兰州皋兰山滑坡群稳定性评价lgc

1、目 录目录1绪论3一、选题背景与研究意义3二、国内外研究现状3三、本文所研究的内容技术路线4第一章工作区域概况6第一节 自然地理6一、地理位置6二、气候气象7第二节 人文、经济7第三节 地质环境8一、地形地貌8二、地层岩性8三、构造背景8四、岩土体特性9五、区域稳定性9六、水文地质条件10第二章滑坡的基本特征11第一节滑坡的空间形态11一、A号滑区11二、B号滑坡15三、C号滑坡17第二节滑坡体岩性18第三节滑带特征19第四节滑坡群水文地质特征20第三章滑坡稳定性评价21第一节评价方法选取21第二节计算方案的确定22一、天然状态下22二、降水、灌溉影响（斜坡饱水状态）22三、地震影响22四、水

2、的作用+地震的双重影响23第三节参数选取23第四章计算与分析25第一节计算过程25第二节计算结果25一、A1滑坡稳定性计算25二、A2滑坡稳定性计算29三、A3滑坡稳定性计算33四、A4滑坡稳定性计算36五、B1滑坡稳定性分析40六、B2滑坡稳定性分析44七、C滑坡48第五章结论和建议52致谢54参考文献55绪论一、 选题背景与研究意义进入21世纪来，人口压力、资源耗竭、环境安全逐渐成为了当今社会的主题，如人口增长速度过快、资源匮乏、环境污染、全球变暖、自然灾害等。特别是在某些自然灾害面前，地震、海啸、滑坡、泥石流等，人类被显得如此的渺小和脆弱，束手无策又或者不堪大自然的一击。诸多的教训和经验

3、告诉我们，在社会发展的同时我们必须要重新审视人类与地球的关系，更加注重我们的生活环境，确保生活在一个安全的、稳定的、适宜我们居住的环境中。我国是一个地质灾害频发的国家，特别是近年来发生的几次重大地质灾害事件，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。经历这些事件后，我们不但要妥善的处理好灾后重建问题，恢复社会发展，更加要做好地质环境调查工作、危险性评估等工作，特别是在人口密集的乡、镇、城市地区，预测人类生产生活对生存环境造成的影响以及环境对人类生产生活的反馈。滑坡灾害作为一种可以直接影响人类生活安全的地质灾害，其特点规律可以被掌握，可划定滑坡形成区域和滑坡威胁区域，并且是少数的几种可以预测其发生形成的地

4、质灾害之一。同时，在前期滑坡调查工作的基础上，不但可以分析计算滑坡的稳定性，更可以提出有效的滑坡监测和滑坡防治方案，为人类正常的生产生活提供出有效的安全保障。甘肃省省会兰州，位于黄河上游，市区南北群山对峙，东西黄河穿越而过，是重要的工业城和著名的科教文化城，同时也是黄河上游资源富集区的中心和大西北的交通通信枢纽。兰州市处于陇西黄土高原区，地质环境条件复杂，人类活动对地质环境的影响较为强烈，存在的环境地质问题较为突出，主要有滑坡、崩塌、泥石流地质灾害。皋兰山滑坡发育于兰州市城关区南侧的皋兰山北坡，仅在19961999年间就发生过多次小规模的崩滑活动，造成厂房倒塌，公路交通中断，直接经济损失超过数

5、百万元。近年来，随着城市建设的发展，人工开挖坡脚和山坡地绿化灌溉活动的加剧，致使皋兰山滑坡局部呈现出变形破坏迹象。一旦发生滑坡灾害，将对公共财产和公民的人身安全造成巨大的影响。因此，对皋兰山北坡稳定性问题的研究, 具有重要的现实意义。二、 国内外研究现状滑坡稳定性的研究一直以来都是研究的主要内容，至今所形成边坡稳定性评价方法大致如下图所示1:图1 斜坡稳定性分析分类图(一) 定性分析法:定性分析方法主要是工程地质学家通过工程地质勘察，对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的，力学机制等分析和对已变形地质体的成因及演化史进行分析，结合以往工程经验，从而给出被评价边坡一个稳定性状况及

6、其可能发展趋势的定性的说明如自然历史分析法、工程地质类比法、数据库和专家系统、图解法（诺膜图法和赤平投影图法）SMR（边坡岩体质量的最终得分）法等。(二) 定量分析法：定量分析法是通过选择性的考虑与滑坡相关的诸多因素，如滑坡边界、滑坡物质组成的均匀性、空间分布、应力分布，将这些与滑坡形成相关的因素作为自变量，通过不同的数学方法、物理公式或逻辑方式，计算或者归类滑坡的稳定性，最终以特定的指数方式定量的表达滑坡危险性的方法。如基于极限平衡理论的传统稳定性系数法；将土体单元化，考虑其内部单元体变形和位移的数值分析法；建立在对滑坡影响因子和滑坡分布关系的分析之上，最大程度反映滑坡分布与致灾因子之间的关

7、系，使滑坡灾害危险性评价更加趋近于客观现实的统计分析方法；通过对边坡稳定性等级进行分类,把边坡的稳定等级分为“危险区”、“不稳定区”、“较不稳定区”、“稳定区”等，并通过专家评分或构造隶属函数确定对同一等级各因素以及某一因素在不同等级中对边坡稳定性的影响程度(隶属度),建立模糊评判矩阵，确定边坡的稳定性对各等级的隶属程度,最后按择优原则预测边坡的稳定性的模糊分析法。(三) 非确定性分析方法：可靠度分析方法可有效地考虑斜坡系统内的不确定性和相关性，但因状态函数偏导数的求解比较困难，是可靠度分析方法在实际中应用不便。为解决上述问题，根据二元函数插值逼近原理，在矩形区域上构造拉格朗日不完全双二次多项

