，未見有整體滑移及大規(guī)模變形跡象.變形特征表現(xiàn)為局部拉裂坍滑，主要分布于北側大灣溝溝坡及209國道沿線路塹陡坡.2001年～2007年每年汛期雨季，高程205m一帶的公路內側邊坡均發(fā)生不同規(guī)模的坍滑變形，并伴隨有近東西向剪切裂縫，縫長1～5m，寬0.2～2cm.2002年1月公路外側即滑坡前緣修建高5～6 m漿砌石擋墻進行防護，公路內側坍方明顯，且內側擋墻多處剪裂，危及公路安全.上述變形主要發(fā)生于雨季，表明降水入滲與人類工程活動是主要誘發(fā)因素.

治理前滑坡雖處于整體基本穩(wěn)定狀態(tài)，但由于地形起伏較大，209國道通過區(qū)段高陡臨空，滑體厚度變化較大，物質結構松散，利于水流集中入滲，且下伏為阻水的S2sh砂巖泥巖，存在諸多安全隱患.在特大暴雨、地震等不利因素迭加影響下有可能產生整體失穩(wěn)和大規(guī)模變形破壞.

2 滑坡穩(wěn)定性計算方法及基本理論

定量計算滑坡安全系數(shù)以及滑坡剩余推力，可為滑坡穩(wěn)定性評價提供參考和依據(jù)，是滑坡治理方案選擇和設計的重要組成部分.本文中，滑坡穩(wěn)定性計算方法是先應用Geo－Seep對坡體滲流場進行計算，再將滲流場結果導入Geo－Slope，對坡體穩(wěn)定性以及剩余推力進行計算.

1919年“五四”新文化運動，以民主、科學為旗幟，向中國傳統(tǒng)文化中的封建、保守的思想觀念層面發(fā)動了最后的沖擊。這場文化領域的斗爭一直持續(xù)到1940年1月毛澤東發(fā)表著名的《新民主主義論》。毛澤東在《新民主主義論》中第一次提出并詳細闡述了中國的新民主主義綱領，其中就包括建設新民主主義文化體系。他指出：“這種新民主主義文化是民族的?！保?］706——主張中華民族的尊嚴和獨立，反對帝國主義壓迫和奴役文化；主張帶有民族特性的文化：民族的形式，新民主主義的內容；主張革命的民族文化，與世界上一切民族的社會主義和新民主主義文化相聯(lián)合，共同形成世界新文化，消化和吸收外國的進步文化，吸收其精華，排除其糟粕。

2.1 非飽和滲流理論

由于庫水位的變化和降雨作用，邊坡巖土體處在飽和與非飽和變化的狀態(tài)中，水在非飽和土中仍然服從達西定律，與飽和土中滲透系數(shù)k為定值不同的是，非飽和土中k是基質吸力（ua－uw）或體積含水量θw的函數(shù).滲透系數(shù)k可由土水特征曲線（基質吸力與體積含水量的關系曲線）推求得到.

根據(jù)水流連續(xù)性條件及假定孔隙氣壓力不隨時間變化，不考慮不同流體流動同土結構平衡條件之間的相互作用條件下（即不考慮孔隙水與孔隙氣的流動對土體結構的變形的影響），可得飽和與非飽和區(qū)的地下水非穩(wěn)定滲流控制方程為

當水頭H不隨時間變化時，可得到地下水穩(wěn)態(tài)流控制方程:

式中，H 為水頭，為孔隙水壓力水頭與位置水頭之和，即H＝h＋y，h為壓力水頭（飽和區(qū)為正，非飽和區(qū)為負），y為位置水頭.在飽和區(qū)滲透系數(shù)為飽和值，與h無關，在非飽和區(qū)，是壓力水頭h的函數(shù)；hx、hy分別為x與y方向滲透系數(shù)；Q為微元體邊界流量；mw為體積含水量變化系數(shù)，其值為土水特征曲線的斜率；γw為水的容重.

2.2 傳遞系數(shù)法

折線滑動法（也稱傳遞系數(shù)法）是剛體極限平衡法的一種.其計算公式如下:

