陸 璐

（1.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 合肥 230009 2.安徽省淠史杭灌區(qū)管理總局設(shè)計(jì)院合肥 230088）

1 引言

滑坡是一種斜坡面上的巖土體受自重作用結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、強(qiáng)降雨、地震等多種原因從而產(chǎn)生局部軟弱面帶動(dòng)大片區(qū)域的巖土體整體向下滑動(dòng)的現(xiàn)象。目前，由不同理論研發(fā)出來關(guān)于滑坡穩(wěn)定性分析的方法種類繁多，精準(zhǔn)程度也各不相同。在工程實(shí)際中，建立在極限平衡理論上的極限平衡法雖然最為傳統(tǒng)，但也是最為廣泛使用的，其計(jì)算方便適用性廣等特點(diǎn)被大量應(yīng)用于工程項(xiàng)目中。

本文以瓦東干渠河岔鋪分干渠花田鋪填方段滑坡治理工程為例，采用基于極限平衡理論的剩余下滑力計(jì)算法對(duì)該滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，為該項(xiàng)滑坡治理工程提供技術(shù)支撐，從而更好地運(yùn)用到淠史杭灌區(qū)滑坡治理設(shè)計(jì)工作中。

2 工程概況

瓦東干渠位于全國特大型灌區(qū)之一的淠史杭灌區(qū)，所處地貌單元主要為江淮丘陵。由于地形落差稍大，其不良地質(zhì)現(xiàn)象一般表現(xiàn)為沖溝、局部崩塌等。地貌上為壟崗——丘陵，為膨脹土分布區(qū)，土的膨脹潛勢(shì)一般為弱～中等。此類土層原始抗剪強(qiáng)度高，但在水的干濕交替環(huán)境作用下，土層抗剪強(qiáng)度會(huì)逐漸衰弱，在雨淋、水流、浪擊等共同作用下，渠道邊坡易發(fā)生崩塌、滑坡現(xiàn)象。

花田鋪滑坡位于瓦東干渠河岔鋪分干渠左岸填方段背水側(cè)，工程區(qū)樁號(hào)為4+770～4+915，滑坡總長度為145m。此滑坡所處填方段較高，最大高差約11.0m，堤腳為水塘。

在滑坡治理工程實(shí)施之前，根據(jù)勘測(cè)資料，該滑坡最北端上部可見圈椅狀滑坡壁，坡面平緩，其余位置路肩填土輕微下挫，滑坡處坡面長滿雜樹，無護(hù)砌，坡面滑動(dòng)跡象明顯，有進(jìn)一步滑動(dòng)和擴(kuò)大的趨勢(shì)。

3 計(jì)算方法

極限平衡法通常也可稱之為條分法，是建立在傳統(tǒng)的極限平衡理論知識(shí)后期發(fā)展而來，也是在滑坡穩(wěn)定性研究中運(yùn)用最早的方法之一。極限平衡法因?yàn)槠溆?jì)算模型簡單、計(jì)算過程相對(duì)簡便等優(yōu)點(diǎn)，被大家認(rèn)為是滑坡穩(wěn)定性分析中實(shí)用性最強(qiáng)并且運(yùn)用范圍最廣的方法。

極限平衡法的理論基礎(chǔ)是摩爾-庫倫（Mohr-Coulomb）抗剪強(qiáng)度理論，主要操作方法是沿滑坡主滑方向?qū)⒒瑤б陨系幕峦馏w按照其起伏走向劃分為多個(gè)滑塊，且把這些滑塊看作不可變形的剛體，進(jìn)而建立對(duì)應(yīng)的力和力矩靜力平衡方程組，最后通過求解方程組得到滑坡的安全系數(shù)。

1955年畢肖普對(duì)滑坡的安全系數(shù)做了如下定義：

Fs=τf/τ

式中：τf—滑動(dòng)面上土體的抗剪強(qiáng)度；

τ—滑坡土體實(shí)際所受的剪應(yīng)力。

該公式的提出讓滑坡安全系數(shù)的計(jì)算更加簡化，同時(shí)也使得滑坡穩(wěn)定性分析計(jì)算中采用非圓弧滑動(dòng)面提供了理論基礎(chǔ)，極限平衡法的發(fā)展有了質(zhì)的提升。

3.1 極限平衡法應(yīng)用

本文通過對(duì)滑坡面的剩余下滑力進(jìn)行計(jì)算從而對(duì)花田鋪滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。根據(jù)滑坡面的起伏走向?qū)麦w進(jìn)行分塊，分塊數(shù)量的多少對(duì)最終計(jì)算結(jié)果的精確度有一定的影響。

先擬定滑坡面的安全系數(shù)，用勘測(cè)報(bào)告里經(jīng)過土工實(shí)驗(yàn)提供的C、數(shù)值除以初擬定安全系數(shù)，計(jì)算結(jié)果與極限平衡條件進(jìn)行比較，判斷其是否滿足極限平衡的要求，如果滿足就說明擬定的安全系數(shù)是正確的，如果不滿足就重新擬定并重新計(jì)算?；麦w中任意一塊滑塊的剩余下滑力公式如下：

日本的立法模式采用的是混淆可能性包含于商標(biāo)近似的判定標(biāo)準(zhǔn)。這種模式的好處是考慮因素比較全面，而且對(duì)商標(biāo)近似的判定將會(huì)更加準(zhǔn)確，因?yàn)槠湟揽可虡?biāo)混淆可能性的判定因素來確定。日本商標(biāo)法37條提煉了8個(gè)商標(biāo)侵權(quán)的行為要件。因?yàn)槿毡镜呐卸?biāo)準(zhǔn)在前文中也進(jìn)行分析了，主要采用“商標(biāo)近似+商品類似”的方法，后來又凝練成三要素的判定方法，但是在司法實(shí)踐中日本也并非全是按照這種判定方法進(jìn)行審理商標(biāo)侵權(quán)案件的，在1959年以后，多冊(cè)進(jìn)行修改，也出現(xiàn)很多典型的判例，最后在司法實(shí)踐和理論探討中形成了混淆可能性包含于商標(biāo)近似的判定標(biāo)準(zhǔn)。