8、式逼近状态函数，从而近似地计算状态函数的偏导数，求得状态函数的均值和方差，并利用精度较高的一次二阶矩方法（FOSM）2来计算斜坡的可靠指标和破坏概率。据鄂西恩施地区马堡营滑坡实例分析表明，引入二元函数插值逼近的一次二阶矩方法计算结果与剩余推力法及Monte-carlo模拟方法结果一直，其精度可满足工程需要。除了上述的一些基本方法以外，滑坡稳定性分析方法结合计算机技术取得了很多新的进展，J.M.Duncan综述了极限平衡法；陈祖昱等3发展了三维的极限平衡法；朱大勇和钱七虎4通过求解高次方程将极限平衡方法的分析更为理论化；郑颖人等5全面介绍有限元强度折减法的应用，并比较了不通强度准则条件下该方法计

9、算结果的差异；L.Jing6总结了有限元和离散元法，介绍了这些方法的基本特点和功能；李世海等7通过模型实验和数值模拟分析了岩体结构对山体稳定性的影响，给出了离散元和极限平衡法计算结果的差别和共同点。由于滑坡控制因素的复杂性，难确定性，以及各评价方法的非绝对准确性，在同一滑坡稳定性评价中，应多种稳定性分析方法并用,进行综合分析验证。力求得出一个更加客观、可靠、合理的评价结果。随着数值分析方法的不断发展,不同数值方法的相互耦合将成为一大发展趋势。如有限元,离散元与块体元等的相互耦合,数值解和解析解的结合,这些方法的耦合能充分发挥各自的优点,解决更复杂的滑坡问题。随着计算机性能及技术的不断提高，基于

10、数值分析、统计概率理论的稳定性评价方法也会得到长足发展，工程中的应用也会逐步增多。三、 本文所研究的内容技术路线论文的主要研究对象是甘肃省兰州市皋兰山北坡滑坡群，根据所掌握的滑坡地质剖面图、岩土基本物理性质指标以及根据AutoCAD标注获得的数据，结合理正岩土计算软件采用不同的方法进行滑坡稳定性计算，获取稳定性系数，最终根据评价结果和当地实际情况提出合理的治理措施和防治建议，其工作流程如下：图 2 理正软件操作流程图第一章 工作区域概况第一节 自然地理一、 地理位置兰州市为甘肃省省会，地处黄河上游、甘肃省中部，是全省政治、经济、文化中心。是西陇海兰新线经济带的重要支撑点和辐射源，也是新亚欧大陆

11、桥通往中亚、西亚和欧洲的国际大通道和陆路口岸。现辖永登、榆中、皋兰3县和城关、七里河、安宁、西固、红古5区。皋兰山滑坡群位于兰州市城关区南侧的皋兰山北坡, 东自桃树坪, 西至伏龙坪。临近兰州市铁路枢纽客运总站，滑坡总体积达2056104m3。皋兰山北麓的兰州火车站是西北铁路的枢纽，欧亚大陆桥的咽喉之地。山上的兰山公园和山下的五泉山公园是兰州人民避暑观光的旅游胜地。图 1-1-1 皋兰山北坡山麓交通卫星图图1-1-2 皋兰山区域卫星图二、 气候气象兰州深居内陆，地处季风气候区与非季风气候区的过渡地带，属温带大陆性气候，总的气候特征是：降水偏少，日照充足，光能潜力大，蒸发量大，气候干燥，昼夜温差大

12、；季节变化显著，春季干旱，多风；夏无酷暑，降水集中；秋季凉爽，降温快；冬季较冷，干燥。最低温约零下10左右。年日照时数为2600小时，无霜期为180天，年平均气温9.3。 根据兰州市区及邻区各气象站（哨）资料统计，兰州市区多年平均降水量为300600mm，境内降水分布很不均匀，区域降水量从南部向北部递减，南部山区七道梁一带降水量在550mm以上，至东北部桑园子一带降水量降至250mm。受季风的影响，兰州各地降水量在年内各月份分配很不均匀。一般从3月上旬降水量开始增多，但在6月上、中旬，又出现了一个相对的少雨期。此后，降水又开始增加，到8月全市进入多雨期，降水量占全年的2026。从9月份开始，降

13、水量又逐渐减少，12月份达到最小值。在59月间，各地多出现大雨、暴雨及连阴雨，约占全年降雨量的80%左右，易形成沟谷洪流，直接引发地质灾害的发生。表1-1-1和表1-1-2分别是兰州市19881995年间降水量的统计特征及多年平均最大降雨量的特征值。表1-1-1 19881995年间兰州市降水量统计 降雨量单位mm时间19881989199019911992199319941995年降雨量319.6278.9311.1281.6304.5299.7318.2268.2一次最大降雨量17.626.910.411.221.210.355.968.2降雨时段8.30 9.210.1410.183.2

14、4 3.286.10 6.138.1 8.58.27 8.307.6 7.97.16 7.18表1-1-2 19501987年间兰州市不同时段多年平均最大降雨量特征值时间（min）103060120180360720短历时雨量（mm）6.110.514.318.822.228.84.2时间（d）1371530长历时雨量（mm）34.647.659.281.8113.5第二节 人文、经济兰州市现辖永登、榆中、皋兰3县和城关、七里河、安宁、西固、红古5区，有27个乡、34个镇、51个街道办事处。全市户籍总人口311.74万人，非农业人口183.93万人，共有汉、回、满、藏、东乡、裕固等38个民族，