式中，F(xiàn)s為滑坡穩(wěn)定性系數(shù)；ψi為傳遞系數(shù)；Ri為第i計算條塊滑體抗滑力（kN／m）；Ti為第i計算條塊滑體下滑力（kN／m）；Ni為第i計算條塊滑體在滑動面法線上的反力（kN／m）；ci為第i計算條塊滑動面上巖土體的粘結強度標準值（kPa）；φi為第i計算條塊滑帶土的內摩擦角標準值（°）；li為第i計算條塊滑動面長度（m）；αi為第i計算條塊地下水流線平均傾角，一般情況下取浸潤線傾角與滑面傾角平均值（°），反傾時取負值；Wi為第i計算條塊自重與建筑等地面荷載之和（kN／m）；θi為第i計算條塊底面傾角（°），反傾時取負值；Pwi為第i計算條塊單位寬度的滲透壓力，作用方向傾角為αi（kN／m）；i為地下水滲透坡降；γw為水的容重（kN／m3）；Viu為第i計算條塊單位寬度巖土體的浸潤線以上體積（m3／m）；Vid為第i計算條塊單位寬度巖土體的浸潤線以下體積（m3／m）；γ為巖土體的天然容重（kN／m3）；γ′為巖土體的浮容重（kN／m3）；γsat為巖土體的飽和容重（kN／m3）；Fi為第i計算條塊所受地面荷載（kN）；

3 滑坡體穩(wěn)定性分析

3.1 計算條件

根據(jù)《三峽庫區(qū)三期地質災害防治工程地質勘察技術要求》和三峽水庫調度方案，滑坡穩(wěn)定性計算工況有:工況1:天然工況；工況2:175水位＋10年一遇暴雨.

計算所需參數(shù)取值主要參考地勘成果分析（包括原位試驗和室內試驗等）結合工程類比而定［1］，其中力學參數(shù)見表1，滲透系數(shù)見表2.

表1 滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)一覽表

表2 飽和滲透系數(shù)一覽表

3.2 計算剖面

根據(jù)地質資料，共有Ⅲ－Ⅲ剖面，Ⅳ－Ⅳ剖面，Ⅴ－Ⅴ剖面，可供穩(wěn)定性分析.本文對這3個剖面分別進行了計算.從計算結果來看，Ⅲ－Ⅲ剖面的穩(wěn)定性最差，而且其滑動模式復雜；限于篇幅，文中重點介紹Ⅲ－Ⅲ剖面的計算過程和成果.

圖2 Ⅲ－Ⅲ剖面及破壞模式圖

3.3 滲流計算

滲流計算將Ⅲ－Ⅲ剖面簡化為3種材料，滑體、滑帶及滑床，有限元網格如圖3所示.根據(jù)滑坡勘察試驗結果及實驗室土體、巖體的一般性土水特征曲線試驗和飽和滲透試驗，結合SEEP／W材料庫給出的滲透性函數(shù)和含水率函數(shù)選用了的曲線.滲流計算結果如圖4所示.

對滑體典型剖面滲流分析可以看出:暴雨使地下水水位抬升的效果很明顯，10年一遇暴雨工況下，地下水位有了很大幅度的抬升，前緣排泄口高程分別抬升20～35m.連續(xù)暴雨的過程同樣可以看出，最危險時刻的出現(xiàn)比起最大暴雨日來說有一定的滯后，達到地下水位最高時，才是滑體最危險時刻，即連續(xù)降雨的最后一日，雨水充分下滲后，在穩(wěn)定性計算的暴雨工況中，以暴雨第9d水位線為準，計算滑坡最大暴雨條件下剩余推力.

3.4 破壞模式及穩(wěn)定性計算

Ⅲ－Ⅲ剖面可分為公路上滑體及公路下滑體.經地質分析和Geo－slope搜索，對可能的破壞模式分析如下:公路上滑體可能整體從滑體前部高程約200m處剪出（模式1）；也可能在表層局部發(fā)生圓弧滑動（模式2）.公路下滑體可能從滑體前部河床附近高程約173m處剪斷滑體滑出（模式3）；也可能表層局部發(fā)生圓弧滑動（模式4）.具體見圖2.按照規(guī)范，滑坡安全系數(shù)取1.1，條分圖和剩余推力結果如圖5～10所示，剩余下滑力單位為kN.Ⅲ－Ⅲ剖面各破壞模式穩(wěn)定性計算分析結果匯總于表3.

圖5 Ⅲ－Ⅲ剖面公路上滑體條分示意圖

表3 Ⅲ－Ⅲ剖面破壞模式穩(wěn)定性計算結果表

計算分析表明，就主剖面Ⅲ－Ⅲ來說，公路上滑體天然工況下模式1 K＝1.159＞1.10，處于穩(wěn)定和安全狀態(tài)；模式2 K＝1.297＞1.10，處于穩(wěn)定和安全狀態(tài).在10年一遇暴雨工況下，模式1 K＝1.024＜1.1，處于極限平衡和不安全狀態(tài)；模式2 K＝1.114＞1.1，處于穩(wěn)定狀態(tài).即公路上滑體在在10年一遇暴雨工況下，整體處于極限平衡和不安全狀態(tài).

