反演分析法在滑坡治理中的應(yīng)用

陳星光

(中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400016)

1 概述

某邊坡位于攀枝花市，為修建公路開挖后形成的人工邊坡，該邊坡擬分4階開挖。開挖至第3階臺(tái)階時(shí)，邊坡頂部產(chǎn)生裂縫，坡體整體失穩(wěn)，發(fā)生大面積滑坡，嚴(yán)重危害坡腳在建道路，需及時(shí)進(jìn)行治理。

2 工程地質(zhì)概況

攀枝花位于攀西大裂谷的中南段，屬于侵蝕、剝蝕的中山丘陵、山原峽谷地貌。項(xiàng)目所在地屬中低山斜坡地貌，原始地形為向南斜坡地形。

該邊坡擬4階開挖，第4級(jí)邊坡還未開挖完成。第1級(jí)邊坡高10.4 m，按1∶0.75坡率放坡，平臺(tái)寬2 m。第2級(jí)邊坡高8 m，按1∶0.75坡率放坡，平臺(tái)寬2 m。第3級(jí)邊坡高8 m，按1∶0.75坡率放坡，平臺(tái)寬2 m。第4級(jí)邊坡設(shè)計(jì)高度為8 m，按1∶0.75坡率放坡，現(xiàn)開挖至3 m高。

經(jīng)實(shí)地野外地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露評(píng)估區(qū)周邊地層為第四系全新統(tǒng)人工填筑土、下伏古生界前震旦系康定群基巖(Pt1d2)組成，地層巖性主要為:素填土，花崗混合巖(Pt1d2)。

3 反演法反算抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

本次計(jì)算運(yùn)用傳遞系數(shù)法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性及剩余下滑推力計(jì)算。

1)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算公式。

其中，Rn=［(Wn(1 － ru)cosαn－ Asinαn)－ RDn］tgφiCnLn;Tn=Wn(sinαn+Acosαn)+TDn。

式中:ψj——第i塊的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時(shí)的傳遞系數(shù)

(j=i)，ψj=cos(αi－αi+1)－sin(αi－αi+1)tgφi+1;

Wi——第 i條塊的重量，kN/m;

Ci——第 i條塊內(nèi)聚力，kPa;

φi——第 i條塊內(nèi)摩擦角，(°);

Li——第 i條塊滑面長(zhǎng)度，m;

αi——第 i條塊滑面傾角，(°);

A——地震加速度(重力加速度g);

Kj——穩(wěn)定系數(shù)。

2)剩余下滑推力計(jì)算公式。

式中:ψ——傳遞系數(shù)，ψ=cos(αi－1－αi)－sin(αi－1－αi)·tanφi;

Ti——下滑力，Ti=Wisinαi+Acosαi;

Ri——抗滑力，Ri=Wi(cosαi－ Asinαi)+CiLi;

Pi——第 i條塊推力，kN/m;

Pi－1——第 i條塊的剩余下滑力，kN/m;

Wi——第 i條塊的重量，kN;

Ci——第 i條塊的內(nèi)聚力，kPa;

ψi——第 i條塊的內(nèi)摩擦角，(°);

Li——第 i條塊長(zhǎng)度，m;

αi——第 i條塊滑面傾角，(°);

A——地震加速度(重力加速度g);

Ks——設(shè)計(jì)安全系數(shù)。

4 反演分析法結(jié)果

該滑坡已產(chǎn)生明顯滑動(dòng)變形，取安全系數(shù)K=1.0，選取剖面1—1'和2—2'進(jìn)行反算，滑帶土c，φ值的計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 c，φ值反演計(jì)算結(jié)果表

綜合考慮類似工程經(jīng)驗(yàn)及反演分析結(jié)果，滑帶土物理力學(xué)指標(biāo)選取其平均值，其值如下:

天然狀態(tài):c=19.6 kPa，φ=17.5°;

飽和狀態(tài):c=16.1 kPa，φ=14.5°。

表2 邊坡穩(wěn)定系數(shù)成果表

5 滑坡治理措施

擬采用放緩坡率+水泥砂漿封面對(duì)該滑坡進(jìn)行治理。第1級(jí)邊坡按1∶1坡率放坡，平臺(tái)寬2 m。第2級(jí)邊坡按1∶1.25坡率放坡，平臺(tái)寬2 m。第3，4，5級(jí)邊坡按1∶1.75坡率放坡，平臺(tái)寬度均為2 m。為驗(yàn)證滑坡的穩(wěn)定性，取1—1'剖面作為計(jì)算剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。參考相關(guān)規(guī)范確定該滑坡防治工程級(jí)別為Ⅲ級(jí):

工況Ⅰ:自重為設(shè)計(jì)工況，工程設(shè)計(jì)安全系數(shù)取1.15;

工況Ⅱ:自重+暴雨為校核工況，工程設(shè)計(jì)安全系數(shù)取1.05;

工況Ⅲ:自重+地震為校核工況，工程設(shè)計(jì)安全系數(shù)取1.05。

經(jīng)計(jì)算，將1—1'剖面的穩(wěn)定系數(shù)及穩(wěn)定狀態(tài)成果列于表2。

6 結(jié)語

針對(duì)該滑坡已出現(xiàn)滑動(dòng)變形破壞，依據(jù)地勘資料及現(xiàn)場(chǎng)踏勘，滑坡在極限平衡狀態(tài)下，采用傳遞系數(shù)法反算求得滑坡的抗剪強(qiáng)度值，通過在滑坡主滑段卸載的方法治理滑坡。設(shè)計(jì)方案采用:放坡+坡面水泥砂漿封閉;坡頂、坡腳設(shè)置截排水系統(tǒng)。工程實(shí)踐表明，該項(xiàng)措施有效的控制了滑坡的滑動(dòng)變形。

［1］DB 50 5029-2004，重慶市地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50330-2002，建筑邊坡工程規(guī)范［S］.

［3］DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］李海光.新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程實(shí)例［M］.北京:人民交通出版社，2011.