15、人口密度238人/km2。兰州市国民经济持续发展，2006年实现生产总值567.04亿元，比上年增长12。产业结构不断优化，第一产业实现增加值22.13亿元，增长4.05；第二产业实现增加值249.99亿元，增长13.78；第三产业实现增加值294.92亿元，增长11.17。三次产业比例为3.944.152.0。人均GDP达18296元，增长10.67。第三节 地质环境一、 地形地貌由于新构造运动的作用，皋兰山仍在抬升，黄河不断下切和侧蚀，形成高山陡坡及级河谷阶地，属于强烈上升的侵蚀构造地形。地貌类型以山前分割黄土长梁为主，微地貌有黄土陡坎、陷穴、落水洞、不均匀沉陷及裂缝等。皋兰山黄土长梁海拔

16、在1 6502 171 m，是马兰黄土( Q3eol ) 覆盖在梁状古地形上的产物。梁状古地形由第三系红层和冲洪积石质黄土层组成，呈东南西北走向。由于径流侵蚀下切高差加大，形成较大的陡坡，平均坡角40， 其下部特别是红层出露处，往往形成70 度左右的陡坡，而且V 字型冲沟发育。由于黄土为支架大孔结构，具有强湿陷性，如马兰黄土湿陷系数s= 0. 0150. 098。故在水的潜蚀作用下，山坡上发育了许多陷穴、落水洞、不均匀沉陷及裂缝等，而且年复一年不断加深扩大，致使大量地表水渗入黄土和基岩，破坏了黄土和基岩的稳定性。加之高山陡坡地形，皋兰山北坡便成为滑坡，泥石流等表生地质灾害频繁发生的地段。二、

17、地层岩性滑坡区出露的地层主要为新近系和第四系。新近系中新统咸水河组分布于皋兰山斜坡中下部区域，其岩性为桔红色、紫红色泥岩、砂质泥岩夹少量砂岩和脉状石膏，出露厚度大于250m，具层块状结构，质地较软弱，遇水易软化。第四系主要有五泉砾岩（洪积，厚度030m）、午城黄土(风积，厚度102.48)、离石黄土(风积，厚度149.80m)、马兰黄土(风积，厚42m)。三、 构造背景兰州市地处压扭性断陷河谷盆地之中，其北界为NW 向的金城关断裂带，南界则是NWW 向的兴隆山北缘断裂带，二者的力学性质均属于压扭性活动断裂。兰州断陷河谷盆地还被NNW 向现代隆升带及与其伴生的压扭性活断层切割成4 个小盆地，即河

18、口盆地、西固盆地、七里河安宁堡盆地、城关盆地。皋兰山北坡就位于城关盆地的南缘,，亦是NWW 向兴隆山北缘断裂带与NNW 向雷坛河断层、皋兰山九州台现代隆起带复合交汇处。因此, 皋兰山北坡仍在隆升, 海拔高度达2 129. 6 m, 比九州台高出60 m 之多。故断裂发育岩土体破碎, 水力浸蚀严重, 是滑坡, 泥石流多发之地8。野外调查中发现兰山至将军山山前有一条走向NWW 的活断层, 沿其走向不仅在烂泥沟沟口附近错断新近纪红色岩层，而且在雅轩游乐园后山坡处错断级阶地底砂砾石层及其上覆的石质黄土，在红泥沟脑至五泉山一带切断五泉砾岩层形成高达42 m 的陡崖, 其坡角80左右, 产状为1819和3

19、4080两组节理发育; 红泥沟滑坡沿上述NWW向断层发育, 其滑动面产状为3538 。烂泥沟口至五泉山一带大、中型老滑坡后壁与前述泥石流沟口构成了这条断层线上的三角面, 十分醒目, 这一断层为压扭性正断层, 我们将其定名为皋兰山将军山北麓断层此外, 皋兰山北坡的大、中型老滑坡两侧均以NNE- NE 向沟谷为界。经调查这些V 字型沟谷系张性断裂。比如: 体积约1 900 万m3 的五泉山老滑坡东侧为走向N35E 的红泥沟张性断裂, 其活动性表现为将级阶地砂砾石层错断, 而且在沟脑五泉砾岩中NE 向的构造节理也很发育, 沿走向两侧NE 向黄土节理密集, 滑塌现象时有发生。四、 岩土体特性l 滑坡区

20、内与滑坡形成有关的结构面有三种类型： 节理、裂隙结构面：新近系泥岩中构造裂隙主要有三组：NW5307080，SW40802030，NE2206580。其中第三组最为发育，沿裂隙面和层理面常有黄土充填物。黄土中的裂隙也很发育，裂面平直，延长性好，裂面见有黑色薄膜物质，近地表有植物根系，其产状有NW505080，NE20606580。黄土的两组直立裂隙产状分别为NW4090和NE90，顺坡面的次生裂隙极为发育，裂隙宽度大都小于3mm，沿坡面方向延伸达56m，产状NE5204452。泥岩中NE22065及NW5307080两组裂隙结构面与斜坡坡向一致。另外在部分沟壁基岩露头可见到上述两组结构面呈“X

