大河壩移民安置點(diǎn)后背高邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

任紅太

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院勘察分院 陜西 咸陽(yáng) 712000）

1 工程概況

陜西省引漢濟(jì)渭工程大河壩移民安置點(diǎn)位于佛坪縣大河壩鎮(zhèn)以西，地貌單元為子午河右岸山前斜坡，地勢(shì)起伏較大，高程520m～560m，相對(duì)高差40m左右。巖性為粉質(zhì)壤土，灰黃色，夾有碎石，結(jié)構(gòu)疏松，潮濕。

大河壩安置點(diǎn)后背斜坡相對(duì)高差約40.0m，斜坡表面階梯式農(nóng)田臺(tái)坎高度2m～3m，寬度15.0m～45.0m左右，坡面平均傾角15°～20°。斜坡主要由坡洪積的粉質(zhì)粘土組成，厚5m～13m，斜坡整體基本穩(wěn)定。

2 高邊坡穩(wěn)定性分析

移民安置點(diǎn)地形必需整平，因此施工中將斜坡兩個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖平整，臺(tái)階高5m～9m，臺(tái)坎單級(jí)坡比1∶0.75～1∶1，使后背形成一高邊坡形態(tài)。由于陜南降水較多，遇到暴雨下滲，土體坡淺層迅速達(dá)到飽和狀態(tài)，坡面形成地表徑流，對(duì)坡面造成沖刷，而且重度增加，下滑力增大；同時(shí)雨水滲入坡體內(nèi)部時(shí)，粉質(zhì)壤土抗剪強(qiáng)度又因含水率增加而急劇下降；再加之坡體開(kāi)挖造成上部土體失去坡腳受力支撐點(diǎn)，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)下滑。

3 高邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算

根據(jù)勘察資料，大河壩移民點(diǎn)位于斜坡之上，其下伏基巖隨地形起伏；距移民點(diǎn)后80m為基巖山體，移民點(diǎn)處基巖埋深約5m～7m，如遇雨水，將會(huì)沿基巖面滑動(dòng)。本次邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算采用推力傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。

3.1 剩余推力法的基本理論

基于極限平衡原理的不平衡推力傳遞系數(shù)法在滑坡工程實(shí)踐中應(yīng)用得最多，也叫剩余推力法。其按折線滑動(dòng)面將土體分成條塊，而假定條塊間力的合力與上一條土條底面平行，如圖1所示，根據(jù)各分條力平衡條件，逐條向下推求，直到最后一條土條的推力為零。

對(duì)于一土條，分別取垂直及平行土條底面方向力的平衡，有：

表1 大河壩高邊坡邊界條件綜合表

表2 土的物理力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)成果匯總表

同樣根據(jù)安全系數(shù)定義和莫爾-庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則，有：

式中ψi稱為傳遞系數(shù)，以下式表示

剩余推力法計(jì)算步驟：不平衡推力法計(jì)算時(shí)，先假設(shè)Fs=1，然后從坡頂?shù)谝粭l開(kāi)始逐條向下推求Pi，直至求出最后一條的推力Pn，Pn必須為零，否則要重新假定Fs，進(jìn)行試算。另外，因?yàn)榉謼l之間不能承受拉力，所以任何土條的推力Pi如果為負(fù)值，此Pi不再向下傳遞，而對(duì)下一土條取Pi-1為零。

3.2 邊坡的邊界條件

大河壩高邊坡的邊界條件見(jiàn)表1。

3.3 邊坡穩(wěn)定計(jì)算物理力學(xué)參數(shù)的選擇

工程區(qū)地質(zhì)勘察土層物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)成果如表2。

（1）參數(shù)反演

目前斜邊整體上處于穩(wěn)定狀態(tài)，反演分析時(shí)選用大河壩后背邊坡體為實(shí)體模型，枯雨季節(jié)處于整體穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定系數(shù)大于1.0；連續(xù)暴雨期間高邊坡將發(fā)生變形，地表產(chǎn)生拉張裂縫，其穩(wěn)定性降低，將產(chǎn)生滑塌。根據(jù)《工程地質(zhì)手冊(cè)》中有關(guān)規(guī)定，可以假定連降暴雨工況時(shí)該邊坡處于臨界狀態(tài)，其穩(wěn)定系數(shù)為1.0。根據(jù)滑帶土室內(nèi)實(shí)驗(yàn)成果確定滑動(dòng)面的C值，反求φ值。反演分析模型見(jiàn)圖2。

