（岩土工程专业论文）富阳来龙山滑坡分析研究.pdf

浙江人学坝i 学位论文富刖水此山滑坡圳究 沈伟忠 宣堕苤蕉虫滑坡分析研究 摘要 滑坡是自然界相当普遍的自然灾害之一，通常伴随着地震、暴雨发生，人为 的削坡、修建堤坝( 特别是在软土地基上) 、地下工程的开挖、水库蓄水等原因 是导致滑坡的重要原因，于是对滑坡进行研究成为学者们的重要课题。厂f 来龙山滑坡位于富阳镇北，由于丌挖渠道、削坡导致山体滑坡，本文紧紧围 绕富阳来龙山滑坡对滑坡进行研究，提供下一步滑坡治理以及滑坡监测方面的建 议。 首先介绍了来龙山滑坡的概况，分析了滑坡产生的成因，滑坡要素，以及目 前的监测情况。然后：利用极限平衡法和有限元法对滑坡进行稳定分析，并对滑坡 的安全系数影响因素进行评价，为治理提供依据。然后对滑坡和降雨之间的关系 进行研究，包括两方面，一是利用土体含水量将雨水的入渗和土体的饱和非饱和 状态联系起来，验证了暴雨或者持续降雨来临时土体处于最不利情况。二是通过 实测的降雨量和位移速率关系，来直观表现滑坡和降雨的关系。最后将灰色系统 应用于滑坡分析中，包括对滑坡进行灰色g m ( 1 ，1 ) 模型短期位移预测和灰色 系统关联度计算，得到一些合理的成果。 ( 本文的工作主要针对来龙山滑坡，但是对其他滑坡亦有一定参考价值，提供 一 了一些研究滑坡研究及预测的应用性成果。夕谚 关键词：滑坡；极限平衡法：有限元法；n f 4 ；位移：) 咏位；有效降雨量；灰色 系统：灰色关联度； 浙江人学帧 学位论支 富阳来此山捐坡分析删究 沈伟忠 f u y a n g l a i l o n g m o u n t a i n s l o p es t a b i l i t ya n a l y s i s a b s t r a c t s l o p ef a i l u r ei so n eo f t h em o s t p o p u l a rs t y l e so f n a t u r ed i s a s t e r s ，i to f t e nh a p p e n s w i t h e a r t h q u a k e s o rr a i n s t o r m s t h ei m p o r t a n tr e a s o n s c a u s i n gs l o p e s f a i l u r ea r e h u m a na c t i v i t yt h a t s l o p e i n g ，b u i l d i n g d a m so r e m b a n k m e n t s ( e s p e c i a l l y o ns o f t b a s e ) ，d i g g i n gg r o u n de n g i n e e r i n g ，s l u i c i n g i n r e s e r v o i r s ，e t c t h e r e f o r e ，m a n y r e s e a r c h e r sf o c u so ns l o p e si nm a n y a s p e c t s l a il o n gm o u n t a i nl i e si nn o a ho ff uy a n g t h es l o p eh a p p e n e d b e c a u s eo f d i g g i n gc h a n n e la n ds l o p i n gh i l l a tt h ef o o to fl a il o n gm o u n t a i n t h i sp a p e rt a k e s s o m er e s e a r c h e sc l o s e l ys u r r o u n d i n gl a il o n gm o u n t a i ns l o p et od e v e l o ps o m e u s e f u lr e s u l t s f i r s t , t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h es l o p e ，a n a l y s e st h e c a u s ea n dt h ef a c t o r so f t h es l o p e a n dc u r r e n ts t a t u so fm o i t o r i n g t h e n ，c a l c u l a t e st h es l o p e ss t a b i l i z a t i o nb yt h el i m i t e q u i l i b r i u m m e t h o da n dt h el i m i te l e m e n tm e t h o d ，e v a l u a t e ss o m ef a c t o r s t h a t i n f l u e n c et h e s l o p e s s a f e t yf a c