廖安杰，賈學(xué)斌

(1.成都理工大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，四川 樂山 614000； 2.四川省蜀通巖土工程公司，成都 610000)

滑坡是中國(guó)西南地區(qū)廣泛分布的典型地質(zhì)災(zāi)害之一?；聻?zāi)害的發(fā)生往往導(dǎo)致河流堵塞、交通阻斷、居民房屋被毀，甚至?xí)斐扇藛T傷亡，造成嚴(yán)重的社會(huì)影響，因此查清滑坡的變形機(jī)制及影響因素，制定合理的治理方案，確保滑坡的穩(wěn)定顯得尤為重要。前人對(duì)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理方面進(jìn)行了大量研究，取得了豐碩的成果[1-3]。王啟國(guó)[4]采用摩根斯頓-普萊斯法和傳遞系數(shù)法對(duì)陳家咀、羅行灘和青石梁等3處滑坡進(jìn)行了穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的防治建議；郝社鋒[5]采用離散元3DEC軟件對(duì)秦望山隧道南口高陡巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性和治理進(jìn)行了數(shù)值模擬分析；韓萬(wàn)東等[6]利用FLAC3D對(duì)鏵尖露天礦邊坡進(jìn)行數(shù)值模擬分析，揭示了邊坡的變形機(jī)理。本文以寨門口滑坡為研究對(duì)象，結(jié)合其工程地質(zhì)條件及基本特征，采用傳遞系數(shù)法和有限差分FLAC3D對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出以抗滑擋墻+截排水工程為主的治理措施。

1 滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件

寨門口滑坡區(qū)位于自貢市聯(lián)絡(luò)鎮(zhèn)，中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，降水量主要集中在5-10月份，多年平均降水量993.3 mm，地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水?；聟^(qū)出露的地層主要為第四系全新統(tǒng)(Q4)和侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J2s)，區(qū)內(nèi)褶皺疏緩，形態(tài)較簡(jiǎn)單，兩翼基本對(duì)稱，斷裂以壓性、壓扭性為主，滑坡區(qū)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征貯存周期為0.35 s，地震動(dòng)峰值加速度為0.10 g，地震基本烈度為Ⅶ度；區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)較頻繁，多以灌溉、采石和建筑為主。

2 滑坡基本特征

寨門口滑坡平面呈長(zhǎng)舌狀，見圖1，主滑方向286，滑坡前后緣相對(duì)高差11 m，坡體縱向長(zhǎng)40 m，橫向?qū)?5 m，滑體平均厚度3～4 m，滑坡體積約0.4×104m3，屬小型土質(zhì)滑坡。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑坡前緣局部已經(jīng)發(fā)生剪出，而后緣、中部及兩側(cè)發(fā)現(xiàn)大量拉張裂，主要有4條裂縫，呈現(xiàn)弧形分布，裂縫水平錯(cuò)動(dòng)約15～20 cm，垂直錯(cuò)動(dòng)約30～50 cm，可見深度約80～120 cm，長(zhǎng)約4.0 m，見圖2。

由于滑坡坡向大致與巖層傾向一致，坡度較大，滑坡下伏基巖為上沙溪廟組(J2s)泥巖，泥巖為相對(duì)隔水層。而滑體土為夾碎石粉質(zhì)黏土，稍有滑感及黏滯感，土體結(jié)構(gòu)松散，暴雨作用下，利于雨水下滲，土體呈飽水狀態(tài)，物理力學(xué)性質(zhì)差，降低土體抗剪強(qiáng)度，在黏土與強(qiáng)風(fēng)化泥巖層界面處富集，降雨下滲運(yùn)移，形成較大的靜水壓力，軟化土體，形成滑帶，滑坡前緣開挖切坡形成的陡坎，為滑坡發(fā)生提供良好的臨空面。在不利荷載持續(xù)作用下，使得土體滑動(dòng)后牽引滑坡后緣土體隨之向前產(chǎn)生滑移，其變形失穩(wěn)機(jī)制為蠕滑-拉裂。

圖1 滑坡工程地質(zhì)平面圖

圖2 滑坡裂縫

3 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 傳遞系數(shù)法

根據(jù)鉆孔資料并考慮地形，寨門口滑坡的滑動(dòng)面為近折線型，故選用《滑坡防治工程勘察規(guī)范》(DZ/T0218-2006)推薦的傳遞系數(shù)法進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算[7]。選取滑坡典型剖面，并考慮天然工況、暴雨工況、地震工況3種工況條件，計(jì)算參數(shù)見表1，計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 巖土體物理力學(xué)參數(shù)