Ei=K（Wisinαi+Qicosαi）+ΨiEi-1-（Wisinαi-Qicosαi）tani-CiLi

式中：Ei—某一滑塊的剩余下滑力（kN/m）；

K—滑坡的安全系數(shù)；

Wi—某滑塊的自重（kN/m）；

Qi—坡面外力（kN）；

αi—某滑塊的傾角（°）；

Li—某滑塊的滑面長度（m）；

Ψi—兩相鄰滑塊間的傳遞系數(shù)。

計(jì)算時(shí)使得最后一塊滑塊的剩余下滑力等于0，進(jìn)行反算得到滑坡的穩(wěn)定系數(shù)。

3.2 計(jì)算剖面及分塊數(shù)量選取

根據(jù)工程的勘察報(bào)告，選取滑坡測(cè)量典型斷面作為計(jì)算斷面并進(jìn)行分塊，考慮計(jì)算的精確度和計(jì)算效率，將計(jì)算斷面劃分為9 塊，見圖1。

圖1 計(jì)算斷面條分圖

3.3 計(jì)算工況及相關(guān)參數(shù)值

工程區(qū)處于場(chǎng)地基本地震動(dòng)峰值加速度0.05g 和0.10g 的分區(qū)界線附近，根據(jù)就高原則，工程區(qū)場(chǎng)地在Ⅱ類場(chǎng)地條件下的基本地震動(dòng)峰值加速度為0.1g，相應(yīng)地震基本烈度為7 度。降雨是工程區(qū)內(nèi)滑坡形成的主要誘發(fā)因素。大量降水進(jìn)入土體，造成土體物理力學(xué)性質(zhì)的變化，力學(xué)強(qiáng)度大大降低，同時(shí)因局部夾灰白色次生黏土遇水飽和后呈軟塑狀，構(gòu)成軟弱易滑面；土體飽水，自重增加，下滑力增大；地下水位增高，對(duì)坡體產(chǎn)生滲透水壓力，使滑坡滑動(dòng)性增強(qiáng)。

本次計(jì)算擬針對(duì)天然、降雨和地震三種工況進(jìn)行計(jì)算分析：計(jì)算中滑體土的各個(gè)計(jì)算參數(shù)采用地質(zhì)勘察報(bào)告中經(jīng)過慢剪試驗(yàn)得到的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)值，見表1。

表1 滑坡土體物理力學(xué)指標(biāo)表

3.4 滑坡安全系數(shù)的確定

安全系數(shù)值通常被用來判斷滑坡是否處于平衡狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，常用的計(jì)算方法有降低下滑力、增大自重、增大下滑力等方法，本文采用降低下滑力儲(chǔ)備的方式計(jì)算安全系數(shù)，從而對(duì)滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行辨別。

根據(jù)工程的性質(zhì)不同、滑坡規(guī)模的大小以及對(duì)滑坡可能產(chǎn)生影響的因素等方面考慮，安全系數(shù)的取值范圍可設(shè)定不同。一般規(guī)模較小或者活動(dòng)周期長的深層次滑坡可取安全系數(shù)偏小，規(guī)模大、活動(dòng)頻繁或局部復(fù)雜的滑坡可取值偏大。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，花田鋪滑坡為小型淺層滑坡。結(jié)合工程實(shí)際，在天然工況下，安全系數(shù)Ks取1.2，降雨工況下安全系數(shù)Ks取1.15，地震工況下安全系數(shù)Ks取1.05。具體評(píng)定標(biāo)準(zhǔn):K ＜1.0 為不穩(wěn)定，1.0＜K ＜1.05 為次穩(wěn)定，1.05 ＜K ＜Ks為基本穩(wěn)定，K ＞Ks為穩(wěn)定。

3.5 計(jì)算結(jié)果及穩(wěn)定性分析

由計(jì)算得知，在天然工況下K=1.325，大于安全系數(shù)Ks，可判定滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；在地震工況下K=1.041，略小于安全系數(shù)Ks，可判定滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，剩余下滑力值較??；在降雨工況下，K=1.089，小于安全系數(shù)Ks，可判定在降大雨情況下，滑坡可出現(xiàn)整體失穩(wěn)狀態(tài)。計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果表

4 結(jié)語

本文根據(jù)瓦東干渠河岔鋪分干渠花田鋪滑坡的地質(zhì)勘察報(bào)告，通過采用極限平衡法中的剩余下滑力法對(duì)該滑坡的典型斷面進(jìn)行計(jì)算并對(duì)滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了判斷，從計(jì)算結(jié)果得知，在天然工況下滑坡處于整體穩(wěn)定的狀態(tài)；在地震工況下滑坡處于基本穩(wěn)定的狀態(tài)，但剩余下滑力值較??；在降雨工況下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)且剩余下滑力較大，當(dāng)出現(xiàn)大降雨量的情況下滑坡存在整體失穩(wěn)的可能，與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)的規(guī)律基本一致。

極限平衡法在邊坡穩(wěn)定性分析中享有很重要的地位，以簡單便捷等特點(diǎn)在工程界得以廣泛運(yùn)用。通過該方法在灌區(qū)工程實(shí)例中的計(jì)算應(yīng)用，可為淠史杭灌區(qū)滑坡治理工程的設(shè)計(jì)提供更有力的理論和技術(shù)支撐■