t o r a c c o r d i n gt h e s e ，s l o p ee n g i n e e r i n g c a nb e d o n e t h e n ，r e s e a r c h e st h er e l a t i o nb e t w e e n r a i n f a l la n ds l o p e ，i n c l u d i n gt w os i d e s ：o n e i s r e l a t i n gw a t e ri n f i l t r a t i o na n ds o i ls t a t eb ys o i l s w a t e rc o n t e n tt 0s h o wt h a ts l o p e s i t u a t e sm o s td i s a d v a n t a g ec i r c u m s t a n c e sw h e nr a i n f a l lc o m e s t h eo t h e ri ss h o w i n g t h er e l a t i o nb e t w e e nr a i n f a l la n ds l o p eb yd a t af r o mm o n i t o r l a s t ，a p p l i e sg r e ys y s t e m t ot h es l o p e ，i n c l u d i n gg mm o l l f o r e c a s t i n ga n dg r e ya s s o c i a t i o na n a l y s i s t h o u g h a l lr e s e a r c h e sa r et a k e nt of o c u so nl a il o n gm o u n t a i ns l o p e ，i ti su s e f u lt o a p p l y t h e s er e s e a r c ht oo t h e rs l o p e s a saw h o l e ，t h i sp a p e ro f f e r ss o m en e wt h o u g h t si nr e s e a r c ho f s l o p e s k e y w o r d s ：s l o p e ；l i m i te q u i l i b r i u m m e t h o d ；t h e f i n i t ee l e m e n tm e t h o d ；c l i n o m e t e r ； d i s p l a c e m e n t ；w a t e rl e v e l ；e f f i c i e n c yr a i n f a l l ；g r e ys y s t e m ；g r e ya s s o c i a t i o n ； 浙江人学硕j ：学位论义 富阳来龙山滑坡分析训究 沈怀忠 第一章绪论 1 1 引言 滑坡，作为一种自然灾害，每年都给全世界带来巨大的生命和财产的损失， 造成滑坡的原因很多。滑坡通常伴随着暴雨、地震等自然灾害发生。土在一定的 地下水和应力条件下发生软化会导致突发性的滑坡。人类的生产活动是诱发滑坡 的重要原因，这里包括由于削坡、修建堤坝( 特别是在软土地基上) 、地下工程 的开挖、水库蓄水等原因造成的滑坡。为了深刻了解滑坡产生的机制，需要在工 程地质、岩土材料的变形和强度特征、分析方法、现场观测等各个领域开展深入 的研究。 来龙山位于富阳镇北，7 0 年代来龙山西麓山脚开挖北渠以后，山体时有滑 坡现象，此后，虎山路拓宽及二中操场的开挖使滑坡现象日益明显。因富阳二中 体艺馆部位切坡建设，在2 0 0 1 年梅雨季节时发现：体艺馆东侧梁柱严重偏位， 最大偏位达2 5 e m ，地面隆起，最大隆起量为8 c m ，混凝土地砸开裂严重；体艺 馆东坡上的竹林部位，也发现有多级滑坡裂缝，裂缝最大可视深度约3 m ，宽度 约o 5 m ；附近的二中篮球场东南地坪也局部隆起。来龙山滑坡的示意图见图1 1 。 本文围绕来龙山滑坡展开研究，着重对降雨和滑坡关系分析，滑坡预测，以 及针对来龙山滑坡的稳定分析方面进行研究。 1 2 问题的提出 边坡的稳定分析是边坡治理的关键，也是对边坡进行各方面研究的基础，在 土坡稳定性分析中，涉及到许多不确定因素，而且各因素之间的关系错综复杂。 滑坡稳定性分析方法很多，如瑞典圆弧法、瑞典条分法、毕肖普法、有限单元法 等等。这些分析方法各有其优缺点，也各有其适用条件。目前为止，建立在极限 平衡理论基础上的边坡稳定分析方法仍然是边坡稳定性分析的主要方法之一，尽 管这种方法在理论上完全不考虑边坡土体的应力一应变本构关系，也不研究边坡 土体的变形情况，并在力学上作了一系列简化假定，但由于它抓住了问题的主要 方面，可以取得与实际情况较为吻合的分析结果，因此在工程实际中广泛应用。 