（2）反演成果

這里主要是通過(guò)對(duì)滑坡安全系數(shù)Kc進(jìn)行大量計(jì)算，并通過(guò)滑坡安全系數(shù)Kc對(duì)比分析滑帶土力學(xué)參數(shù)的選定。根據(jù)上述模型得到的參數(shù)反演成果見(jiàn)表3；根據(jù)參數(shù)反演的結(jié)果所做的Kc-φ-C關(guān)系曲線見(jiàn)圖3。

表3 剩余推力法反演結(jié)果

表4 大河壩后背邊坡穩(wěn)定性計(jì)算匯總表

經(jīng)過(guò)反演分析計(jì)算獲得的滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)為：C=14.0kPa；φ=19.0°。

3.4 大河壩高邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)大河壩的基本地質(zhì)條件，以地形地貌和邊界條件繪制出縱剖面圖。進(jìn)而對(duì)邊坡體進(jìn)行條分，以便計(jì)算。本次選取高邊坡中間部的一條剖面，將土體分割成14塊土條。大河壩高邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算條分剖面如圖4。

推力傳遞系數(shù)法分為現(xiàn)狀土體基本飽和狀態(tài)下及土體基本飽和狀態(tài)+Ⅵ度地震作用下兩種工況進(jìn)行計(jì)算，本次利用Excel的計(jì)算功能對(duì)各條塊的計(jì)算項(xiàng)目進(jìn)行求解。大河壩后背邊坡穩(wěn)定性計(jì)算匯總?cè)绫?。

按《GB50011-2001》規(guī)范附錄A工程區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g。關(guān)于水平向地震慣性力，查工程地質(zhì)手冊(cè)可知，Ⅵ度地震的水平向地震慣性力可用此式計(jì)算：Qi=0.05Wi。

4 邊坡穩(wěn)定性綜合分析評(píng)價(jià)

根據(jù)滑動(dòng)面安全系數(shù) Kc=，當(dāng)Kc值大于0時(shí)，即累計(jì)抗滑力大于累計(jì)下滑力，說(shuō)明邊坡相對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)Kc值小于0時(shí)，即累計(jì)抗滑力小于累計(jì)下滑力，說(shuō)明邊坡處于極限穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)。

由計(jì)算結(jié)果分析，現(xiàn)狀土體基本飽和狀態(tài)下，當(dāng)剩余下滑力Pi＝0kN/m時(shí)，滑動(dòng)面安全系數(shù)Kc＝1.18，說(shuō)明大河壩移民點(diǎn)現(xiàn)在邊坡穩(wěn)定性較差；后背高邊坡在Ⅵ度地震區(qū)且土體基本飽和時(shí)，滑動(dòng)面安全系數(shù)Kc＝0.99，說(shuō)明后背高邊坡處于極限穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)。

綜合分析大河壩移民安置點(diǎn)后背高邊坡在施工中處于不穩(wěn)定狀態(tài)。建議進(jìn)行處理。

5 結(jié)語(yǔ)

陜南地區(qū)建筑物多建設(shè)于山前斜坡之上，巖性以坡積堆積的粉質(zhì)壤土及碎石土為主，由于雨水較多，使建筑物后背邊坡土體容易飽和，抗剪強(qiáng)度大大降低，很容易發(fā)生滑塌。綜合上述計(jì)算分析：大河壩移民點(diǎn)后背高邊坡處于極限穩(wěn)定狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài)，建議對(duì)擬建的建筑物后背高邊坡必需做好排水措施，防止雨水的入滲。陜西水利