鄒 婷 徐朝霞 葉子璐 韋雨晴 李亞璇 李書舟

宿遷學院建筑工程學院 江蘇宿遷 223800

滑坡地質(zhì)災害的預防和管理已成為邊坡工程重要的研究方向之一，國內(nèi)外學者開展了對滑坡災害的致害機理、破壞模式、穩(wěn)定性評價以及防治措施等方面的研究工作。目前學者們在滑坡穩(wěn)定性研究方面已有較深入的研究，參數(shù)敏感性分析是其中較重要的一個方面，常用的滑坡穩(wěn)定性影響因素敏感性分析方法主要有單因素分析和多因素分析兩類，其中多因素分析方法又包含主成分分析法、正交試驗設(shè)計等。對于人工堆填+滑坡，這類因人為開挖、堆棄礦渣浮土等工業(yè)垃圾形成的斜坡體的穩(wěn)定性研究也吸引了眾多學者研究，但其影響因素的敏感性研究還相對較少。由于這類坡體穩(wěn)定性差，一旦有強降雨或人類工程活動不當就容易發(fā)生失穩(wěn)滑動破壞。然而，由于該類型的滑坡成因復雜，力學性能差異大，在不同場地條件下形成的滑坡其研究結(jié)果也有較大差異。因此，結(jié)合具體的滑坡災害，開展堆填土滑坡穩(wěn)定性影響因素的敏感性研究對于滑坡災害防治具有重要的實踐意義。

本文以韓山人工堆填土滑坡為研究對象，開展穩(wěn)定性影響因素的敏感性研究，旨在為滑坡災害治理設(shè)計提供參考。

1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況

韓山鎮(zhèn)位于江蘇省宿遷市沭陽縣的東北部，屬于亞熱帶向暖溫帶過渡地區(qū)，氣候不穩(wěn)定，經(jīng)常發(fā)生洪澇等自然災害，年降水量在1000毫米左右，但降水量分布不均，6月到8月較多，導致該地易出現(xiàn)春旱、夏澇、秋冬干燥的天氣。大規(guī)模降水也給邊坡穩(wěn)定帶來不利影響，一方面雨水形成地表徑流沖刷坡面，另一方面雨水滲透到坡體內(nèi)部，導致土體強度降低，發(fā)生滑動破壞。受到多種因素影響，研究地區(qū)地下水分布不均，不同地段差異很大，有的地方地下水極少，有的地方地下水豐富。因為氣候和地表水都會引起地下水變化，所以地下水不夠穩(wěn)定。地下水不穩(wěn)定會給土體帶來許多不利影響，例如，會導致巖體塌陷，發(fā)生崩塌或滑坡；會促使巖體下滑或崩倒；滲入裂隙中的水結(jié)冰，導致巖體破壞傾倒[1]；地下水產(chǎn)生的浮托力，使巖體有效重量減輕，降低穩(wěn)定性。沭陽地貌為沖積平原，地貌簡單，地形平坦，該地流經(jīng)地表的河流眾多，水系發(fā)育良好。地質(zhì)構(gòu)造上位于郯廬斷裂帶以東，屬于連云港—沭陽—泗陽比較穩(wěn)定帶。

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，韓山堆填土是由于礦區(qū)采礦開挖出大量土體被堆積在韓山北坡形成的，填土體積規(guī)模很大以及土體穩(wěn)定性較差，所以邊坡非常不穩(wěn)定。目前韓山北坡填土體已經(jīng)發(fā)生滑動破壞，為了減少對周圍的產(chǎn)生安全隱患，確?；聟^(qū)新建建筑物及行人安全，亟須治理。

2 韓山堆填土滑坡失穩(wěn)機理及其影響因素分析

2.1 滑坡失穩(wěn)機理

沭陽市韓山鎮(zhèn)，海拔最高66.6米?；麦w位于韓山斷裂帶內(nèi)，總體趨勢是北部和南部較高，南部和北部較低。邊坡體的東西兩側(cè)為剪切裂縫邊界，后端為拉伸裂縫邊界，邊坡內(nèi)部為剪切裂縫，前緣稍寬，后緣稍窄，坡體沿主滑坡方向約80m，橫向?qū)挾燃s220m。滑帶土是一種人工填土，主要由碎石和垃圾組成，分布不均，厚度約2.2～8.7m，滑帶土是人工填土和殘渣的混合物，滑動層區(qū)域為黑云斜長石片巖。

已有研究表明：導致韓山堆填土滑坡的成因主要有三個方面：(1)地質(zhì)條件穩(wěn)定性較差；(2)強降雨及地下水的破壞作用；(3)人類工程活動處理不當。即韓山北坡堆積的大量廢棄物，摻有一定量的碎石和垃圾，且這些堆積物厚度大，穩(wěn)定性差，土體填土層裸露，裂縫張開，節(jié)省了地表水的入滲、排水和儲存空間?；靥顚拥撞繗鈱訚B透性差，易堵塞地下水的積聚，導致土壤的重量增加。在強降雨條件下，大量地表水滲入滑坡，降低了滑坡的抗滑能力。地下水還具有滲透軟化作用，降低了邊坡的抗剪強度指標和巖土與滑動面之間的摩擦力，減小了邊坡的滑動力，除了自然條件的因素，還有人為改造的影響。1985年，在韓山進行大規(guī)模開采藍晶石，后來建成韓山新城，建造了韓信廣場、點將臺等景觀。不僅破壞了邊坡自身的穩(wěn)定狀態(tài)，而且為滑坡留下了滑動空間。