随着计算机技术的发展，有限元法也越来越多地被研究人员采用， 第l 贝 ( 浙江人学烦 学位论文富阳柬龙山滑坡分析乱玎究沈伟志 图l 一1 来龙山滑坡示意国 有限元方法能考虑土体的非线性弹塑性本构关系，能够动态模拟土坡的失稳过程 及其滑移面形状，求解安全系数时，可以不需要假定滑移面的形状，不需要假定 土条之间的相互作用力。但是有限元计算的参数选择较难，所以更多地时候是结 合极限平衡法和有限元法来分析边坡地稳定问题。 滑坡预报一直是国内外学者关注的课题。特别是8 0 年代以来，由于现代数 理力学理论和计算机技术的迅速发展，引用相关学科的先进理论和方法进行滑坡 预测预报的探索，引起众多滑坡研究者的兴趣。建立了不少的定量预报模型，取 得了定的成果。然而，值得指出的是，滑坡是一种非常复杂的自然现象，要用 相对简单的数学模型来描述它十分困难。当然，这也并非不可能，其中首先需要 解决好与滑坡预报密切相关的一些基本问题，如预报类型及其时间尺度、预报参 数及其监测点选取、监测资料处理等。滑坡预测中使用较多的是灰色系统g m ( 1 ，1 ) 预测模型，灰色系统理论是我国著名学者邓聚龙8 0 年代初创立的，已广泛应用 于社会经济生活的很多领域。g m ( i ，1 ) 预测模型适用于时问短、数据少、波动小 第2 贝 浙江大学硕j j 学位论义 富阳来龙山滑坡分析训究沈伟忐 的预测问题。它要求预测的数据序列的几何图形呈单调递增或递减，因而对随机 波动性较大的数据序列拟合性较差，故预测精度也较低。灰色系统理论应用于滑 坡的另外一个方面就是灰色系统的关联度理论，主要应用于边坡滑移和边坡影响 因素之间的关系。 研究降雨对边坡稳定性的影响，问题的关键和难点在于如何计算雨水入渗在 边坡土体中引起的渗流场。如果求出了渗流场的解答，就可以利用技术比较成熟 的极限平衡法进行边坡的稳定性分析。但是，对于非饱和土来说，雨水入渗是一 个极其复杂的饱和一非饱和渗流过程。鉴于此，本文将通过降雨和土体含水量之 间建立简单的关系，从而来揭示降雨对滑坡的影响，进而利用极限平衡方法研究 边坡的稳定性。 1 3 本文的主要工作 本文的工作主要围绕来龙山滑坡展开，通过对来龙山滑坡的介绍、地质情况 的描述、滑坡成因的分析、目前监测成果的分析，为滑坡进一步分析提供条件。 然后针对来龙山滑坡进行了稳定分析，包括极限平衡法分析和有限元法分析，并 对边坡的安全系数敏感性进行分析，为边坡处理提供依据。最后，利用边坡的监 测资料，对降雨和边坡关系和边坡的位移预测进行研究。 第二章主要是对来龙山滑坡的各方面情况的介绍，通过对地质资料的分析， 分析了来龙山滑坡的成因；然后对来龙山滑坡的监测情况进行分析，包括边坡深 层位移分析和边坡水位分析：最后提出了滑坡要素，为稳定分析提供条件。 第三章阐述了边坡极限平衡法和有限元法的研究现状和适用性问题，然后利 用极限平衡条分法和有限元法对来龙山滑坡进行了稳定分析，分析了雨季水位和 枯水期水位情况下来龙山山体的稳定状况，最后对滑坡的影响稳定安全系数的各 主要因素进行分析，为边坡治理提供依据。 第四章研究了降雨和滑坡之间的关系。首先对土体含水量和降雨量之间建立 关系，推出了随着土体深度变化的有效降雨量，从而得到由于雨水入渗引起土体 从非饱和到饱和状态的临界点；然后根据实测资料，整理分析了土体位移速率和 降雨量之间的关系，直观地表现了来龙山滑坡和降雨之间的密切关系。 第五章将灰色系统应用于本工程中，首先利用灰色系统理论中的g m ( 1 ，1 ) 预 测模型和灰色理论中的关联度计算对来龙山滑坡进行研究，计算分析了来龙山滑 第3 页 浙江夫学硕j ，学位论文富陬柬龙山滑坡分析 究沈伟忐 坡中降雨量和土体位移直接的关联系数：然后利用修改后的自适应g m ( 1 ，1 ) 预测 模型和全数列g m ( 1 ，1 ) 预测模型对来龙山滑坡土体位移进行了短期预报，使的当 雨季来临之时对滑坡进行短期预测成为可能。 第4 贞 鱼塑! 堕兰塑圭兰垡堡苎 童坚鲞垄些塑堡坌! ! 业壅 鲨生：查 第二章富阳来龙山滑坡概况 2 1 来龙山滑坡概况 2 1 1 工程概况 富阳市来龙山位于富阳市东北侧，山体相对高度约1 2 0 m ，富阳市防洪枢纽北 渠环绕来龙山山脚，富阳市对外交通枢纽一杭富路位于北渠上侧的山脚处。富阳 二中和林业部亚热带林业研究所座落在来龙山西麓，富阳市变电所位于来龙山山 脚，西麓山坡总面积约2 4 万平方米。自7 0 年代山脚北渠开挖以来，来龙山时有 滑坡现象，近年来杭富路拓宽，富阳二中操场开挖，滑坡现象日益明显。据了解， 9 0 年代初期，某房地产公司曾进行切坡开挖，因多次出现坍滑等原因停工。2 0 0 1 年富阳二中在来龙山西麓山脚建造体艺馆，建筑面积3 2 0 0 m 2 ，层数卜2 层，框架 结构，基础采用单桩十l o o o 钻孔灌注桩，桩长3 1 5 m 。2 0 0 2 年梅雨季期间，发现 建筑物东头梁柱严重偏位，最大水平位移2 5 c m ，地基隆起，地梁最大隆起8 c m ， 混凝土地面隆起开裂。现场踏勘发现，来龙山上分布大量裂缝，范围遍及整个山 坡中段，竹林中有贯穿的错位裂缝。来龙山滑坡平面图见图2 - 1 。 2 1 2 工程地质条件 图2 - 1 来龙山滑坡平面图 第5 页 浙江人学硕j 学位论史 富阳米龙山滑坡分析训究 沈伟忠 场区属低山丘陵向河流堆积平地过渡型地貌，总体地势东高西低，由来龙山 低山丘陵向西渐过渡为残丘，再过渡为河流堆积相平地。 