張?jiān)曝S 權(quán)赫春*

(延邊大學(xué)工學(xué)院，吉林 延吉 133002)

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基于極限平衡法對(duì)天寶山邊坡穩(wěn)定性分析

張?jiān)曝S 權(quán)赫春*

(延邊大學(xué)工學(xué)院，吉林 延吉 133002)

對(duì)天寶山已發(fā)生的滑坡采取土樣進(jìn)行土力學(xué)試驗(yàn)，得到土樣相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過結(jié)合Geo-slope軟件中的Slope/W極限平衡法和條分法，計(jì)算分析了正常情況下和降雨量飽和水壓力線情況下滑坡的安全狀況，結(jié)果顯示該滑坡穩(wěn)定系數(shù)處于安全的范圍內(nèi)。

山體滑坡，極限平衡法，土力學(xué)，條分法

0 引言

受地形和降雨等各種自然條件的影響，吉林省延邊自治州龍井市老頭溝鎮(zhèn)天寶山發(fā)生山體滑坡，對(duì)山下老新村造成的損失比較大。目前對(duì)滑坡采用Geo-slope軟件中Slope/W模塊分析的研究還比較少，因此采用Geo-slope軟件中Slope/W對(duì)天寶山滑坡程度分析[2]，分別計(jì)算正常情況下和降雨飽和水位的情況下滑坡的穩(wěn)定系數(shù),以此來進(jìn)行對(duì)滑坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)能提供有效信息，盡可能減少和預(yù)防災(zāi)害引起的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失具有十分重要的意義。

1 概況

滑坡穩(wěn)定就是邊坡受力情況變化時(shí)，還能維持原來的狀態(tài)。通常邊坡失穩(wěn)因素一是外界力的作用破壞了土體原來的應(yīng)力平衡狀態(tài)，二是外界各因素的影響使土的抗剪強(qiáng)度降低，邊坡穩(wěn)定的內(nèi)因是土的物理力學(xué)性質(zhì)，當(dāng)切應(yīng)力大于抗剪強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生剪切破壞，如剪切面積很大，則產(chǎn)生一部分土相對(duì)于另一部分的相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為滑坡或塌方，天寶山受地形降雨等各種自然條件的影響已發(fā)生滑坡，本次研究是對(duì)已發(fā)生滑坡的坡體進(jìn)行現(xiàn)狀的安全分析。

1.1 地形、地表地質(zhì)現(xiàn)狀

吉林省龍井市天寶山滑坡,邊坡長(zhǎng)度120 m,最大坡高74.5 m,邊坡受降雨和風(fēng)化的影響,巖體較破碎,山體滑坡后內(nèi)部土層裸露，用肉眼可以分辨土層數(shù)土質(zhì)，由于降雨坡體表層多處發(fā)生垮塌,邊坡整體穩(wěn)定性較差，其余均表現(xiàn)為開闊平緩的波狀褶曲，如圖1所示，由于滑坡作用，沿山體形成扇狀下沉帶，下沉錯(cuò)距達(dá)0.5 m～1.5 m?；卤砻孑^為平直，由于受滑坡體的下滑摩擦作用，形成一條長(zhǎng)達(dá)50 m～100 m的坡面，并出現(xiàn)反階步，滑坡形成的大型凹槽，如圖2所示本研究選取了天寶山滑坡中的一個(gè)單個(gè)滑坡分析坡體在自重下滑力驅(qū)動(dòng)下，沿坡體內(nèi)的層間軟弱夾層產(chǎn)生順層滑移，但其滑動(dòng)方向具斜傾性，即沿視傾角方向滑動(dòng)，最大長(zhǎng)度200 m，東西最大寬60 m，厚達(dá)15 m，體積約300×104m3。

1.2 斷面層土層分布

以下為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑坡土層分為3層，最上層為約40 cm粘性土砂土，下層是1.2 m中度風(fēng)化巖石土，以下為重度風(fēng)化巖石裂縫微張至閉合狀，裂面平整。受沿層面軟弱夾層及二組構(gòu)造節(jié)理的組合將山體切割為類似于堆砌在傾斜軟墊上的積木塊體。

2 理論依據(jù)

邊坡穩(wěn)定安全度是用穩(wěn)定安全系數(shù)F來衡量的，它表明土坡在預(yù)計(jì)的最不利條件下具有的安全保障。K取1.1～1.5，按不小于規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

對(duì)于滑坡穩(wěn)定分析首先是由K.E.Petterson,1916年提出[6]，具體的方法有瑞典圓弧法；條分法；摩擦圓法；總應(yīng)力法；有效應(yīng)力法；泰勒?qǐng)D表法以及若干的半圖解法等，所有的方法都是基于圓弧假定并從極限平衡狀態(tài)出發(fā)來分析邊坡穩(wěn)定的，這些方法可分為兩種：1)土坡圓弧滑動(dòng)體按整體穩(wěn)定分析法，適用于簡(jiǎn)單土坡；2)條分法，是將假定滑動(dòng)面以上的土體分成n條垂直土條，對(duì)作用于各土條上的力進(jìn)行力和力矩平衡分析，求出在極限平衡狀態(tài)下土體穩(wěn)定的安全系數(shù)，該法由于忽略土條之間的相互作用力的影響，因此是條分法中最簡(jiǎn)單的一種方法，它對(duì)于非均勻質(zhì)土坡，土坡外形復(fù)雜，土坡部分水下均適用。