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

結(jié)果表明，該滑坡在天然和地震工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。該滑坡在暴雨情況下失穩(wěn)的可能性較大，如果不及時(shí)進(jìn)行治理，有進(jìn)一步變形失穩(wěn)的可能。

3.2 數(shù)值模擬分析

由于該滑坡暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，因此選用有限差分FLAC3D對(duì)滑坡在暴雨工況下進(jìn)行數(shù)值模擬，進(jìn)一步分析坡體內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變特征，同時(shí)也為傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

3.2.1 計(jì)算模型

根據(jù)滑坡典型剖面圖，建立滑坡三維模型，考慮滑坡巖性組合及巖體結(jié)構(gòu)特征，巖土體采用彈塑性材料(參數(shù)取值見表1)，選用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則。計(jì)算模型見圖3，模型尺寸長(zhǎng)度58.9 m，寬度20 m，最大高度23.6 m，模型網(wǎng)格劃分為四面體，共61 487個(gè)節(jié)點(diǎn)，205 471個(gè)單元?？紤]模型僅為滑坡的一部分，需對(duì)滑坡模型施加約束。底部邊界采用固定鉸支承，上邊界地表取為自由邊界，兩側(cè)邊界為水平X方向位移約束，前后邊界為水平Y(jié)方向約束。

圖3 滑坡數(shù)值模型

3.2.2 結(jié)果分析

從圖4剪應(yīng)變?cè)隽糠植伎煽闯觯魬?yīng)變?cè)隽考械牟课晃挥诨w和滑床的交界面，該部分明顯大于周圍滑體的剪應(yīng)變?cè)隽浚魬?yīng)變?cè)隽考械姆秶瞧麦w可能發(fā)生破壞的部位，將成為滑坡失穩(wěn)過程最不利部位[8]。從圖5位移分布看，滑坡表面最大位移量可達(dá)40 cm，與滑坡實(shí)際變形相吻合。數(shù)值模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確地反映了坡體內(nèi)部的變形破壞特征，同時(shí)也為傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，該滑坡在暴雨條件下穩(wěn)定性較差，若不及時(shí)治理，坡體進(jìn)一步產(chǎn)生變形，在基覆界面形成貫通的滑動(dòng)面，滑坡發(fā)生整體失穩(wěn)。

圖4 剪應(yīng)變?cè)隽糠植荚茍D

圖5 位移分布云圖(單位：m)

4 滑坡治理設(shè)計(jì)

考慮滑坡的規(guī)模、重要性及危害性，將滑坡治理工程安全等級(jí)定為三級(jí)。按照最不利荷載的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)綜合考慮地形和滑面形態(tài)，滑坡下滑推力設(shè)計(jì)值取30 kN/m，采用抗滑擋墻+截排水相結(jié)合的綜合治理方案，見圖6。

1) 抗滑擋墻設(shè)置在滑坡前緣處，擋土墻長(zhǎng)20 m，頂寬1.0 m，背側(cè)坡度直立，面坡坡度1∶0.3，基礎(chǔ)埋深0.5 m，上部墻高3.0 m，下部墻高2.7 m，M10漿砌塊石砌筑。

2) 滑坡后緣修建截水溝，滑坡體上修建簡(jiǎn)易的排水溝，便于坡面地表水的排泄，防止地表水的進(jìn)一步入滲，從而降低水對(duì)滑坡的不利影響，截排水溝截面尺寸為0.6 m×0.6 m。

3) 對(duì)坡體上已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫采用M10砂漿封閉，防止地表水入滲。

圖6 滑坡治理設(shè)計(jì)

5 結(jié) 論

以寨門口滑坡為例，采用傳遞系數(shù)法和有限差分FLAC3D對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出相應(yīng)的治理工程措施，并得到以下結(jié)論：寨門口滑坡變形失穩(wěn)機(jī)制為蠕滑-拉裂，該滑坡天然和地震工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；數(shù)值模擬結(jié)果與滑坡的實(shí)際變形相吻合，剪應(yīng)變?cè)隽考械牟课晃挥诨w和滑床的交界面，滑坡表面最大位移量可達(dá)到40 cm；采用以抗滑擋墻+截排水工程為主的治理措施能有效地控制滑坡的變形。