基于極限平衡法的呂梁市黃土邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

裴 萃

(山西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,山西 太原 030006)

基于極限平衡法的呂梁市黃土邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

裴 萃

(山西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,山西 太原 030006)

通過(guò)極限平衡法，對(duì)呂梁市三個(gè)地區(qū)的黃土邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，介紹了滑坡穩(wěn)定性計(jì)算的方案及參數(shù)的選取方法，并對(duì)計(jì)算結(jié)果作了研究，得出了一些有價(jià)值的結(jié)論，為邊坡的治理提供了依據(jù)。

極限平衡法，滑坡，穩(wěn)定性，計(jì)算

1 概述

山西省呂梁市位于山西省中西部、晉陜蒙能源開(kāi)發(fā)區(qū)的東南緣，屬于晉西黃土高原崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。特別是近年來(lái)，各種大型工程建設(shè)如切坡修路、礦業(yè)開(kāi)發(fā)等人類工程活動(dòng)，使地質(zhì)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，山地坡面原有的穩(wěn)定性發(fā)生改變，滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，給呂梁市社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了重大損失。

據(jù)統(tǒng)計(jì)呂梁市僅離石區(qū)及周邊柳林縣、中陽(yáng)縣、臨縣1967年～2009年就發(fā)生了21起有人員死亡的黃土崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。其中比較嚴(yán)重的有2008年7月5日柳林縣成家莊鎮(zhèn)棗林村養(yǎng)殖場(chǎng)滑坡、2008年7月11日臨縣劉家會(huì)鎮(zhèn)前柏塔村滑坡。

2 黃土邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)

2.1 計(jì)算方案及參數(shù)選取

1)本次滑坡穩(wěn)定性計(jì)算所用剖面為中陽(yáng)縣堯峪村滑坡剖面、柳林縣賈家垣棗林溝滑坡剖面和中陽(yáng)縣張子山鄉(xiāng)張家嘴崩塌剖面；2)呂梁地區(qū)地下水埋藏較深，計(jì)算模型所取地層均在地下水位以上，但考慮到降雨的影響，對(duì)坡體上部0 m～2 m地層分別按照天然、飽和兩種工況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算；3)為了工程治理設(shè)計(jì)的需要，在上述兩種情況下對(duì)邊坡安全系數(shù)k=1時(shí)的剩余推力進(jìn)行了計(jì)算。各滑坡計(jì)算參數(shù)的選取見(jiàn)表1～表3。

表1 中陽(yáng)縣堯峪村滑坡剖面計(jì)算參數(shù)

表2 中陽(yáng)縣張家嘴崩塌剖面計(jì)算參數(shù)

表3 柳林縣棗林溝滑坡剖面計(jì)算參數(shù)

2.2 計(jì)算結(jié)果分析

表4 穩(wěn)定安全系數(shù)與剩余推力計(jì)算結(jié)果

由表4可見(jiàn)，離石縣王家溝滑坡剖面、中陽(yáng)縣張子山鄉(xiāng)張家嘴崩塌剖面、柳林縣賈家垣棗林溝滑坡剖面在0 m～2 m為天然狀態(tài)時(shí)均處于較穩(wěn)定的狀態(tài)(ks>1.05)，但在強(qiáng)降雨時(shí)，滑坡上表面0 m～2 m的土體會(huì)由于水的滲入而達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)滑坡都處于不穩(wěn)定狀態(tài)(ks<1)，所以滑坡會(huì)因降雨而發(fā)生滑動(dòng)，達(dá)不到安全要求，需要對(duì)該滑坡進(jìn)行治理。

由于人類工程活動(dòng)，主要是邊坡坡腳開(kāi)挖，對(duì)滑坡的穩(wěn)定造成了一定的影響，針對(duì)此情況又對(duì)堯峪村滑坡在不同進(jìn)尺和不同開(kāi)挖坡度條件下的穩(wěn)定安全系數(shù)與剩余推力進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表5所示。