来龙山山脊大致呈北东南西向，最高山峰高程1 9 3 2 m ，场区位于来龙山 西南段，山脊高程1 2 7 3 9 5 o m ，坡脚地面高程1 3 1 7 m ，山坡地形上陡下缓， 坡度2 0 3 5 度，坡面地形较完整，无深切冲沟。 7 0 年代沿山脚开挖了北渠，此后的虎山路、大桥路拓宽、富n - - 中的建设 及亚林所植物种植区山坡改造、4 3 8 m 苗圃平台开挖，场地原始地形地貌有所改 变，尤其是坡脚一带变化较大。 勘察揭示，场地主要由二类岩石构成，除了场区东部( 山坡上部) 为砂岩区 下部为花岗岩区以外，其余区域均由花岗岩构成。各岩土层工程地质特征从上而 下描述如下： 杂填土或耕植土 由粘性土和碎石( 块石) 构成，棕黄色、灰黄色，松散密实，杂填土分布在 坡脚公路和二中操场，厚度0 8 0 4 0 米。耕植土分布于山坡上，厚度0 5 m 。 坡洪积层 砖红色、棕红色、棕黄色，少量为黄灰色，稍湿，可塑硬塑，积水区为软 塑，n 6 3 s = 1 0 4 0 击。由粘性土和碎石( 块石) 以及次棱角状卵石、砂岩碎屑组成， 土质极不均匀。该层又可分为：粘土夹碎石、粘土夹砂、粉质粘土三类，变化比 较大。山岙区厚度较大，冲沟中夹块石多，大块石达3 0 c m 以上。块石、碎石、 次棱角状卵石来源于山顶的石英细砂岩。粉质粘土由细砂岩和花岗岩混合风化而 成，山脊上、斜坡上以粘土夹砂为主，少量为粘土夹碎石。 风化残积层，可分为二个亚层 一1 粉质粘土层 花岗岩风化残积层。黄灰色、灰黄色、灰白色，湿，软塑可塑，由于长石 风化为高岭土体积膨胀，具松软感，孔隙比较大。花岗岩风化物与灰色粘土成层 状出现，保留花岗岩结构，长石风化为块状、层状高岭土，石英风化成为细砂， 黑云母风化成为片状绢云母，偶见少量绿泥石，粉粘状。该层厚度变化较大，一 般厚度l o 1 5 米，最大厚度达2 6 米。 ， 一2 砂岩风化残积层 第6 受 浙江人学硕士学位论文富阳来龙山滑坡分析训究沈伟志 灰黄色、黄灰色，湿、松散，砂岩风化成粉土状，具层状结构，主要分布在 来龙山上部，一般厚度3 o 5 0 米，最大厚度1 2 0 米。 花岗岩：可分为三个亚层。 一l 全风化花岗岩：黄灰色、花白色、深褐色，长石已风化为白色颗粒状 高岭土，石英已成为砂粒，黑云母仍保留原来晶体结构，花岗岩原状结构保留较 完整，原岩发育一组近7 0 度倾角的裂隙，裂隙面为黑色铁锰氧化物充填。该层 上部稍密，下部密实，接近强风化区特别密实，n 6 3 。3 0 击以上，进尺较慢，钻 机平稳回转，般厚度5 o 1 5 0 米，最大厚度2 0 0 米以上。 一2 强风化花岗岩：黄褐色、深褐色，碎块状，少部分能用手扳开，大部 分用小锤能击开，新鲜面处花岗结构明显，透水性很强，钻进时，钻机连续跳动， 进尺较慢取岩芯困难，该层厚度较小，一般厚度2 0 米左右，n 6 3 5 在3 0 击以上。 一3 中风化花岗岩：在放大镜下石英呈细粒晶体，长石晶面光洁，可见片 状黑云母，为细粒黑云母花岗岩，坚硬，合金钻头很难进尺。岩芯呈短柱状。 细砂岩：可分为三个亚层。 一1 全风化砂岩：灰黄色，粉土状、粉砂状，稍密，可见微层理，主要分 布在山顶，该层厚度较小，一般厚度1 0 5 0 米，在亚林所附近场地厚度较大。 一2 强风化砂岩：节理、裂隙发育，裂隙面有褐色铁锈斑，岩芯破碎成3 o 6 o c m 碎块，钻进进尺很快，一般厚度2 o 3 0 米。 一3 中风化砂岩：灰色、黄灰色，比较硬，岩芯成短柱状，层状结构。 2 1 3 气象与水文特征 1 ) 水文气象 富阳市地处暖温带湿润气候带，属于多雨区。根据富阳市气象台提供的资料， 近五年来年降雨量1 2 1 2 1 7 1 4 m m ，平均1 5 0 4 m m ，见图2 2 。年平均气温为1 6 3 ，最高气温为4 0 2 6 。c ，最低气温为一7 ，每年5 8 月月平均降雨量为1 5 7 3 2 2 9 2 h i m 。降雨较多，其中6 月上旬至7 月上旬的梅雨季节降雨量占全年降雨量 的3 0 4 0 。日最大降雨量为1 9 9 0 年8 月3 1 日的2 1 2 6 m m ，年平均蒸发量为 1 2 9 3 i m m ，梅雨期间，暴雨及特大暴雨频发，降雨集中。如此降雨特征，利于滑 坡的发育和发生。 第7 负 浙江人学倾j 。学位论文富j ；f 1 米龙山滑坡分析研究沈伟忠 6 0 0 5 0 0 l4 0 0 嫠。0 0 器2 0 0 1 0 0 o lz3456789l o1 l1 2 月份 图2 2 富阳市近5 年来月降雨量 2 ) 水文地质条件 1 地下水类型 场区地下水类型可分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。 ( 1 ) 裂隙水：主要赋存于岩石风化破碎带和节理裂隙带内，裂隙水由大 气降雨水和上部孔隙水补给，其富水性受构造及裂隙发育控制，场区裂隙水一般 为潜水，局部为微弱承压水，据观测，承压水水头高出开挖地面2 7 1 m ，流量约 0 5 6 l m i n 。 ( 2 ) 孔隙水：场地山坡的覆盖层和全风化土层深厚，分布广，是孔隙水 的主要赋存场所，属潜水类型，直接受大气降水补给，向坡脚排泄。 2 地下水位及地下水动态 大气降雨的水量部分形成地表径流汇集到沟渠然后排入江河，另一部分则 下渗到土体中，形成地下水。下渗的水量和地表的植被覆盖、地形条件、人类活 动等密切相关。来龙山山体植被覆盖茂盛，山体坡度平缓；加上距林所种植植物 的需要，地表土质松软；这些都十分有利于雨水的下渗，难以形成地表径流。山 上踏勘也表明，整个b 区几乎没有自然形成的排水沟，土体没有冲刷的痕迹。说 明雨水基本上都渗入到坡体中，致使土体的含水量增加，地下水位面抬高。从水 位监测情况分析，即使在降雨不多的秋冬季，靠近山顶水位面标高高达5 1 5 7 m ， 位于地面下1 2 】6 4 m ( b 6 、b 2 i 孔) ，山脚水位面标高约9 1 3 m ，位于地面下 第8 页 浙江大学硕土学位论文 富阳来龙山滑坡分析研究沈伟忠 0 5 4 o m ( b 1 1 、b 1 7 、b 1 8 孔，二中操场) ，山坡上下水位差达到了4 5 m ，见图 2 3 。到了雨季，坡体中的水位差还将增加，整个山体都浸泡在水中。高水位差 使得地下水存在渗流，水从坡顶往坡脚稳定渗流。地下水的这种分布及流动对坡 体是极为不利的。 图2 3 b 6 b l l 孔连线水位标高 3 土的渗透性 勘察报告中通过进行了竖井现场渗水试验、钻孔注水、压水试验及室内原状 土样渗透试验。各土层渗透系数见下表： 表2 - 1 土层渗透系数表( 单位：c m s ) 室内现场 土层钻孔原状样竖井人工原状样 试坑渗水钻孔注水 垂直水平垂赢水平 粘土夹碎 1 5 6 1 0 4 3 粉质粘土 15 6 1 0 3 全风化花 1 0 4 l o 6 6 0 1 1 0 6 1 0 6 x 1 0 14 1 l o 57 2 1 0 岗岩 第9 页 浙江大学硕j 二学位论文 富阳来尼山滑坡分析研究沈伟志 从上表可见，来龙山滑坡区域土体的渗透系数较大，特别是粘土夹碎石层和 粉质粘土层，十分有利于雨水的下渗。此外土体中形成稳定的渗流压力，对边坡 的稳定不利。 3 ) 地表植被状况 来龙山山体植被茂盛，山上覆盖各种类型的植物。b 区上部主要是野生杂木， 其下种植了亚林所的毛竹，植物蒸腾作用较小。b 区中段为亚林所的苗圃，基本 为裸露土坡，植物相对稀少。b 区下部是灌木丛，植物蒸腾作用相对理想。来龙 山的植被覆盖十分有利于雨水的下渗。 2 2 来龙山滑坡成因分析 2 2 1 地质条件及地形因素 来龙山场区地形上陡下缓，坡度2 0 3 0 。原始坡面较完整，无深切冲沟， 地表植被茂盛。因为亚林所植物种植以及富阳二中建设需要，山坡多处被开挖临 空和坡面梯形改造，地形呈多级台阶状。坡面改造，破坏了自然排水条件，造成 地表水排泄不畅，以垂直下渗为主。 场区高程8 0 m 以下山坡，粘土夹碎石层和粉质粘土层土体孔隙比较大，达到 0 5 1 1 4 ，而且渗透系数达到1 5 6 xi 0 一c m s ，土体的渗透性较好，极易使地 表水入渗，同时也为地下水的赋存提供了良好条件，同时也增加了作用在滑坡上 的外力。 粘土层部分位于地下水位以下，处于软塑状态，强度很低。雨季地表水渗入 到该层土体中，使地下水位升高，坡体内土体的含水量增加。粉质粘土土质松软， 处于软可塑状态，大部分均位于地下水位以下，该层土体强度较低，容易引发 山体滑坡。 2 2 2 气候、径流因素 大气降水是本区地下水的主要补给来源。富阳地区6 7 月份雨季期间，降 雨量大，暴雨、特大暴雨频发，降雨量集中。加之多年封山育林使植被茂盛，同 时因亚林所进行林学研究的需要，地表经过人工翻耕，致使表层土质疏松，地表 难以形成径流，地表水下渗，增加了山坡土体的含水量，降低土体的抗剪强度， 滑面上的抗滑力随之下降。同时下渗的地下水抬高了地下水位面，使坡体中的水 位差增加，地下水的渗流速度加大，地下水渗流过程中的水压力随之增大。上述 第l o 页 浙江大学坝土学位论文 富阳来龙山滑坡分析研究沈伟志 因素都导致土体滑动，山坡体开裂。坡体中的各种裂缝的存在反过来又增加了地 下水的下渗，促使滑坡进一步位移。 2 2 3 人工开挖因素 根据滑坡区的自然环境地质特征和滑坡的发展分析，此滑坡属于牵引式滑 坡。北渠和二中操场开挖对玻体产生牵引作用，导致坡体不稳，坡顶出现张拉裂 缝。雨季来临时，裂缝和坡体中大量贯入地表水，促使坡顶土体对滑坡产生推动 作用，导致滑坡位移。体艺馆及二中篮球场的开挖都使这种牵引推动的过程进 一步循环，推动滑坡发生整体运动。体艺馆位置的地形坡度和滑动面倾角都很小， 平时滑动的速度很小，呈蠕动状态。当雨季来临时，滑动的速度便迅速增加，坡 体出现较大的水平位移，坡顶出现张拉裂缝，坡脚士体上抬隆起。 2 3 来龙山滑坡监测情况 浙江大学于2 0 0 1 年1 0 月8 日起对来龙山西麓进行全面勘察工作。并在2 0 0 1 年1 1 月1 2 日完成野外钻探工作，钻孔完成后埋设了测斜管及水位管。其中共布 置了1 2 个测斜管，8 个水位管，监测平面布置图见图2 4 。 2 3 1 深部水平位移监测 b 区土体合成位移见图2 - 5 2 1 6 ，各孔的合成矢量方向见图2 - 1 7 。