21、”型。黄土中与滑坡有意义结构面主要是NE20606580和NE52044，这两组结构面与斜坡临空面一致，对黄土斜坡的稳定性起到控制作用。 卸荷裂隙结构面：因泥岩表面风化严重，呈碎裂状和土状，卸荷裂隙不易识别，但所夹的砂岩层中卸荷裂隙易见，其产状为NW5107684，SE7579，密度1条/1.52.5m。黄土中的卸荷裂隙主要有两组，一组为走向NE40，倾角直立；另一组是NW40，倾角直立。 不同时代地层之间接触面结构面：与滑坡形成最有意义的结构面是坡积黄土与下伏各时期地层之间披盖式接触结构面，其产状为NEl5203040。由于它与斜坡倾向一致，倾角又小于斜坡坡度，所以沿此结构面易产生滑坡。l

22、与滑坡发生相关的岩土体物质特性可归纳为： 上更新统马兰黄土，厚度42m，由黄色粉土组成，质地疏松均一，孔隙十分发育，马兰黄土的压缩性大，马兰黄土的内聚力值较低，马兰黄土在正、剪应力作用下主要表现为土体颗粒的逐渐密实而具塑性特征。 中更新统离石黄土及下更新统午城黄土，内夹20余层古土壤。质地均一，节理发育，压缩性低于马兰黄土，内聚力较高，在正、剪应力作用下主要表现明显的脆性破坏特征。黄土其天然含水量很低，一般在10%以下，黄土中的古土壤天然含水量较高，平均为11.79%最高可达到16%。不同时期的黄土由于沉积特征、固结程度等有一定差异，天然含水量也有明显的变化，其变化趋势是黄土的形成年代越早，天

23、然含水量越高，其中马兰黄土的平均天然含水量为4.952%0.192%，离石黄土和午城黄土分别为7.842%2.398%和7.478%1.009%。与砂比较，它具有可塑性，与粘土比较，它具有较高的渗透率。然而，当含水量增加时，并超过一定限度( 18%20% ) 时，黄土的内聚力值和内摩擦角值都发生分散，其强度就会迅速降低，表现在大雨之后，有大量的崩塌、滑坡及泥石流发生。午城黄土底部为五泉砾岩，力学性质好，系冰水沉积的半胶结砾岩, 从分布和砾石成分分析, 应为古雷坛河堆积物, 物质主要来源于马衔山变质岩区。五泉砾岩上部是比较松散的浅黄灰色黄土底砾石层。下部有棕黄色的粘土层, 五泉砾岩层是良好的含水

24、层, 下部为粘质隔水层, 层面常形成薄层泥质塑性体成为滑动剂, 为斜坡失稳创造了条件。新近纪以红色粉砂质泥岩为主, 遇水易软化, 干后又收缩变硬, 如此周期性变化, 破坏了红层的原始结构, 使其变得疏松破碎, 特别是皋兰山北坡地处兰州构造断陷盆地南侧高、中山山前边缘地带, 新近纪红层遭受新构造断裂和地下水作用更为强烈。五、 区域稳定性兰州是一个地震多发的城市，历史上曾发生多次强震。公元406年6月夏官营发生56级地震，地震烈度为7度；1125年8月30日兰州市发生7级地震，地震烈度为9度; 1629 年3月兰州5. 5级地震烈度为6度。此外，公元1383月永靖6.7级地震，1440年10月26

25、日河口6.2级地震，烈度为78 度。尤其是1995年7月22日永登发生5. 8 级地震，即触发了150多处滑坡。另据孙崇绍等人( 1987 年)对兰州黄土进行土动力残余变形实验表明，黄土产生0. 5%应变的动应力为0. 450. 65 kg / cm2，这对78 度震区来说，可能产生震陷灾害。大量资料表明，一次大地震，往往形成规模大，分布广的滑坡和崩塌群体。如1920 年的海原8. 5 级地震，所造成的滑坡、崩塌面积达6104 km2，其中大型滑坡657 处。这次大地震兰州市的烈度为7度，其中金城关，庙滩子、安宁堡、雷坛河及皋兰山北坡破坏较严重。据靳泽先等人( 1996) 对西北五省区公元11

26、771982年的129次4级以上地震次生地质灾害统计结果8( 表1-3-5-1) ，其灾害频率平均为19. 2% ，7 级地震高达31. 8%。表1-3-5-1 西北五省区11771982 年地震次生地质灾害频率统计表震级（Ms）45678灾害频率（%）1.62027.131.815.5六、 水文地质条件滑坡堆积土裂隙孔隙水：赋存于滑坡堆积体中，以裂隙含水为主，滑坡体往往构成独立的含水单元。根据钻孔资料分析，滑坡体中的地下水为断续含水，分布不均。主要接受大气降水和绿化灌溉水的补给，以潜流或蒸发的方式排泄。滑坡体中少量地下水的活动对于软化滑带具有显著的作用，对于滑坡的稳定极为不利。碎屑岩类孔隙裂

27、隙水：赋存于新近系中新统咸水河组泥岩及砂质泥岩的风化裂隙中以及五泉砾岩中，地下水水量贫乏，为断续含水，分布不均。主要接受大气降水和绿化灌溉水的补给，以潜流或蒸发形式排泄。地下水水质较差，矿化度1.211.34g/l，水化学类型为ClSO42Mg2+型水。地下水中硫酸盐含量为278.53290.58mg/l，对混凝土属结晶性弱腐蚀。第二章 滑坡的基本特征皋兰山滑坡为黄土泥岩滑坡群，由七个不同时代形成的滑坡组成（图1-0-1）。滑坡区地形陡峻，滑坡前缘临空面发育，潜在滑移的可能性很大。按滑坡形成时间的早晚，皋兰山滑坡可分为古滑坡、老滑坡及新滑坡三类，其中古滑坡是指全新世初期形成的滑坡；老滑坡是指1