由表5可知坡腳開(kāi)挖進(jìn)尺、開(kāi)挖坡度與安全系數(shù)存在一定關(guān)系，如圖1～圖3所示。由表5及圖1～圖3可知，堯峪村滑坡在相同進(jìn)尺時(shí)，隨著開(kāi)挖坡度的增加其安全系數(shù)先增加再減小，在坡度約50°時(shí)安全系數(shù)達(dá)到最大值，即比較穩(wěn)定狀態(tài)。而在開(kāi)挖坡度相同而進(jìn)尺不同時(shí)，隨著進(jìn)尺的增大滑坡的安全系數(shù)有所降低。在天然狀態(tài)下，堯峪村滑坡在開(kāi)挖進(jìn)尺5 m，8 m和不同坡度時(shí)較穩(wěn)定，在開(kāi)挖進(jìn)尺10 m時(shí)穩(wěn)定性較差。強(qiáng)降雨時(shí)，滑坡表層0 m～2 m達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)滑坡處于極限平衡或不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)滑坡會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，達(dá)不到安全性的要求，需要對(duì)該滑坡進(jìn)行治理。

表5 不同進(jìn)尺不同開(kāi)挖坡度條件邊坡安全系數(shù)及剩余推力計(jì)算結(jié)果

開(kāi)挖進(jìn)尺m開(kāi)挖坡度(°)工況安全系數(shù)ks剩余推力(k=1時(shí))大小/kN·m-1方向/(°)穩(wěn)定狀態(tài)5810404553604045536040455360天然1.230——穩(wěn)定飽和1.004——基本穩(wěn)定天然1.14——穩(wěn)定飽和0.9872436.4不穩(wěn)定天然1.138——穩(wěn)定飽和1.042——基本穩(wěn)定天然1.047——基本穩(wěn)定飽和0.9131011.8不穩(wěn)定天然1.123——穩(wěn)定飽和1.032——基本穩(wěn)定天然1.062——基本穩(wěn)定飽和0.9892669.7不穩(wěn)定天然1.058——基本穩(wěn)定飽和0.94615110不穩(wěn)定天然1.052——基本穩(wěn)定飽和0.9213109.5不穩(wěn)定天然1.098——基本穩(wěn)定飽和0.96842011.7不穩(wěn)定天然1.005——基本穩(wěn)定飽和0.92530517.6不穩(wěn)定天然1.049——基本穩(wěn)定飽和0.9762487.3不穩(wěn)定天然1.021——基本穩(wěn)定飽和0.9651336.0不穩(wěn)定

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)極限平衡方法的計(jì)算，分析了呂梁市3個(gè)典型黃土邊坡的穩(wěn)定性，主要得出如下結(jié)論：

1)利用極限平衡法的簡(jiǎn)布法(Janbu法)進(jìn)行安全系數(shù)的計(jì)算，棗林溝滑坡、張家嘴崩塌在天然狀態(tài)時(shí)均處于穩(wěn)定狀態(tài)，強(qiáng)降雨時(shí)滑坡表面0 m～2 m達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，安全系數(shù)平均減小0.7而導(dǎo)致坡體不穩(wěn)定；

2)堯峪村滑坡在不同進(jìn)尺、不同坡度開(kāi)挖時(shí)安全系數(shù)均有一定的變化，在相同進(jìn)尺開(kāi)挖時(shí)，隨著開(kāi)挖坡度的增加安全系數(shù)先增加后減小，在坡度約50°時(shí)安全系數(shù)達(dá)到最大值；而在開(kāi)挖坡度相同進(jìn)尺不同時(shí)，隨著開(kāi)挖進(jìn)尺的增大邊坡的安全系數(shù)降低；

3)坡腳開(kāi)挖對(duì)土體無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，呂梁地區(qū)黃土邊坡建議小進(jìn)尺開(kāi)挖，比如進(jìn)尺取5 m，10 m，其中10 m為最佳開(kāi)挖進(jìn)尺；

4)小進(jìn)尺(5 m)開(kāi)挖坡腳可使用的削坡坡度范圍為：90°～40°，10 m進(jìn)尺開(kāi)挖的坡度范圍為：90°～45°。

[1] 歐湘萍，金智濤，向 韋，等.滬蓉國(guó)道恩施付家坡滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究[J].地球與環(huán)境,2005(S1)：88-89.

Assessment on loose landslide stability of Lvliang city on the basis of limiting equilibrium method

PEI Cui

(Shanxi Geology Environment Monitoring Center, Taiyuan 030006, China)

Through limiting equilibrium method, the article analyzes and evaluates the loose landslide stability of three regions of Lvliang city, introduces the landslide stability computation scheme and parameters selection, studies the computation results, and finally draws some valuable conclusions, which has provided some basis for landslide treatment.

limiting equilibrium method, landslide, stability, computation

1009-6825(2014)36-0068-02

2014-10-20

裴 萃(1983- )，女，助理工程師

TU413.62

A