b 4 孔位 于二中篮球场上侧的土坡中，至2 0 0 2 年4 月8 日该孔累计位移有4 1 4 8 m m ，该 孔在2 0 0 2 年3 月份之前位移速率较小，2 0 0 2 年3 月份之后位移速率较大，最大 达到1 4 m m 日。之后2 0 0 2 年4 月1 6 日之后位移速率明显加快，位移增幅主要 发生于地面以下9 m 深度范围内，土体位移速率最大达到7 7 3 r a m 日，至2 0 0 2 年 5 月1 3 日，最大累积位移达到1 2 6 3 5 m m 。之后位移速率逐渐减小，一直到2 0 0 2 年7 月7 日富阳特大暴雨期间折断。 b 1 7 和b 1 8 位于二中操场中。b 1 7 孔的最大位移值位于浅表，到2 0 0 2 年9 月初最大位移为3 1 4 8 m m ，该：f l e d 试位移速率一直较小。b 1 8 孔在大约深度为 1 4 5 m 的地方土体变化位移值最大，到2 0 0 2 年9 月初该处位移值达到1 4 o l n m ， 和b 1 7 孔一样，该孔位移速率一直很小。这两个测斜孔的总位移都较小，位移增 量也很小，表明该处土体自埋设以来没有明显滑动迹象。 b i o 、b 1 6 和b 2 5 布置在体艺馆周围。b i o 孔至2 0 0 2 年4 月8 曰时候最大侧 向变形为2 9 9 m m ，位于地表以下6 5 m 处，该孔位移在3 月下旬增加较快，进入 第1 1 页 浙江丈学硕士学位论文富阳来龙山滑坡分析酬究 沈伟志 圃 蜜 第1 2 页 圃_4浒潜lij遗藩爵潼孙辩囹 a 锺眵浙江人学硕士学位论文 富阳胀j 主山滑坡分析研究沈伟志 4 月份后，位移速率进一步增大，导致该测斜孔于2 0 0 2 年4 月2 4 日时在地表下 1 1 m 处被折断；之后该孔在2 0 0 2 年5 月1 8 日补打，补打之后到6 月3 0 日，位 移速率都很小，最大累积位移也只有4 9 m m ，之后富阳降雨增多，并且在7 月7 日下了特大暴雨，最大位移速率达到1 3 4 m e 曰，之后位移速率逐渐减小，到2 0 0 2 年9 月1 5 日，最大累积位移达到5 3 8 m e 。b 1 6 孔从2 0 0 2 年3 月下旬开始位移速 率增大，进入4 月中旬之后，速率增加非常的明显，最大位移速率达到1 0 3 m m 日，之后土体位移有所减慢，该孔也在7 月7 日暴雨期间在地表下1 2 m 处被折断。 b 2 5 孔的目前最大位移为6 1 0 7 r a m ，位于地表下0 5 m 处，该孔位移速率自埋设以 来一直较小。 b 8 、b 1 5 和b 2 3 布置在竹林坡角地势平坦处。b 8 孔至2 0 0 2 年4 月7 日位移 累积达到3 4 6 1 m m ，三月下旬开始位移速率增大，进入4 月份之后，速率进一步 增大，至5 月中旬该孔最大位移已达到1 0 5 2 7 m m ，之后位移继续发展，位移速 率在2 0 0 2 年7 月7 日达到1 0 4 2 m m h ，以后位移速率减小，至今最大累积位移 达到1 6 6 6 3 m m 。b 1 5 号孔位移发展情况和b 8 相似，进入4 月份之后土体位移增 长非常迅速，之后在2 0 0 2 年7 月7 日地表下1 0 m 处被折断。b 2 3 的总位移为 2 8 5 4 m m ，最大位移位置发生在深度2 0 5 m 处，该孔位移增长较小。测试表明靠 近该处土体进入3 、4 月份以来位移增长非常迅速，5 、6 月份位移速率较小，在 特大暴雨期间位移速率达到最大，特别是b 1 5 孔更是被折断，处于明显滑动状态， b 2 3 孔位移增长缓慢。 b 1 4 孔位于竹林中，b 1 2 和b 2 0 孔都位于竹林上部裂缝以外的樟树林中。b 1 4 孔的位移速率从3 月下旬开始增大，在4 月中旬和4 月下旬及5 月初增加更加明 显，最大位移速率达到8 6 7 嗍日，并在5 月3 日于地表下1 5 m 处被折断；之后 该孔补打，从补打孔地数据来看，同样滑动面出现在地表下1 5 m 处，在7 月7 日达到最大位移速率2 0 8 1 7 m m 日，至今该补打孔的最大累积位移已达1 3 6 5 m m 。 竹林上部的b 1 2 孔和b 2 0 孔的位移增长都不是特别明显，从附图中可看出该两孔 的位移变化都很小，表明该处土体没有滑移现象。 浙江入学坝：卜学位论文富1 5 f j 束龙山滑坡分析研究 沈伟忠 北架位咎( - - )山顶 r 溆 卜 b 12 一x 方向位移 图2 - 5b 1 2 孔深度一位移曲线 北集 位移( _ - ) m 聩 b 2 0 一总位移 图2 - 6b 2 0 孔深度一位移曲线 图2 7b 1 8 孔深度一位移曲线 图2 - 8b 1 7 孔深度一位移曲线 图2 - 9b 2 5 孔深度一位移曲线 图2 1 0b 2 3 孔深度一位移曲线 第1 4 页 5 5 2 5 3 5 4 5 0 2 3 4 t e 鞋 0 2 6 8 l 2 4 6 o 0 o o t 一群鞋 浙江人学_ f i 负l 学位论文 富阳柬此山滑坡分析研究沈1 如忠 图2 - 1 lb 4 孔深度一位移曲线图2 一l z d oj l 林，曼一性侈曲线 图2 1 3b 1 0 孔深度一位移曲线图2 1 4b 1 4 孔深度一位移曲线 图2 - 1 5b 1 5 孔深度一位移曲线 图2 1 6b 1 6 孔深度一位移曲线 e 乏三) | 粘上* 碎5r ： 粉威牯j 何鬻1 全风化层 第1 5 贝 浙江大学硕上学位论文 富阳来龙山滑坡分析研究沈伟志 、 图2 一1 7 各测斜孔合成最大矢量方向图 各孔地最大位移一时间曲线见图2 - 1 8 2 2 2 。