摘 要：滑坡是一種常見的地質(zhì)災害，其不僅會誘發(fā)嚴重的地質(zhì)隱患，更會導致人類生命財產(chǎn)遭受巨大損失。因此，分析滑坡穩(wěn)定性，對于滑坡事故預防及地質(zhì)災害防范意義重大。在研究中，本文主要以某地質(zhì)滑坡工程為例，針對Geo-studio軟件在該滑坡穩(wěn)定性分析中的具體應用內(nèi)容展開論述。研究實踐中，分別基于Geo-studio軟件SLOPE/W模塊下的Janbu算法與Morgenstern-Price算法，對該工程滑坡地質(zhì)在不同工況下的穩(wěn)定性進行計算。研究結(jié)果表明，基于Geo-studio軟件對滑坡穩(wěn)定性進行分析，能夠科學計算自然與暴雨兩種情況下的地質(zhì)邊坡穩(wěn)定參數(shù)，以此為滑坡災害防治提供參考依據(jù)。

關鍵詞：Geo-studio軟件；滑坡穩(wěn)定性；安全系數(shù)；數(shù)據(jù)分析；應用

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

滑坡等地質(zhì)災害引發(fā)的生命、財產(chǎn)損失問題引起社會廣泛關注；滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析，作為邊坡結(jié)構(gòu)安全性防護的理論基礎，其也成為業(yè)內(nèi)人士研究的重點[1]。在此基礎上，相關學者主要基于有限元分析法與有限平衡法等技術(shù)理論，為滑坡穩(wěn)定性治理提供理論依據(jù)。但上述方法主要通過對地質(zhì)邊坡的塊體穩(wěn)定性系數(shù)進行連續(xù)離散化分析，以此對連續(xù)體力學問題進行運算求解。因而數(shù)據(jù)精度低且運算量大[2]。基于此，本文采用Geo-studio軟件，通過對地質(zhì)滑坡巖土環(huán)境和巖土工程結(jié)構(gòu)進行模擬仿真，并在SLO PE/W模塊下，分別通過改變復雜滑移面的形狀及土體性質(zhì)和地下孔隙水壓力狀況，在此基礎上采用不同負荷加載方式進行滑坡穩(wěn)定性治理，可大大提高滑坡總體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2 基于Geo-studio軟件的滑坡穩(wěn)定性分析工程實例

（Engineering example of landslide stability

analysis based on Geo-studio software）

2.1 工程實例概述

該滑坡為水庫型微順層滑坡，其距某中小型水庫大約2公里。其中，該滑坡結(jié)構(gòu)前緣及后緣高程分別為200m和455m；滑坡整個滑體厚度在30—53m；滑坡前后緣坡長及滑坡東、西向?qū)挿謩e為760m和300m；滑坡面積、體積約0.25平方千米和670萬立方米。該滑坡長期以來受風蝕及水流沖刷影響，導致滑坡整體結(jié)構(gòu)呈凹槽型、前窄后寬、中間凸、兩側(cè)較為低緩，所以該水庫型滑坡形狀結(jié)構(gòu)不規(guī)則。

2.2 工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造

從該水庫滑坡的工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)來看，區(qū)域內(nèi)主要以褶皺地質(zhì)構(gòu)造為主，向斜和背斜分別為寬緩狀和緊閉狀。除了背斜與向斜外，該工程地質(zhì)區(qū)域內(nèi)還有層間剪切帶以及裂隙帶和斷帶。

2.3 工程地層巖性特征

從該滑坡整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點來看，滑坡滑體中下層結(jié)構(gòu)松散，厚度為1—4米，主要有黃褐色黏土及碎石分布；淺層結(jié)構(gòu)厚度在0.1—2米，主要巖層為石英砂巖與砂巖；滑坡中層地質(zhì)結(jié)構(gòu)較厚，但巖層密度較小，主要分布有碎屑石和細砂巖和黏土塊石等。在該滑坡底層結(jié)構(gòu)主要分布有灰綠色以及黃綠色的滑帶土；巖層主要由碎屑和灰白色黏土夾碎石組成，結(jié)構(gòu)分層較為緊密。通過對滑坡中滑帶土的巖層物理屬性特征進行分析，發(fā)現(xiàn)這類型地質(zhì)結(jié)構(gòu)層主要為低塑性黏土結(jié)構(gòu)，巖層含水量較少，厚度一般在3—10m。但是，在水流長期侵蝕和影響下，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的塑性大大降低，由此誘發(fā)強烈的地質(zhì)災害。