本文主要采用極限法，極限法主要以摩爾—庫侖準(zhǔn)則作為基礎(chǔ)，通過給出假想的簡(jiǎn)單破壞面，并將滑動(dòng)面以上的滑體分成若干垂直條塊，建立靜力平衡方程，輔以一定假設(shè)條件計(jì)算得出結(jié)果，剛體極限平衡法是目前巖土工程界最為廣泛采用的方法，原因在于其原理簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，且能給出易于接受的穩(wěn)定性指標(biāo)。運(yùn)用Slope/W 軟件，以吉林省龍井市天寶山發(fā)生過的滑坡為例，采用自由全坡計(jì)算方法搜索滑動(dòng)面計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)并對(duì)各條塊進(jìn)行受力分析，并比較各種方法對(duì)安全系數(shù)的影響。安全系數(shù)F的定義是將土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低為c′/F和tanφ′/F，則土坡沿著某一滑裂面滑動(dòng)時(shí)達(dá)到極限平衡狀態(tài)，即:

τ=ce′+σn′·tanφe′

(1)

(2)

(3)

3 實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)整理

滑坡穩(wěn)定性與土的物理力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，所以在滑坡現(xiàn)場(chǎng)取得土樣，土樣測(cè)量數(shù)據(jù)見表1。

表1 土力學(xué)物理性質(zhì)

4 結(jié)果及分析

將對(duì)應(yīng)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)利用極限法對(duì)天寶山正常情況下無水壓力線情況下和降水飽和水壓力線情況進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性分析結(jié)果時(shí)間信息如圖3，圖4所示。

正常情況下分析結(jié)果為無水壓力線的穩(wěn)定系數(shù)1.448，分析無水壓力線狀態(tài)下1.448在1.3～1.5(DZ/T 0218—2006滑坡防止工程勘察規(guī)范)之間，屬安全狀態(tài)。

水壓力線飽和狀態(tài)下山體穩(wěn)定系數(shù)1.310,經(jīng)分析飽和水壓力線狀態(tài)下1.310>1.1～1.2(DZ/T 0218—2006滑坡防止工程勘察規(guī)范)，屬安全狀態(tài)。

5 結(jié)語

對(duì)于吉林省延邊州龍井市天寶山已發(fā)生的滑坡進(jìn)行了穩(wěn)定性研究，分析在正常情況下和飽和水壓力線情況下的穩(wěn)定性，得出結(jié)果如下：

1)在選取的最危險(xiǎn)界面正常情況下進(jìn)行計(jì)算得F=1.448，根據(jù)規(guī)范安全穩(wěn)定F值的范圍是1.3～1.5之間，1.448在范圍內(nèi)屬于安全狀態(tài)；2)在水壓力線飽和狀態(tài)下計(jì)算得F=1.31，查得該地區(qū)降雨時(shí)穩(wěn)定安全系數(shù)F值為1.1～1.2之間，1.31>1.2屬于安全狀態(tài)；3)針對(duì)傳統(tǒng)的邊坡穩(wěn)定極限平衡方法不能考慮土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)變異性影響的問題，Slope/W 模塊中有條分法可以計(jì)算出剪切強(qiáng)度變化，研究表明，邊坡可靠度受土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)變異性影響顯著，呈現(xiàn)出隨土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)變異水平提高而急劇減小的趨勢(shì)。

[1] 黃昌乾,丁恩保.邊坡工程常用穩(wěn)定性分析方法[J].水電站設(shè)計(jì),1999,15(1):53-58.

[2] 崔政權(quán),李 寧.邊坡工程——理論與實(shí)踐最新發(fā)展[M].北京:中國水利水電出版社,1999.

[3] 張玉浩,張立宏.邊坡穩(wěn)定性分析方法及其研究進(jìn)展[J].廣西水利水電,2005(2):13-16.

[4] GB 50007—2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] SL 237—1999，土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[7] GB 50007—2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8] TB 10001—2005，鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Analysis of Tianbao mountain slope stability based on limit equilibrium method

Zhang Yunfeng Quan Hechun*

(CollegeofEngineering,YanbianUniversity,Yanji133002,China)

Landslide has occurred Tianbao mountain soil samples taken in soil mechanics tests, the corresponding data obtained soil samples, using Geo-slope, software module Slope/W in the limit equilibrium method and slices method of slope calculation, from under normal circumstances and rainfall saturated the safety factor in case of water pressure line security situation analysis landslide, results show that the landslide stability factor in security in the range.

landslide, limit equilibrium method, soil mechanics, slices method

1009-6825(2016)10-0076-03

2016-01-14

張?jiān)曝S(1991- )，男，在讀碩士

權(quán)赫春(1978- )，男，博士，講師

TU457

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