从各孔的最大位移一时间曲线可 知，各测斜孔处土体的位移呈不连续状态，曲线呈现台阶状，呈现降雨型滑坡特 点。土体位移主要发生在持续降雨、暴雨之后，并随着降雨的减少，位移发展逐 渐减慢，土体呈现缓慢蠕动现象。 气二： 竿早罕串 三早暑 早善早j =旱苫竿早 =7譬篁 甲7 士 甲 士 甲 山 甲中甲中 古委圭吉誉营量星蕊营s 营善毫善营毫 8品88高昌 n 高 n 窝昌 舳 蚕 n 昌盆 图2 1 8b 4 孔最大位移一时间曲线 第1 6 页 蚰们卸0 浙江人学硕j 学位论文富阳来龙山滑坡分析硼究沈伟忐 b 8 位移时间曲线 图2 1 9b 8 最大位移一时间曲线 b 1 5 位移时何曲线 图2 - 2 0b 1 5 最大位移一时间曲线 b 1 6 时间位移曲线 日期 图2 2 1b 1 6 最大位移一时问曲线 第1 7 页 蚰蚰加0 一l一静掣杉螭 =，onoon o o o on，noon 甲 8 n n o，noon 西，卜，n o o n n甲n8n一i甲n8nnn量叫_【曲noon 。竹毒。n期口：山。n日 n 。呻，n o o n oh，nnoonnn-i山昌n _ i n o o n nn_【iooni_【由_【-100n卜ni|i100nn_【i上oon 姗撕m 瑚锄。 一i一涣掣繇隧杉誓 o 卜n o o n n _ 9 山8 nih中noon n田n8no n 毒由8 n曲i土山g拍 7甲誉n嗍 9 _ n 由8 n oinnoon n n - i 8 n 8 _ i - z 8 n 如加如0 一l一聋i掣*瞒 on畸，n8n_【呻no昌 i 占 8 n 甲一一z8n n n 上 g n ino赛 n 浙江人学帧上学位论文 富阳来龙山滑坡分析研究沈伟忠 e e 腔 潋 。km ， 幡7 6 l 上舭ijl 溅k 砌1 lj t = 率! ；每甲竿翠甲生器芏= 高甲暑高甲暑器甲苎器甲竺盘丫= 高千 ii ii 量gg 善g 蠹g 量gg 量善2 量gg 善gg 蠹 土上翠由由z 芏由由i 士士王 + i 出占甲占占午士0 甲由由千 圈2 2 2 降雨量一时间曲线 2 3 2 水位监测 水位孔布置见监测平面布置图，各水位孔的水位一时间曲线见图2 - 2 2 2 2 8 ，b 区地下水位的分布有如下特点： 1 ) 体艺馆平台及以下高程 富阳二中操场东南角的b 1 l 孔，其地下水位埋深很浅，长期保持在地表1 米范围内。b 2 6 孔位于体艺馆平台的西南角，其西侧是陡坎，坎下6 7 米是亚 林所汽车修理厂，地形对地下水排泄有利，其地下水位长期保持在6 米左右。位 于二中操场南端的b 1 7 孔和操场西南角的b 1 8 孔为测斜孔，在勘察完成时候地下 水位分别为深2 3 米和4 0 米。联系以上诸孔情况，可以得出地下水有向其西侧 北渠排泄的趋势，而且各孔地下水位较浅，在西侧均有较好的地下水排泄条件。 2 ) 在体艺馆平台以上与亚林所苗圃平台以下坡地 水位孔有b 9 孔和b 2 4 孔，b 9 孔水位保持在4 6 米范围内，而b 2 4 孔水位 变化较大，在6 1 0 米范围内，与b 9 孔以及测斜孔b i o 、b 1 6 有着明显的差别， 这与b 2 4 孔处切坡开挖造成高差较大，便于地下水排泄有关。 3 ) 在亚林所苗圃平台及以上竹林 在亚林所苗圃平台区域，地下水位基本稳定在深3 4 3 6 米之间，而竹林 区域的b 6 、b 7 、b 2 1 、b 2 2 孔的水位随着降雨量的变化而变化显著。由此造成当 雨季来临之际，地下水位抬高明显，使得山体的安全稳定系数降低；而当处于枯 水季节时，地下水位较深，使得山体的安全稳定系数提高，在第六章作的计算可 以反映出水位对山体的稳定安全系数的影响情况。 堕塑垩盔兰堕! ：兰垡堡塞童堕查垄些塑整坌堑盟窒 姿堡查 譬 世 鹾 200 1 1o 2 0 0 卜l22 002 一l _ 2 002 3200 2 62 0 0 2 8 2 0 0210 652 41520 02 542312 ； ，、r 、广弋厂 b 6 水位一时问图 图2 2 2b 6 水位一时问曲线 时间( d ay ) 20 0 1 一l0 2 0 0 1 12 20 02 一i 一20 02 3 2 0 0 2 6 2 0 0 2 8 2 0 02 10 1652 415200 2 5 42 3 i21 7 - n “弋：“、夕一 趣? m b9 水位一时间图 图2 2 3b 9 水位一时间曲线 时间( day ) b 11 水位一时间图 图2 2 4b 1 1 水位一时间曲线 第1 9 页 0 2 4 6 8 o 2 4 旦趟翳 d l 2 3 4 5 6 7 5 世聪 堕塑坚叁兰堡主兰生堡壅 堕塑查丝生塑垫坌塑塑塑 鲨堡查 名 蜊 磺 名 趟 魅 时间( dav ) 2o f ) 2 2o02 62oo2 82o o2 一lo 5 2 o o 254 23l2 7一 一一。 