2.4 工程地下水文情況

通過對該滑坡內(nèi)地下水文分布情況進行勘察分析，發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)工程地質(zhì)地下水位不高。通常情況下，僅僅于滑坡下層局部位置潛藏部分地下水，而含水層的實際厚度僅為該地質(zhì)滑坡厚度的2.11%，實際水位深度在1m以下。但是，通過對自然降雨與暴雨兩種工況下的滑坡地下水位進行對比、觀測，發(fā)現(xiàn)在暴雨時段，該工程滑坡地下水實際水位與自然降雨條件下的地下水實際水位之間存在很大差異。其中，在暴雨時，該滑坡地下水實際水位會有所上升，通常變化幅度在5.02—5.09m，滑坡下層局部區(qū)域地下水實際深度可達6.02m，占該滑坡總厚度的比例約為13.02%。因此，通過對自然與暴雨兩種不同工況下的工程地下水水文變化情況進行模擬分析，最終能夠為Geo-studio軟件的滑坡穩(wěn)定性計算分析提供參考依據(jù)。

3 基于Geo-studio軟件的滑坡穩(wěn)定性計算分析

（Calculation and analysis of landslide stability

based on Geo-studio software）

3.1 滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)選取

研究前，分別通過了解該工程概況及對該工程滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造、工程地層巖性特征和工程地下水文情況等相關情況進行分析，在此基礎上，分別結(jié)合巖體勘查數(shù)據(jù)資料結(jié)果，對該巖土滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行三軸試驗和直剪試驗分析，最終得到如表1所示的基于Geo-studio軟件的滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)[3]：

從表1中可以看出，三軸試驗條件下，滑坡滑帶土總應力強度平均值在C cu（kPa）工況下為40.59，而在C cu（°）條件下為15.0，其變范圍為27.6—49.7kPa和12.2—17.4°；該滑坡滑帶土有效應力強度在C'cu（kPa）條件下的平均值為35.68，變化范圍為20.7—46.8kPa。但是，在C'cu（°）條件下的變化范圍和平均值分別為17.4—24.0和21.2[4]。

從表2中可以看出，直剪試驗條件下滑坡滑帶土峰值強度在C cu（kPa）工況下的變化范圍為8.0—9.2kPa，而其平均參數(shù)值為8.5kPa；但在Φd（°）工況下的變化范圍和平均值分別為16.8—21.3和19.7°；滑坡滑帶土殘余強度在C r（kPa）工況下的變化范圍為7.4—19.8kPa，平均參數(shù)值為14.5kPa；在Φr（°）工況下的變化范圍為15.7—17.8，平均參數(shù)值為17.26。

結(jié)合上述表1和表2兩組巖體力學試驗結(jié)果，通過對我國目前典型工程滑坡滑帶土力學強度標準值進行類比分析，最終確定該水庫滑坡穩(wěn)定性分析中，Geo-studio軟件計算中的滑帶抗剪強度c=18kPa，φ=20°，且滑坡滑帶土天然重度γ取值為22kN/m3。

3.2 滑坡穩(wěn)定性計算分析工況條件

在確定上述計算參數(shù)值后，本研究將重點采用Geo-Studio軟件，對SLO PE/W模塊下的工程地質(zhì)滑坡總體三維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行分析[6]。在此基礎上，考慮到該水庫滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)長期受降雨及岸邊水流等外力因素的侵蝕和沖刷影響，故本研究在模擬試驗時，分別通過自然降雨與暴雨兩種不同工況，對不同條件下滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變化參數(shù)進行計算分析。為了簡化分析結(jié)果，降小分析誤差，本研究忽略地震等特殊外力因素對工程滑坡穩(wěn)定性造成的相關影響。

3.3 滑坡穩(wěn)定性計算分析

（1）計算條件假設

在常規(guī)的滑坡穩(wěn)定性計算分析中，主要有Morgenstern-Price和Ordinary等方法，本研究著重采用Janbu算法與Morgenstern-Price算法，對該工程滑坡地質(zhì)在不同工況條件下的穩(wěn)定性進行計算，計算工況示意簡圖如圖1所示[7]。