28、125年兰州市区6级地震形成的滑坡；新滑坡是指1920年海源8.5级大地震在兰州度地震地震烈度区内形成的滑坡。从地形地貌上看，皋兰山滑坡可分为三个滑坡区（图1-0-1），其地貌形态特征如下：图 1-0-1 皋兰山黄土滑坡工程地质图第一节 滑坡的空间形态一、 A号滑区A号滑坡区分布于皋兰山三台阁以北的山坡上，整体形态呈簸箕型，是兰州市区规模最大的黄土滑坡，由A1古滑坡、A2和A3老滑坡与A4新滑坡等四个次级黄土滑坡组成，具有多期多极活动特征，滑坡总体积达1141104m3。在滑坡地貌形态上可见滑坡后缘陡壁明显地分为东西两块，滑坡壁高达300m，地形坡度为41，中间有一鼻状小山梁。滑坡体中部和前部

29、不易分开，滑坡体厚度小于100m。滑坡体上发育有四级台阶，一级台坎位于滑坡体前部，呈东西向展布，西部平坦，东部起伏不平，东西长100m，南北宽40m，分布面积约为4000m2，台坎形态近似呈半圆形，前缘高程为1544m，后缘高程为1550m，相对高差6m，地形坡度为610；二级台坎位于滑坡体中下部，呈NWSE向展布，长度为235m，宽为70m，面积约为1600m2，前缘高程为15501560m，后缘高程为16101620m，相对高差5060m，地面起伏较大，地形坡度3035，台坎形状近似长条形，坡体呈倾斜状，台坎表层小冲沟发育，地面切割强烈；三级台坎位于滑坡体中上部，平面形态为一横置梯形，呈近

30、东西向展布，东西长约175m，南北宽6070m,面积约为12000m2，前缘高程为17601770m，后缘高程为18351845m，相对高差6070m，滑坡体三级台坎西侧地形坡度为4050，其斜坡面较为平坦，东侧地形坡度5560，其边界轮廓模糊；四级台坎分布于滑坡体上部的东侧地带，台坎地貌形态近似为楔型，地面起伏较大，呈NWSE向展布，东西长约为200m，南北宽60m左右，面积近12000m2,台坎前缘高程为17801790m，后缘高程为18501860m，相对高差在6065m之间。(一) A1滑坡图 1-1-1 A1-A1滑坡工程地质剖面图A1滑坡是一中层厚度的大型黄土古滑坡，其分布位置最高

31、，平面形态极为不规则，滑坡体上可见三级滑坡台坎，呈近东西向展布（图1-1-1）。滑坡体东西长650m，南北宽350400m，面积为2.6105m2，滑坡体平均厚度2025m，体积约为650104m3，滑坡体西部主滑方向为NE12，滑坡体东部主滑方向为NE27，滑坡水平滑距340m，垂直滑距275m，滑坡体前缘高程为16201745m，后缘高程为17901840m，相对高差约为50m，滑坡表面起伏不平，滑坡体后部坡度2025，中、前部平均坡度为30左右。由于地表水流的长期侵蚀作用，滑坡体前缘及两侧切割程度深，其两侧沟谷中及山坡上滑动面清晰可见，滑坡临空条件好，在滑坡体上形成有许多落水洞，落水洞沿

32、冲沟呈串珠状分布，局部落水洞已连通。滑坡体上植被发育,主要为一些人工阔叶林及针叶林幼苗。(二) A2滑坡图1-1-2 A3-A3滑坡工程地质图A2滑坡是一个中层厚度的小型切层老滑坡，分布在A1滑坡后缘的东侧部位，平面形态呈苹果状，滑坡体东西长250m，南北宽160m,面积为4104m2,滑坡体平均厚度30m，总体积为80104m3。主滑方向为NE21，滑坡水平滑距45m，垂直滑距15m,滑坡体前缘高程为1790m,后缘高程为1810m,相对高差20m。滑坡体轮廓清晰，滑坡体上可见第四级滑坡台坎（图1-1-2），滑坡后缘陡壁高1015m，其附近有一小型滑坡鼓丘。此外A2滑坡体上还发育有两个次级小

33、滑坡。(三) A3滑坡A3滑坡是一中层厚度的中型黄土泥岩滑坡，其平面形态呈一桶状（图1-1-3）。滑坡体南北长335m，东西宽325m，面积为1.09105m2，滑坡体平均厚度为35m，总体积381104m3。滑坡主滑方向为NE9，其水平滑距30m，垂直滑距28m。滑坡体前缘高程为1535m，后缘高程为1695m，相对高差在130160m之间，坡度1535。滑坡体上分布有一级和二级滑坡台坎（图2-1-1），滑坡轮廓形态清楚，西侧被冲沟切割，滑坡后缘陡壁高5060m,滑坡体上可见6条小冲沟，其上部西侧出现一条长50m，宽3m,深12m的张裂缝，裂缝走向从上向下由NW320逐渐变为NW350，东侧