1 t 一一 b21 水位一时间图 图2 2 5b 2 1 水位一时问曲线 时间( day ) 200 110 200 1 一i2 20 02 1 2 002 3 2 0 02 6 2 0 o2 8 2 0 o2 10 i652 l52 0 02 5 一2 3l2l _ ： | 。| j j 一_ _ ， _ ；、 蠢垫圈鐾- - ；b b 22 水位一时间图 图2 2 6b 2 2 水位一时间曲线 200 l 一10 200 l l2 20 0 2 b24 水位一时间图 图2 2 7b 2 4 水位一时问曲线 第2 0 页 0 2 q 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 6 8 卜 峥” 抽卜 m ” 蛐 十 ) 2 d 间卜 时o 一粤趟翳 浙江大学硕j j 学位论文 富阳来龙山滑坡分析酬究 沈伟忠 埘间【day ) o 一2oo 】l22 0 o2 12o i23 2 o o 262 o o2 8 2 o o 2 i f ) l 1 l， 飞? ，矿厂峄 b26 水位一时问图 图2 2 8b 2 6 水位一时间曲线 2 4 滑坡要素分析 本次滑坡的周界十分清晰，特别是在坡顶已经形成了大大小小深浅不一的张 拉裂缝，坡体中上都两侧分布羽毛状的剪切裂缝。 亚林所竹林山脚下和苗木基地连线附近，体艺馆东部位置均有丰富的地下水 出露，泉眼众多。雨季上述两处及二中篮球场地坪明显上抬，亚林所竹林山下出 现舌状土体挤出。 从土体监测成果分析，竹林坡体枯水期时候存在蠕滑，坡脚往外苗木基地位 置的土体位移现象不明显：当暴雨来临之时或者连续降雨之后，坡体处于明显滑 动状态。体艺馆边坡土体的位移枯水期时候也存在蠕滑，位移速率较小；当暴雨 来临或者连续降雨之后，土体处于明显滑动状态；篮球场上部坡体的也存在此特 点。二中操场中的士体没有出现水平位移现象。 根据上述分析，b 区存在由三个局部滑坡组成的整体滑坡，局部滑坡分别 位于竹林、体艺馆及二中篮球场三个区域。每个局部滑坡的范围、滑坡壁、破裂 缝、主轴等见图2 2 9 。 整体滑坡：主轴w n 3 8 。，面积约7 0 万平方米，深度约为1 2 m ，长度2 1 7 m 只有。坡顶位于竹林顶部的裂缝处，坡脚位于体艺馆和篮球场。 竹林局部滑坡：主轴w n 3 8 。，面积约2 0 万平方米，深度约为1 0 m ，长度 为1 0 5 m 左右。坡顶位于竹林上部樟树林中的裂缝处，坡脚位于亚林所苗圃的平 台处。 第2 1 页 浙江大学坝上学位论文富阳来龙山滑坡分析研究沈伟忐 体艺馆局部滑坡：主轴w n 3 8 。，面积约27 5 万平方米，深度约1 7 m ，长度 约为7 5 m 。坡顶位于亚林所平台的苗圃处，坡脚位于体艺馆东端。 篮球场局部滑坡：主轴w n 0 。，面积约1 2 5 万平方米，深度约为1 1 , 5 m ， 长度约1 2 5 m 。坡项位于篮球场上部油茶林中的裂缝处，坡脚位于篮球场。 图2 2 9 滑坡主轴布置图 2 5 小结 本章主要介绍了富阳来龙山滑坡的概况，地质情况以及滑坡发生的成因分 析，目前阶段的监测情况，以及该滑坡的滑坡要素等等，为下一步进行稳定分析 提供了条件。 ( 1 ) 富阳来龙山由于土质疏松，不利排水，再加上山脚人工开挖，导致在 富阳雨季密集降雨、特大暴雨作用下山体滑坡的形成，该滑坡为牵弓f 型滑坡。 ( 2 ) 由测斜数据可以看出，在滑坡范围内的b 4 、b 1 0 、b 1 6 、b 1 4 、b 1 5 、 b 8 六孔位移变化非常明显，而且从深度变化曲线可以清楚看出该山体滑坡滑动 面处于地表下8 1 5 m 之间，滑动面位于粉质粘土层中，再由测斜图突变范围可 得出剪切带范围为l 2 m 。该层土具有松软，孔隙比大，遇水易滑的特点。 ( 3 ) 从测斜资料可见，在连续降雨、暴雨、特大暴雨作用下，整个山体处 第2 2 页 浙江人学坝i 学位论文富阳来龙山滑坡分析研究沈伟志 于整体滑动之中，位移速率最大达到1 5 2 1 m m h ，可见雨季时山体是处于不稳 定状态的。 第2 3 负 浙江人学烦士学位论受 富阳米舵山滑坡分析州究沈伟忠 第三章边坡的稳定分析 3 1 稳定分析方法概述 岩土工程稳定分析的方法有极限平衡法、极限分析法、有限单元法，离散单 元法和块体理论。在：t 坡稳定性分析中，目前常用的方法有极限平衡法、有限元 法、可靠度分析和模糊极值理论。下面对土坡稳定分析方法中的极限平衡法和有 限元法的原理及研究现状进行讨论。 3 1 1 极限平衡法 由于极限平衡法计算公式简便且在长期工程实践中积累了丰富的经验，它仍 然是边坡稳定性分析中的主要方法，其中常用的有简化毕肖酱法，简化简布法和 沙尔玛法。就上述方法而言，存在着两方面的问题，即选择滑动面的几何形状和 确定破坏面的抗剪强度参数( c ，由值) 。 极限平衡法是工程实践中使用最为