滑坡勘查中滑坡稳定性分析实例

1、滑坡勘查中滑坡稳定性分析评价实例中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队吴德运关键词：滑坡 稳定性安全系数 稳定状态滑坡地质灾害每年均会给社会造成较大的人员伤亡和财产损失，滑坡的产生受多 种引发因素影响，往往也是多种因素叠加的结果。如何准确分析滑坡的稳定性是治理 滑坡的关键。本文是以一个滑坡实例，评价滑坡稳定性的分析过程。1滑坡区自然条件及地质环境条件1.1自然条件该滑坡处于中纬度带，属亚热带季风气候区，多年平均降雨量1100mm，最大年降 雨量1522.4mm，最小年降雨量694.8mm。59月为雨季，其降雨量占全年降雨量的 70%以上。一小时最大降雨量达75.2mm，一日最大降雨量达193.3

2、mm。1.2地质环境1.2.1地形地貌滑坡区属鄂西中低山地貌单元。由于地壳长期间歇性抬升，形成山高坡陡、河谷 深切的地貌特征。1.2.2地层岩性滑坡区分布的地层有：第四系：残坡积碎石土、残坡积堆积土。三叠系中统：中厚至厚层微晶白云质灰岩、泥灰岩、中厚层泥质条带灰岩、肉红 色中厚层亮晶鲕状灰岩及灰绿色泥岩。岩层产状总体向北东向倾，倾角为35。一70 之间。1.2.3水文地质条件受地层岩性结构和地质构造影响，滑坡区内地下水主要以三叠系中统岩溶裂隙水 和第四系松散岩孔隙水的形式赋存。2.滑坡基本特征及类型2.1滑坡地形地貌滑坡区地形南高北低，地形总坡度15。一20。，为侵蚀构造低山区。滑坡区最低点

3、标高330m，最高点滑坡后缘，标高364m，相对高差34m。2.2滑坡空间形态该滑坡为覆盖层滑坡，平面形态呈舌形，地形上为围椅状，滑坡两边周界清晰。 滑坡体北低南高，主滑坡轴线长86m，前缘宽98m，标高330m ，后缘宽66m，标高364m。 滑坡的面积为0. 73 2X 104m2，总体上是前厚后薄，中间厚两侧薄的态势，滑体平均厚 度为5m，体积约3.66X 104m3。滑坡主滑方向为311度，滑体坡度1530度，中部滑坡平台呈舒缓波状，中部 靠后缘出现陡坎。2.3滑坡物质组成及结构特征滑体滑体物质组成主要为第四系崩坡积碎块石夹粉质粘土，黄褐一黄灰色，稍密一中 密，碎块石直径一般为0.4

4、0.8m，最大达1.2m，成分主要为泥灰岩、灰岩，其含量 约占70%。滑体厚度一般为2.3-6.7m。滑带滑带主要成分为粉质粘土夹砾石，灰黄一褐黄色，粉质粘土呈可塑状，含量约70%， 具有挤压条纹状构造，砾石成份为泥灰岩、灰岩，呈次棱角状一次圆状，直径220mm。 部分砾石表面见擦痕，表面具滑感。滑床滑床为三叠系中统泥灰岩，强中风化程度，浅灰一黄灰色，中厚层厚层状构 造，岩石较为破碎，地层倾向为1940度，倾角4175度，岩石节理裂隙发育，裂 隙面倾角为6075度，裂隙面均较平直，略具起伏，稍粗糙，多为泥质、铁质充填， 部分为钙质充填。2.4滑坡水文地质本滑坡地下水主要为第四系覆盖层松散岩类孔