公路下滑體天然工況下模式3 K＝1.184＞1.10，處于穩(wěn)定和安全狀態(tài)；模式4 K＝1.254＞1.10，處于穩(wěn)定和安全狀態(tài).在10年一遇暴雨工況下，模式3 K＝0.944＜1.1，處于不穩(wěn)定狀態(tài)；模式4 K＝1.065＞1.1，處于基本穩(wěn)定但不安全狀態(tài).即公路下滑體在10年一遇暴雨工況下，整體處于不穩(wěn)定狀態(tài).

綜合分析表明，治理前滑坡天然工況下處于整體基本穩(wěn)定狀態(tài)，變形以局部剪切拉裂坍滑為主，但滑體結構松散易于降水入滲，在10年一遇暴雨作用和影響下，滑坡整體處于極限平衡狀態(tài)，欠安全，存在產生大規(guī)模變形與整體滑移的可能.所以，滑坡治理工程應主要針對楊家坪Ⅱ號滑坡的整體失穩(wěn)模式進行治理.

4 滑坡工程治理方案及設計

滑坡采用格構＋連續(xù)梁錨索等措施治理.工程布置如圖11所示.分A、B、C區(qū)治理:A區(qū)為連續(xù)梁錨索，錨索設計錨固力100t，排距3m，間距3m，共3排，連續(xù)梁截面尺寸500mm×500mm.B區(qū)為鋼筋混凝土格構護坡，截面尺寸300mm×300mm，間距3m，排距3m.格構中間種植植被，起護坡、綠化作用.C區(qū)采用格構錨桿.格構為鋼筋混凝土格構，截面尺寸300mm×300mm，間距3m，排距3m.格構中間種植植被，起護坡、綠化作用；錨桿間距排距3m，水平傾角21°，設計拉力100kN，長5～15m，共11排.

圖11 滑坡治理工程設計剖面示意圖

上述治理措施中，A區(qū)錨索用于抵抗公路上滑體剩余下滑力（模式1），C區(qū)錨桿用于抵抗公路下滑體剩余下滑力（模式3）.驗算過程如下:

A區(qū)錨索:單寬剩余下滑力489.9kN，與水平線夾角15°，故水平推力為473.2kN；3m寬可產生水平下滑力1420kN.錨索設計拉力100t，共3排，入巖角33°，可產生的水平拉力2516kN.故滿足安全性要求.

C區(qū)錨桿:單寬剩余下滑力392.711kN，與水平線夾角37°，故水平推力為313.63kN；3m寬可產生水平下滑力940.90kN.錨桿設計拉力100kN，共11排，水平傾角21°，可產生的水平拉力1027kN.故滿足安全性要求.

5 結 語

1）楊家坪Ⅱ號滑坡屬土質巖床類滑坡，滑體為崩坡積層的碎塊石土，厚度12～25m，滑床為志留系中統(tǒng)沙帽組砂巖、粉砂質泥巖.滑坡面積約3.6×104m2，體積60×104m3.

2）綜合分析表明，治理前滑坡天然工況下處于整體基本穩(wěn)定狀態(tài)，變形以局部剪切拉裂坍滑為主，但滑體結構松散易于降水入滲，在10年一遇暴雨作用和影響下，滑坡整體處于極限平衡狀態(tài)，欠安全，存在產生大規(guī)模變形與整體滑移的可能.

3）楊家坪Ⅱ號滑坡工程治理方案采用格構錨桿＋連續(xù)梁錨索等措施.滑坡從治理后至今，穩(wěn)定性良好，可見防護措施是合適的.

［1］楊光熙.三峽工程建設與庫區(qū)滑坡［J］.中國三峽建設，2007（3）:27－29.

［2］丁少春，張勤麗，陳海洋.三峽庫區(qū)滑坡發(fā)育分布規(guī)律與防治對策研究［J］.資源環(huán)境與工程，2007（6）:265－268.

［3］李長冬，唐輝明，胡新麗.三峽庫區(qū)滑坡治理工程中抗滑樁綜合優(yōu)化研究［J］.武漢理工大學學報，2012，2（34）:91－95.

［4］劉會迎，時 鋒.三峽庫區(qū)詹家灣滑坡成因及防治對策研究［J］.中國水運:學術版，2006，6（6）:100－102.

［5］肖詩榮，胡志宇.三峽庫區(qū)興山縣平邑口滑坡穩(wěn)定性及其工程治理研究［J］.三峽大學學報，2006，4（28）:298－300.

［6］左麗明，白 燕.三峽庫區(qū)觀音閣滑坡治理設計淺析［J］.中國礦業(yè)，2008，6（17）:80－86.