2.2 穩(wěn)定性分析計算模型

在邊坡穩(wěn)定性分析中，極限平衡法是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣且非常經(jīng)典成熟的方法。因此，在本文滑坡穩(wěn)定性分析中采用極限平衡法計算滑坡穩(wěn)定性系數(shù)(Fs)。根據(jù)韓山堆填土滑坡的地質(zhì)特征，尤其是滑動體主要為人工堆填土，我們選擇了其中最典型的一個剖面(Ⅱ-Ⅱ，如圖1所示)[2]進行穩(wěn)定性分析，并對實際滑面作了簡化處理，假定其為圓弧滑面，滑出點過坐標原點。為了提高計算效率，采用簡化的Bishop條分法計算穩(wěn)定性系數(shù)，計算簡圖及公式分別如圖2和式(1)所示。

(1)

對于滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計算公式(1)，我們采用數(shù)值積分方法來求解Fs。由于等式兩邊均含有未知數(shù)Fs，可通過假定Fs的初始值進行迭代計算。Fs的初始值確定后，在給定的積分區(qū)間內(nèi)，根據(jù)戴自航和沈浦生[3]及蔣斌松等[4]的研究成果，將式(1)右邊拆分為多個積分表達式，如式(2)所示。當式(1)中的其他參數(shù)已知，可計算出拆分后的積分表達式(2)的數(shù)值解。將這些積分數(shù)值解代入式(1)即可求得Fs的第一次迭代值；然后將該迭代值代入拆分后的積分表達式(2)求得第二次的積分值，再次將它們代入式(1)得到Fs的第二次迭代值，如此重復，直到Fs滿足所要求的收斂精度為止。為此，我們利用Matlab編制了相應(yīng)的計算程序，并設(shè)定Fs的初始值為1，計算了Ⅱ-Ⅱ剖面在天然工況下的穩(wěn)定性系數(shù)，本文計算結(jié)果及已有文獻研究結(jié)果如下表所示。

(2)

本文計算結(jié)果及其他研究成果表

由上述結(jié)果可知，本文計算結(jié)果稍高于其他研究成果，但最大相差僅0.006，仍在允許精度范圍內(nèi)，這表明本文方法計算韓山堆填土滑坡的結(jié)果是準確可靠的。

2.3 各因素對滑坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律

在通過2.2節(jié)驗證了本文穩(wěn)定性分析模型的準確性后，我們分析了抗剪強度參數(shù)及邊坡高度對韓山堆填土滑坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律，其結(jié)果分別如圖3(a)、(b)和(c)所示。從圖中可以看出，韓山堆填土滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)Fs隨黏聚力c的增大而增大，隨內(nèi)摩擦角φ的增大而增大，隨坡高H的增大而減小，且減小幅度很大。這表明提高抗剪強度參數(shù)有助于提高滑坡的穩(wěn)定性，而坡高過高則極不利于滑坡穩(wěn)定。

3 滑坡防治建議

3.1 擬采取的治理方案

通過上述分析各參數(shù)對滑坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律，并結(jié)合對滑坡的性質(zhì)以及災害特征調(diào)查，基于現(xiàn)有經(jīng)驗水平，確定以改變滑坡幾何形態(tài)為主的治理方案，采用上卸下加法對上部坡體進行削坡開挖，使邊坡相對減緩；采用化學加固法增強坡體抗剪強度參數(shù)，改善滑動帶的性質(zhì)，提高抗滑力；結(jié)合強夯法[5]對坡面進行壓實處理，減少土體的滑動空間；對頑固裂縫進行回填灌漿做封堵處理；并在滑坡區(qū)設(shè)置有效的給排水系統(tǒng)和綠植，地表設(shè)置明渠引流排水[6]，防治暴雨天氣雨水過多滲入坡體，做好滑坡區(qū)的綠化工作，同時設(shè)置截水盲溝用于攔截或疏導滑坡外圍的地下水，以期減少在非極端天氣下的春旱夏澇情況。同時在坡頂和坡腳均設(shè)置水平監(jiān)測儀，周期性監(jiān)測坡體的變形情況。

綜上所述，韓山堆填土滑坡的治理防治方案為：由減緩坡形、化學加固、裂縫回填、設(shè)置給排水系統(tǒng)及有效綠化等方法形成綜合治理方案。

3.2 滑坡的監(jiān)測

(1)在治理工程完成后要開展對坡體的變形監(jiān)測，在坡頂和坡腳設(shè)置水平位移的長期觀測點，觀測邊坡坡面的動態(tài)變化，定期查看坡面裂縫回填處和綠化的完整性，如有脫落應(yīng)及時補充。

(2)對坡體上的道路和溝渠管道進行巡視，查看有無滲水和裂縫或者堵塞等情況出現(xiàn)，及時分析滲水來源以及對邊坡是否有影響，對裂縫和堵塞現(xiàn)象及時維修和疏通。

(3)相關(guān)工作人員應(yīng)注意天氣預報，在暴雨來臨前要保證排水系統(tǒng)能正常工作。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)韓山堆填土滑坡的成因和特征及事故分析，本文對該滑坡典型剖面Ⅱ-Ⅱ進行了簡化處理，采用簡化的Bishop條分法進行了穩(wěn)定性分析，計算結(jié)果與已有研究成果很接近，表明本文方法準確有效。

(2)在上述基礎(chǔ)上對滑坡的穩(wěn)定性影響因素進行了敏感性分析，結(jié)果表明滑坡穩(wěn)定性系數(shù)隨抗剪強度參數(shù)的增大而增大，隨坡高的增大而減小。

(3)根據(jù)滑坡穩(wěn)定性影響因素的敏感性分析，提出以整理坡形、提高坡體抗剪強度參數(shù)為主要防治手段的綜合治理方案，可以給類似工程提供理論參考。