5、隙水和基岩裂隙水。覆盖层孔隙水水量贫乏，赋水性弱，主要接受大气降水次为农作物灌溉渗入补给。 地下水沿基岩面排泄，或渗入下伏基岩裂隙中。基岩浅部裂隙发育，含裂隙水，赋水 性弱，动态变化大。补给主要靠覆盖层地下水渗入，排泄主要受微地貌控制，流量小。2.5滑坡岩土物理力学性质2.5.1滑体岩土物理力学性质滑体主要由第四系崩坡积碎块石夹粘性土组成，碎石含量达70%以上，受取样条 件限制，滑体中采取的原状样土工试验所作的物理力学指标仅能代表碎石土中所夹粉质粘土的物理力学性质，因此要得到滑体物理力学性质需综合考虑。2.5.2滑带土岩土物理力学性质滑带主要成分为粉质粘土夹砾石，粉质粘土呈可塑状，含量约60%

6、。砾石成份为 泥灰岩、灰岩，呈次棱角状、次圆状，直径240mm。2.5.3滑床岩土物理力学性质滑床岩性为三叠系中统泥灰岩，强中风化程度，岩石较为破碎，节理裂隙发育。 其天然密度为2.67-2.71g/cm3,含水率为0.49 0.82%，饱和单轴抗压强度为32.3- 43.4MPa。2.5.4滑坡岩土物理力学参数建议值滑坡稳定性计算参数建议值见下表:参数建议值天然状态饱和状态滑坡体容重Y (kN/m3)22.523.5滑带抗剪强度C (kPa)20196(。)13.513.0滑床基岩容重Y (kN/m3)26.9滑床基岩饱和单轴抗压强度(MPa)32.33滑坡稳定性分析评价3.1滑坡变形宏观分

7、析3.1.1变形现象组成该滑坡体的主要物质成分为稍松的碎块石土夹粘性土。地表水极易下渗，地 下水在滑带附近富集，使滑带土软化，强度降低，产生滑移。滑坡为半封闭洼地，地 貌上为负地形，前缘出现变形平台及鼓丘，中后缘出现拉张裂隙。由于路建设中挖除 了滑坡坡角，发生滑体下部覆盖层沿基岩面在当时临空面滑移变形，宽3050m，长 约80m，厚47m，滑移土石方量约1.7X104m3,现滑移所形成的拉张裂缝和滑移面上 的擦痕均清晰可见。3.1.2影响因素影响边坡稳定性的因素可分为内在因素和诱发因素。内在因素主要有：地形地貌、 岩土性质和岩土结构；外在因素主要有：人类活动和降雨。影响该滑坡失稳的主要因 素有

8、如下几项：第四系覆盖层主要为崩坡积碎块石夹粉质粘土，为滑坡的产生提供了物质基础。（2）地形地貌为滑坡产生提供了条件。滑坡区地形南高北低，滑坡为半封闭洼 地，地形总坡度20o左右，相对高差34m。（3）人类活动是产生滑坡的重要因素。在修建道路时，由于开挖土石方，形成 高度大于10m的陡坎，由于挖除了滑坡坡角，引起滑体的滑移变形。目前，滑坡体周 围，人类工程活动不断，加大了滑坡产生的可能性。（4）滑坡区降雨充沛。降雨渗入地下，不仅增加滑体重度，降低滑带的凝集力 和内摩擦角，同时形成地下水动水压力，影响滑坡的稳定。3.1.3滑坡变形破坏模式该滑坡在地貌上特征明显，地表起伏较大，组成滑体的物质主要为崩

9、坡积碎石夹 粘性土，结构松散，透水性强。滑带为岩土交界面。滑坡在前缘存在临空面，为道路施工开挖形成，高度约10m，近直立。滑坡前缘 抗滑力减小，滑坡体稳定性减小。在外界因素，特别在暴雨和人类工程活动不利因素 组合下易产生岩土交界面整体失稳，变形方式主要为前缘局部滑塌，进而牵引上部滑 体，产生牵引一推移式破坏。3.2滑坡稳定性极限平衡法分析3.2.1计算模型该滑坡防治工程等级为II级，为不涉水滑坡。根据规模及形态，稳定性计算采 用主滑方向剖面。包括两个不同计算工况，分别为：工况1：自重+地表荷载+现状 水位；工况2：自重+地表荷载+ 20年一遇暴雨水位。计算剖面图、条块划分见下图：工况M自重I地