34、滑体前缘部位发育有一个小型活动性新滑坡。图 1-1-3 A2-A2滑坡工程地质剖面图(四) A4滑坡A4滑坡是一个中层厚度的小型黄土泥岩新滑坡（图1-1-4），分布A3滑坡体东侧下部。滑坡体长150m，宽为100m左右，面积1.5104m2，滑坡体平均厚度20m，总体积为30104m3。滑坡主滑方向为NE27，其水平滑距15m，垂直滑距11m。滑坡体前缘高程为1530m,后缘高程为1600m，相对高差70m,坡度为2532，靠近滑坡前缘部位有弧形张裂缝带存在。图 1-1-4 A3滑坡和A4滑坡分布图二、 B号滑坡B号滑坡区位于A号滑坡区西侧，由两个老滑坡组成，滑坡后缘陡壁呈圈椅状，高280m，

35、坡度3540，老滑坡剪出口埋深约30m，滑坡体坠覆于黄河二级阶地之上。(一) B1滑坡B1滑坡是一中层厚度的中型切层老滑坡，位于B号滑坡区东侧，滑坡体长500m，宽150m，面积7.5104m2，滑坡体平均厚度35m，总体积为263104m3。滑坡主滑方向为NE21，其水平滑距272m，垂直滑距160m。滑坡体上部水洞发育，其中直径大于3m及深度大于5m的落水洞就有3个。滑坡植被覆盖率超过80%，滑坡体前部地面坡度为1015，中部为3035，后部为2730。滑坡体上分布有两级滑坡台坎（图1-1-5），其中一级台坎呈碟形，长度和宽度分别为60m及50m左右，面积约为3000m2，台坎前缘高程为1

36、670m，后缘高程为1695m，相对高差25m，坡度为2527；二级台坎呈半圆形，长度和宽度分别为102m及45m左右，台坎前缘高程为1720m，后缘高程为1735m，相对高差15m，坡度为2022。滑坡体中、上部边界清楚，前缘紧靠城市居民区，由于人类工程活动，其坡脚坡度达6070，高度近10m。图1-1-5 B1-B1滑坡工程地质剖面图(二) B2滑坡B2滑坡也是一个中层厚度的大型切层老黄土滑坡，分布于B1滑坡西侧，平面形态呈喇叭形。滑坡体长600m，后部宽度100120m，中前部宽度为200250m，面积为1.2105m2，滑坡体平均厚度45m，滑坡总体积为540104m3。滑坡主滑方向为

37、NE16，其水平滑距250m，垂直滑距321m。滑坡体前缘高程1520m，后缘高程1710m，滑坡体坡度后部27，中部2030，前部1015。滑坡体上有两级滑坡台坎（图1-1-5）：一级滑坡台坎呈带状弧形，长约150m，宽4050m，面积6104m2，台坎前缘高程1597m，后缘高程1612m，高差15m，坡度为20；二级滑坡台坝呈“梨”形，南北长约140m，东西宽为6090m，面积为1.1104m2，坡度为10。滑坡体中后部周界清楚，基本被植被覆盖，前部已成为居民区，坡脚处人工开挖边坡高度15m，坡度80。图1-1-6 B2-B2滑坡工程地质剖面图三、 C号滑坡C号滑坡区仅由C滑坡构成，滑坡

38、属于中层厚度的中型黄土滑坡，位于A号滑坡区东侧，其平面形态呈舌状，滑坡体长320m，宽100150m，面积为3.84104m2，平均厚度29m，总体积为112104m3，主滑方向为NE10，水平滑距和垂直滑距均为20m左右，地形坡度为2631，滑坡体前缘高程1534m，后缘高程1680m。在滑坡体后部分布由一组羽状裂缝带和一条滑坡台坎，滑坡裂缝带由5条大裂缝组成；滑坡台坎长度为70m，宽38m，面积约为2000m2，其前缘高程1635m，后缘高程1646m，相对高差为11m，坡度为10左右，滑坡体前缘有一长70m，宽45m，厚约58m的小型滑塌体。图3-1-1 C-C滑坡工程地质剖面图第二节

39、滑坡体岩性A1滑坡体地层岩性为黄土状亚砂土、亚粘土及泥岩碎屑堆积物（图2-1-1），其空间分布变化大。据钻探、坑深及物探揭露，滑坡体物质厚度在横向上西部较厚，滑体东部较薄，中间偏西部位厚度最大；在纵向上由滑体中后部向滑体前部从1530m逐渐变为515m。滑坡体前缘粒度较细，多以黄土状亚砂土为主，含少量亚粘土团块，滑坡体后部粒度较粗，亚粘土团块较多，滑坡体中部介于二者之间。A2滑坡体物质总体上呈现出东厚西薄的特征（图2-1-2），滑坡体东部一般为2530m，最厚处达36m,西部2025m。滑坡体从后部到前部，其粒度由粗变细。滑坡体岩性自上而下可分为三层，第一层为黄土状亚砂土，分布于滑坡体表层，结

40、构松散，第二层为含砾石亚粘土，厚1012m，砾石粒径为13cm，含量占25%，中细砂占30%，亚粘土占45%左右；第三层为含砾粉细砂及亚粘土层，局部夹桔红色泥岩碎块，砾石粒径以13cm为主，个别达5cm，含量占5%，粉细砂占30%，亚粘土占60%以上，结构松散，厚度变化大，滑坡体前部最薄，中部最厚，为1015m左右。A3滑坡以桔红色泥岩碎快及岩屑堆积为主，局部夹砂岩碎块（图2-1-3）。滑坡体后部粒度最大，靠近滑坡体前缘颗粒逐渐变细。浅层风化作用强烈，颗粒较细，深部以泥岩碎块为主，直径12cm居多，滑坡后部厚1020m，中前部厚3040m，局部达46m。A4滑坡规模较小，岩性主要为桔红色泥岩随

