山西某滑坡穩(wěn)定性評價

李玉來　張　健　李曉丹

(1.山東信發(fā)集團有限公司，山東茌平　252100; 2.河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北石家莊　050000)

山西某滑坡穩(wěn)定性評價

李玉來1張健2李曉丹2

(1.山東信發(fā)集團有限公司，山東茌平252100; 2.河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北石家莊050000)

摘要:介紹了某滑坡所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境條件，闡述了該滑坡的基本特征及其形成機制，并采用有限元數(shù)值模擬及極限平衡法，對滑坡的穩(wěn)定性進行了評價分析，指出該滑坡為典型的推移式滑坡，主滑段、抗滑段比較明顯。

關(guān)鍵詞:滑坡，形成機制，穩(wěn)定性，數(shù)值模擬

0　引言

滑坡位于山西省一擬建廠區(qū)南側(cè)，滑坡前部即為廠區(qū)道路及廠房，在廠區(qū)興建前，由于在滑坡區(qū)傾倒土方，導(dǎo)致滑坡發(fā)生明顯滑動，部分滑體滑至廠區(qū)擬建道路之上，嚴(yán)重威脅廠區(qū)的財產(chǎn)安全及員工的生命安全。

1　滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1地形地貌

場區(qū)屬低中山溝谷地貌，相對高差小于100 m;滑坡區(qū)域分布有大量人工填土，填土的堆積時間為2年～3年，主要以全風(fēng)化泥巖、砂巖碎屑為主，混黃土，無植被覆蓋。

1.2地層巖性

場區(qū)地層主要為二疊系呈互層狀的泥巖、砂巖和黃土狀粉質(zhì)黏土及填土，現(xiàn)將其分述如下:

1)人工填土。

①填土( Qml4)，雜色，稍濕，稍密，由黃土和全風(fēng)化泥巖及砂巖碎屑組成，為機械回填。

2)第四系地層。

②層黃土狀粉質(zhì)黏土( Qeol4)，褐黃色，硬塑狀態(tài)，土質(zhì)較均勻，具大孔隙，干強度及韌性低。

3)二疊系巖層。

④1層強風(fēng)化泥巖( Ps2)，紫紅色或灰綠色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理十分發(fā)育，巖體較破碎，巖芯主要呈短柱狀，局部呈碎塊狀，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

④2層強風(fēng)化砂巖( Ps2)，淺灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，成分以長石為主，節(jié)理十分發(fā)育，巖體較破碎，巖芯主要呈短柱狀，局部呈碎塊狀，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

⑤1層中風(fēng)化泥巖( Ps2)，紫紅色或灰綠色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄～中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理較發(fā)育，巖體較完整，巖芯短柱狀至長柱狀，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

⑤2層中風(fēng)化砂巖( Ps2)，淺灰綠色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，成分以長石為主，節(jié)理較發(fā)育，巖體較完整，巖芯短柱狀至長柱狀，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。

1.3地質(zhì)構(gòu)造與地震

滑坡區(qū)地處晉中多字形構(gòu)造體系中部，距離最近的構(gòu)造形跡為仁義斷層，位于滑坡區(qū)東南約2.0 km，斷層總體走向北東東—南西西，呈似“S”形延伸，據(jù)區(qū)域資料，該斷層為非全新活動斷層。

根據(jù)現(xiàn)場實測地層產(chǎn)狀數(shù)據(jù)，本項目場地內(nèi)基本為單斜地層，實測傾向為165°～190°，傾角一般為20°～45°。

場地抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計地震分組為第一組。場地土類型為中軟土和中硬土場地土，建筑場地類別為Ⅱ類。

1.4水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)主要接受降水補給，水量總體隨季節(jié)變化明顯，順斜坡頂部向下部排泄。區(qū)內(nèi)地下水類型為第四系松散孔隙水，地下水主要接受大氣降水入滲補給和地表水滲漏補給。

2　滑坡基本特征及形成機制

2.1滑坡基本特征

滑坡地段位于典型的低洼區(qū)，滑坡兩側(cè)地形較為突兀，且兩側(cè)邊坡為基巖，低洼區(qū)前期經(jīng)過人工回填，滑坡邊界主要根據(jù)地形及填土分布范圍確定，滑坡平面形態(tài)呈圈椅狀，平均長約120 m，寬約100 m，面積約12 000 m2，滑坡體厚約2.0 m～14.4 m，滑坡方量約10萬m3，主滑方向0°(見圖1)。

圖1　滑坡平面圖

勘查階段滑坡變形主要集中在滑坡后緣，表現(xiàn)為平行的拉張裂縫，引起滑坡坡面錯落、錯位、分塊坍塌，出現(xiàn)滑坡臺階，滑坡無明顯前緣剪出口，滑坡處于強變形階段，勘查時各勘探點無明顯的滑動面的揭露。

滑坡滑體鉛直厚度為2.0 m～14.4 m，主要為人工填土及黃土狀粉質(zhì)黏土，厚度變化較大，部分不連續(xù)。

滑坡可能形成兩個滑床分別為填土內(nèi)部及二疊系呈互層狀的泥巖、砂巖。填土滑床密實度差，稍密，透水性好;基巖滑床形態(tài)橫向上微有起伏，總體左側(cè)低，右側(cè)高，縱向上后部較陡，中前部稍緩，為推移式土質(zhì)滑坡(見圖2)。

2.2滑坡形成機制

1)滑坡上覆人工填土，力學(xué)性質(zhì)較差，下伏基巖為強風(fēng)化泥巖，在剖面形態(tài)上，基巖與填土界面前緩后陡，滑坡中、前段為阻滑段，后段為下滑段，為滑坡的發(fā)生奠定了基礎(chǔ)。