在上述計算簡圖中，相關計算條件假設如下：

①[坡面信息]：坡面線段數(shù)（10）；

②[土層信息]：坡面節(jié)點數(shù)（11）；

附加節(jié)點數(shù)（16）；

不同土性區(qū)域數(shù)（2）；

③[滑面信息]：滑面線段數(shù)（7）；

滑面線起始點坐標：（-0.000，1.000）；

④[計算條件]：剩余下滑力計算目標（計算剩余下滑力）；

剩余下滑力計算時的安全系數(shù)：（1.300）。

（2）計算公式及指標

結(jié)合上述相關計算條件，基于Geo-Studio軟件的Janbu算法與Morgenstern-Price兩種不同算法，對該工程地質(zhì)邊坡和地基穩(wěn)定性進行計算分析，主要分析該滑坡抗滑力矩標準值和滑動力矩設計值（主要表現(xiàn)為滑坡穩(wěn)定性系數(shù)），計算公式如下：

（3）計算結(jié)果

最終計算結(jié)果如表3參數(shù)所示。

（4）結(jié)果分析

基于Geo-studio軟件結(jié)合上述相關指標值對計算結(jié)果進行擬合，最終分別可得到如下自然降雨和暴雨兩種不同狀態(tài)下的工程滑坡穩(wěn)定性三維剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2和圖3所示。

of landslide stability

由圖2和圖3可知，在上述不同計算指標值下，基于Geo-studio軟件分別采用Janbu算法與Morgenstern-Price兩種不同算法，對該工程滑坡地質(zhì)總體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行分析，在自然降雨狀態(tài)下/暴雨狀態(tài)下工程滑坡穩(wěn)定系數(shù)存在一定的差異。其中，自然降雨狀態(tài)下工程滑坡穩(wěn)定性三維剖面結(jié)構(gòu)擬合安全系數(shù)為1.113，而在暴雨狀態(tài)下工程滑坡穩(wěn)定性三維剖面結(jié)構(gòu)擬合安全系數(shù)為1.084，前后安全系數(shù)相差約0.029[12]。由此可以確定，降雨強度和降雨量會影響該水庫工程地質(zhì)滑坡結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性。在自然降雨條件下，該滑坡結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)，而在暴雨狀態(tài)下，滑坡結(jié)構(gòu)將大大失穩(wěn)，可能會在強降雨沖擊下，使滑坡結(jié)構(gòu)重力增加，摩擦系數(shù)減小，從而誘發(fā)嚴重的次生地質(zhì)災害。即使該水庫地質(zhì)滑坡在自然降雨狀態(tài)下暫時處于安全穩(wěn)定狀態(tài)，但隨著降雨時間和降雨頻率及降雨強度等不斷增加，水庫滑坡結(jié)構(gòu)將會由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榍贩€(wěn)定狀態(tài)。

因此，通過上述分析，該工程管理維護人員要在今后滑坡地質(zhì)災害預防中，著重考慮降雨因素影響，同時定期對工程邊坡進行地質(zhì)勘查和維護，從而基于Geo-studio軟件，對整個工程滑坡穩(wěn)定性進行計算分析，以此提高工程結(jié)構(gòu)治理效率和效益。

4 結(jié)論（Conclusion）

綜上所述，滑坡穩(wěn)定性是工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)維護、管理中需重點考慮的一大因素。常見的滑坡地質(zhì)災害是由多種因素引起，因此在工程結(jié)構(gòu)維護、整治中，需加強預防，結(jié)合外力和內(nèi)力影響因素，制定合理的預防對策。本研究通過引入Geo-studio軟件，分別采用Janbu算法與Morgenstern-Price兩種算法，就自然降雨狀態(tài)和暴雨狀態(tài)下工程滑坡穩(wěn)定系數(shù)進行計算，最終認為降雨強度和降雨量等因素將會影響滑坡粘聚抗滑力和下滑力，從而使工程滑坡總體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全系數(shù)大大下降，從而誘發(fā)地質(zhì)災害。故今后要加強預防，通過采用Geo-studio軟件進行數(shù)據(jù)計算、模擬監(jiān)測，從而提高滑坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

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作者簡介：

王鳳岐（1981-），男，本科，講師.研究領域：軟件工程.