41、屑堆积物。厚度为滑坡体后部1015m，中部25m左右，滑坡体前部1525m。B1滑坡的岩性结构可分为上、下两层（图2-2-1）：上层为黄土状亚砂土，局部含少量砂砾石及泥岩碎屑，分布稳定，结构松散，滑体中后部厚度为1525m，滑体前部为14m左右；下层为泥岩碎块及碎屑堆积物，从上往下颗粒由细变粗，主要分布在滑坡体中、前部一带。B2滑坡的岩性组合也呈双层结构（图2-2-2）：上层为黄土状亚砂土，局部含少量砂砾石及泥岩碎屑，结构松散，滑坡体后部厚度为1013m，中部为1523m，前部为10m左右；下层为含碎块的泥岩碎屑堆积层，混杂由少量的砂砾石和黄土，分布于滑坡体的中、前部，粒度分布极不均匀，滑坡体

42、中、后部厚度为515m，前部1523m。C滑坡岩性单一，为泥岩碎块及黄土混合堆积（图1-1-7）。滑坡体后部颗粒较粗，多为泥岩碎块，中部为泥岩碎块及泥岩碎屑混杂堆积，前部多为泥岩碎屑堆积物。滑坡体后缘附近厚度为1520m，向中部逐渐演变为30m左右，前部约为1015m。第三节 滑带特征A1滑坡滑动面在滑坡体前缘及两侧都有出露，滑坡体周界清晰可见，滑动面总体形态呈弧形(图2-1-1)，向北东倾斜，前缘滑动面倾角为812，后缘滑动面较陡，倾角5258，中部滑动面倾角2830。滑动面前缘高程为16201640m，后缘高程18401860m。滑坡滑动带土岩性为黄土状亚砂土与少量桔红色泥岩碎块及岩屑，厚

43、度一般为12m，局部可达3m左右。滑带泥岩挤压揉碎，擦痕发育，东侧滑动带中的黄土与泥岩透镜体由于交错挤压呈现出牵引变形迹象。A2滑坡是A1滑坡体中形成的次生滑坡，二者滑动面形态基本相同，滑动面总体上向北东倾斜，滑动面前缘高程1740m，后缘高程1860m。滑动面前缘坡度13，中部为1921，后缘坡度为47（图2-1-2）。滑带土厚度12m，由黄土、中细砂与泥岩混杂堆积而成，泥岩表面可见挤压变形痕迹。A3滑坡在主轴剖面上（图2-1-3），其滑动面后缘高程1710m，前缘高程1520m。滑动面坡度前部缓，后部陡，坡度从60 左右变为15左右，其剪出口位于地面以下10m处。滑动带土厚度35m，挤压破

44、碎强烈，钻孔岩芯可见滑动面擦痕及光滑镜面。A4滑坡滑动面总体上向北东倾斜(图2-1-3)，其后缘高程为1590m，前缘高程1525m，在滑坡主轴剖面上，滑动面上部坡度47，中部为19，前缘为13。滑带厚度0.52m。据钻探资料，岩芯上可见擦痕及黑色镜面，滑带挤压破碎明显，剪出口位于坡脚，由于长期风化作用，已模糊不清。B1滑坡滑动面向北东倾斜(图2-2-1)。沿滑坡主滑方向滑动面后缘坡度为3038，中部为27，前缘滑面反倾，坡度4左右，剪出口位于地面以下29m附近，与滑床分界面清楚。在滑坡西侧冲沟沟脑处，滑动面已裸露地表，其产状为NW35045，与滑坡体下伏新第三系砂砾岩直接接触，滑动面后缘高程

45、1735m，前缘高程1525m。滑动带土厚度0.55m，其后部为黄土状亚砂土夹碎石，中前部为泥岩碎块夹黄土状亚砂土及砂砾石。滑动面岩芯可见明显擦痕。B2滑坡在滑坡主轴剖面方向上，滑动面后部坡度为54，中部为28，前缘剪出口附近滑动面反倾，坡度18，滑动面总体上向北东倾斜(图2-2-2)。滑坡剪出口位于地面以下30m。滑动带厚度14m，滑动带土后部岩性为黄土夹砂砾石混杂堆积，泥岩中可见擦痕及光亮滑面，而中部岩性为黄土状亚砂土、砂砾石及泥岩混杂体，泥岩表面可见擦痕及泥岩角砾，同滑床岩性在结构上明显不同。C滑坡在滑坡主轴剖面方向上，滑动面向北东倾斜（图1-1-7），滑动面后部坡度为56，中部为22，

46、前部为15。滑坡剪出口位于坡脚，但由于长期风化作用，地面已模糊不清，滑动面后缘高程1670m，前缘高程1540m。滑动带土厚度0.52m，岩性为破碎泥岩，呈软塑状，擦痕发育。第四节 滑坡群水文地质特征皋兰山滑坡的滑坡床均高于当地侵蚀基准面，有利于滑坡体中的地下水排泄。但由于各个滑坡体的分布位置及其岩土结构的差异，如孔隙裂隙密集处、落水洞和滑坡裂缝部位等，透水性良好，在特定条件下，仍可形成一定量的地下水，特别是在雨季和绿化灌溉时期，滑坡体局部可急剧充水，在滑动带和泥岩弱风化层附近易形成一定厚度的临时性含水层。故滑动带土在雨季和绿化灌溉期受地下水作用侵泡泥化，旱季时地下含水层厚度变薄甚至消失，滑带