10、表荷翘3S0370 一36 D350.340 SS0 -330 一330 滑坡稳定性计算剖面图（工况1）3.2.2计算方法根据分析，该滑坡属第四系覆盖层沿基岩面滑坡，基岩面呈折线状，因此，本滑坡稳定性计算采用折线滑动法（传递系数法）进行计算。（见下图）丸+1滑坡稳定性计算简图t -1计算公式为:云(R HV .) + RF =虱T Hv ) + Ti j ni=lj=i3.2.3计算过程（1）滑坡主滑剖面分块数据剖面分块数据滑块编号滑块面积滑块长度滑块倾角粘聚力内摩察角Ai(m2)Li(m)0 i(度)自然状态饱和状态自然状态饱和状态Ci(KPa)6i(度)110.1885.69036.972

11、0.0019.013.513.0217.1903.59029.6620.0019.013.513.0333.6907.17022.6420.0019.013.513.0440.6808.81020.8520.0019.013.513.0525.9205.64019.4520.0019.013.513.0651.8109.83017.4520.0019.013.513.0760.3158.75016.8820.0019.013.513.0830.4924.64016.8820.0019.013.513.0950.6256.31016.8720.0019.013.513.01059.5656.38

12、017.7620.0019.013.513.011100.53020.01018.2820.0019.013.513.0(2)稳定性计算成果根据稳定性计算，主剖面在不同工况组合下计算结果如表滑坡稳定性计算成果表工况组 口编号荷载组合内容抗滑稳定安 全系数稳定系数稳定状态1自重+地表荷载1.201.187基本稳定2自重+地表荷载+ 20年一遇暴雨1.151.011欠稳定滑坡稳定状态分级滑坡稳定性系数F 1.001.00 V F W1.051.05 V F WFstFE稳定状态不稳定欠稳定基本稳定稳定部携为滑坡稳定性安全系数通过稳定性计算，该滑坡主剖面在自然工况下稳定性系数为Fs = 1.187，

13、基本稳定；20年一遇暴雨工况条件下稳定性系数为Fs = 1.011,欠稳定。(3)滑坡推力计算根据本滑坡特点，确定其地质灾害危险性分级为II级，工况组合选用为自重+ 地表荷载+ 20年一遇暴雨，因此选取抗滑稳定安全系数为k=1.15。计算成果如下：滑坡推力计算成果表分块编号K=1.15136.932112.9923128.6294133.1105125.2906103.7437133.8728167.4209196.43910265.18511287.432(4)滑坡推力曲线根据滑坡推力计算成果，绘制滑坡推力曲线如下:350.000自重+ 20年一遇暴雨工况 下滑力Pi(KN)300.000力

14、 250.000滑 200.000下 150.000剩 100.000* _50.000丫0.0001234567891011滑坡推力曲线图3.3滑坡稳定性敏感因素分析滑坡的稳定性受各种内在因素和外在因素的影响，如滑坡的形态、滑坡岩土体 的物理力学参数特性、地下水位的变化等。若不受人为因素的影响，滑坡的形态特征 在短时间内变动较小，因此滑坡的稳定性主要受滑坡岩土体的物理力学性质影响较 大，根据实践经验，影响滑坡稳定性的主要因素是滑带土的凝聚力和内摩擦角。本次 重点选择滑带土强度影响因素进行敏感性分析。分析结果见下表。滑坡抗剪强度参数敏感性分析表VxC1617181920212223242512

15、.01.0091.0301.0581.0821.1071.1321. 1561.1811.2051.23012.51.0351.0601.0841.1091.1341.1581. 1831.2071.2321.25613.01.0621.0871.1111.1361.1601.1851.2091.2341.2581.28313.51.0891.1301.1381.1621.1871.2111.2361.2611.2851.31014.01.1161.1401.1651.1891.2141.2381.2621.2871.3121.33614.51.1431.1671.1921.2161.2411.2651.2901.3141.3391.36315.01.1701.1941.2191.2431.2681.2921.3171.3421.3661.39115.51.1971.2221.2421.2711.295