2)滑坡區(qū)北側(cè)為正在建設(shè)的鋁廠，治理區(qū)北側(cè)工程活動產(chǎn)生的廢棄土堆放到斜坡中上部，造成斜坡上方不恰當(dāng)?shù)丶虞d，這一“力源”促使斜坡變形破壞。

3)坡腳處恰為新建鋁廠廠內(nèi)道路，修建道路過程中將坡腳削方，形成臨空面，加速了誘發(fā)滑坡的速率。

圖2　滑坡典型剖面圖

4)滑坡區(qū)地形低洼，為天然的匯水區(qū)，強降雨后匯集的雨水滲入疏松的填土內(nèi)部，使得滑體重力陡增，下滑力增大;雨水滲入滑體使得滑帶處土體抗剪強度降低，抗滑力減小，此消彼長，形成滑坡。

3　滑坡穩(wěn)定性評價

根據(jù)滑坡的形成機制，采用有限元數(shù)值模擬及極限平衡法對其進行穩(wěn)定性評價。

3.1計算參數(shù)

結(jié)合勘查報告得出，滑體土體的天然重度γ=18.5 kN/m3，滑體的飽和重度γw= 20.5 kN/m3;滑帶土體天然重度γ= 18.5 kN/m3;飽和重度γw=20.5 kN/m3。滑帶土抗剪強度參數(shù)取值見表1。

表1　滑帶土抗剪強度參數(shù)取值表

3.2計算工況

滑坡穩(wěn)定性計算工況為工況Ⅰ:自重，穩(wěn)定安全系數(shù)1.15;工況Ⅱ:自重+暴雨，穩(wěn)定安全系數(shù)1.10;工況Ⅲ:自重+地震，穩(wěn)定安全系數(shù)1.10。

3.3數(shù)值模擬

基于phase2軟件的有限元法，根據(jù)滑坡典型剖面建立二維有限元模型，分別定義滑坡不同巖(土)層的材料參數(shù)，計算得出滑坡的應(yīng)變和塑性區(qū)等結(jié)果，對得到的圖形和數(shù)據(jù)進行分析，得出該邊坡的破壞模式及穩(wěn)定性(見圖3～圖14)。

模型采用有限元單元劃分方式為三角形劃分，約束條件:模型上部無約束條件，左右邊界約束水平位移，底部邊界固定。

根據(jù)計算結(jié)果，滑坡體存在填土內(nèi)部面及巖土界面滑動面。

坡頂首先出現(xiàn)松動，并在后緣產(chǎn)生一定的張拉裂縫，上部滑面(巖土界面)形成，并將滑坡推力傳遞給中部及下部滑體，下部滑體受到巨大的剪切力，從而導(dǎo)致下部滑體出現(xiàn)剪切破壞，滑坡沿巖土界面滑動面形成。

由于填土力學(xué)性質(zhì)較差，滑坡后緣出現(xiàn)裂縫，并向下滑動，受地形影響，滑坡中部為陡坎，且滑體較薄，滑坡極易剪出，形成填土內(nèi)部滑動面。

圖3　滑坡巖土界面滑動塑性區(qū)（天然工況）

圖4　滑坡巖土界面滑動剪應(yīng)變（天然工況）

圖5　滑坡巖土界面滑動塑性區(qū)（暴雨工況）

圖6　滑坡巖土界面滑動剪應(yīng)變（暴雨工況）

圖7　滑坡巖土界面滑動塑性區(qū)（地震工況）

圖8　滑坡巖土界面滑動剪應(yīng)變（地震工況）

圖9　滑坡內(nèi)部滑動塑性區(qū)（天然工況）

圖10　滑坡內(nèi)部滑動剪應(yīng)變（天然工況）

圖11　滑坡內(nèi)部滑動塑性區(qū)（暴雨工況）

圖12　滑坡內(nèi)部滑動剪應(yīng)變（暴雨工況）

圖13　滑坡內(nèi)部滑動塑性區(qū)（地震工況）

圖14　滑坡內(nèi)部滑動剪應(yīng)變（地震工況）

滑坡為典型的推移式滑坡，滑體后部先出現(xiàn)失穩(wěn)破壞，并出現(xiàn)局部張拉裂縫，剩余下滑力的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致滑體前部出現(xiàn)剪切破壞，并在滑體中部出現(xiàn)破壞。

4　結(jié)語

本文利用數(shù)值模擬對滑坡的破壞模式進行了驗證，證明滑坡確實存在內(nèi)部滑動面及巖土界面滑動面，滑坡為典型的推移式滑坡，主滑段、抗滑段比較明顯。

參考文獻:

［1］張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理［M］.北京:地質(zhì)出版社，1994.

［2］DZ/T 0219—2006，滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］允志彬，梁冰心.某公司滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查報告［R］.2015.

Evaluation on the landslide stability in Shanxi province

Li Yulai1Zhang Jian2Li Xiaodan2
( 1.Shandong Xinfa Group Co.，Ltd，Chiping 252100，China; 2.Hebei Construction＆Survey Academy Co.，Ltd，Shijiazhuang 050000，China)

Abstract:The paper introduces the regional geological environment conditions of the landslide，describes basic features and formation mechanism of the landslide，applies finite element numerical simulation and limits equilibrium methods，evaluates and analyzes the landslide stability，and finally points out that: the landslide is typical traction-style landslide with obvious major sliding section and anti-sliding section.

Key words:landslide，formation mechanism，stability，numerical simulation

作者簡介:李玉來(1979-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-26

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0079-02

中圖分類號:P642.22

文獻標(biāo)識碼:A