47、土失水硬化，这种长期的干湿交替作用，使滑动带土的结构逐步发生变化，极大地降低了滑带土及其附近泥岩的抗剪强度，形成一定厚度的软弱带，导致滑坡复活。从滑坡区整体上看，滑坡体内地下水量贫乏，无统一的地下水面，分布不均，其动态受滑坡体岩土结构、降雨和灌溉水的控制。地下水的排泄主要以地下渗流形式补给河谷潜水，地表无泉水出露。第三章 滑坡稳定性评价第一节 评价方法选取本文采用理正岩土软件，选取其中的给定滑面计算安全系数法中的简化Janbu法计算滑坡的稳定性系数。选择此方法的理由：由皋兰山滑坡群各个滑坡工程地质剖面图可知：多数滑坡滑面非圆弧形，土体岩性空间变化较大，适合采用Janbu方法计算滑坡稳定性系数。

48、Janbu方法原理基本假定：土条间存在作用力，作用点位于土条底面以上三分之一高度处；滑动体和土条满足静力平衡条件和力矩平衡条件；土条间不产生拉力和剪切破坏。计算步骤： 划分条块图2-1-1 Janbu法条分土条示意图 土条受力分析重力Wi、条间力（法向条间力：Ei、Ei+1、差值Ei；切向条间力：Hi、Hi+1、差值Hi）、滑面抗剪强度Ti根据定义平衡公式：Ti=TfiFs=cili+NitanFs 公式（1） 建立静力平衡方程，计算Fs根据静力平衡条件Fyi=0,得：Nicosi-Hi-Wi+Tisini=0 Nicosi=Hi+Wi-Tisini 公式（2）Fxi=0,得：-Ei-Tico

49、sai+Nisin=0 Ei=-Ticosai+Nisin 公式（3）将（2）代入（1），并整理得：Ti=cili+1cosWi+Hitani1+tanitaniFs 公式（4）将（4）带人（3）整理得：Ei=1Fsisec2i1+tanitaniFscilicosi+Wi+Hitani-Wi+Hitani 公式（5）对于整个滑体而言，i=1nEi=0 公式（6）另由定义知，滑面处处有：Fsi=Fs，将（5）带人（6），整理得：Fs=1micibi+Wi+Hitani(Wi+Hi)sini 公式（7）式中mi=1+tanitaniFssec2i若将作用在条块上的力对条块滑面的重点求力矩，Moi

50、=0可得：Hixi+12Hixi+Eihi-Eihi=0 公式（8）如果土条很窄，则高级微量Hixi可以略去，以上简化得：Hi=Eihixi-Eitani将（8）带人（7），采用试算或迭代法，即可求得Fs。Janbu法的优缺点优点：Janbu普遍条分法基本是刚体极限平衡方法“严谨”方法之一，同时考虑了力和力矩平衡条件；计算过程比较简单；结果的合理性取决与推力线的假定必须符合条间力的合理性要求，即土条间不产生拉里和剪切破坏。当切向条间力为零时，即为简化Janbu法。缺点：由于条间切向力和方向力的作用点被硬性规定在土条高度三分之一的位置上，迭代计算时收敛困难，尤其当条块数目较多时。计算精度随土条宽

51、度的减小而增大。第二节 计算方案的确定皋兰山滑坡群地质条件相似、诱发因素相同，除受自身地质条件因素控制外，还受降雨、灌溉、水文因素和地震等因素的诱发，所以在滑坡稳定性分析中，可以使用相同的方法计算滑坡群的稳定性，但又要必须考虑每个诱发因素在其控制滑坡稳定性中的影响。一、 天然状态下不考虑降水、灌溉和地震等其他诱发因素对滑坡的影响，只分析滑坡在重力影响下，自身是否可能发生滑移的可能性。二、 降水、灌溉影响（斜坡饱水状态）水的作用会影响岩土间的相互联系，尤其是对黄土的湿陷性影响，会虚弱土体的变形强度。假设在降水或者灌溉作用的影响，滑坡滑动带土体处于饱和状态，在此状态下分析滑坡的稳定性。三、 地震影

52、响地震烈度度以上地区，滑坡稳定性分析必须考虑地震力的影响。兰州地区处于地震烈度区而且还是地震高发区，所以应当考虑地震对滑坡稳定性的影响。四、 水的作用+地震的双重影响同时考虑水和地震的双重作用，分析在此状态下的滑坡的稳定性，有利于在极端条件应对滑坡事件，并给出合理的建议。第三节 参数选取根据获得的资料成果得知皋兰山滑坡群的岩土体性质参数：表2-3-1皋兰山滑坡滑体材料容重指标干容重饱和容重黄土堆积物1.561.7泥岩堆积物2.012.1表 2-3-2 皋兰山滑坡滑动带土的基本物理性质指标统计黄土滑坡滑动带土类型（样品数）滑动带土的物理性质指标天然容重g/cm3干容重g/cm3天然含水量（%）孔隙度（%）孔隙比（c）液限（w1）(%)塑限（w1）(%)黄土层滑坡滑带土（36）范围1.361.921.371.716.2218.7332.1151.630.531.0514.532.4315.2620.47平均1.411.6310.8446.520.6426.3218.43黄土泥岩滑坡滑带土（53）范围1.612.081.401.9