公路滑坡滑帶土力學(xué)參數(shù)研究

謝德福

摘要：在滑坡穩(wěn)定性分析中，滑帶土的粘聚力（c）和內(nèi)摩擦角（φ）等強(qiáng)度參數(shù)的正確與否，直接影響滑坡的穩(wěn)定性驗(yàn)算和防治工程設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：公路滑坡；滑帶土；力學(xué)參數(shù)；研究

一、某滑坡特征

1.滑坡地形地貌及空間形態(tài)

該滑坡位于為第四系崩坡積物沿土巖界面滑動(dòng)的中型土質(zhì)滑坡、滑坡平面形態(tài)呈"簸箕"形，形態(tài)清晰，邊界明顯，剪出口位于該外側(cè)陡坎處。該滑坡滑體前緣高程為327m、寬約200m，后緣高程為425m、寬約50m，縱長(zhǎng)228m，面積為3.8×104m2；滑體厚度為9.3～15.7m，平均厚度為11.3m，滑坡體積為43104m3?；瑒?dòng)方向?yàn)?11°.該滑坡東西向總體為溝坡相間，兩側(cè)以東西兩沖溝為界，坡體中部發(fā)育一條沖溝。東側(cè)沖溝總體流向?yàn)?08°，溝寬為8～12m，深為3～6m，溝底基巖出露；西側(cè)沖溝總體流向?yàn)?13°，溝寬為6～10m，深為3～8m。坡體南北向呈北低南高、臺(tái)坎相間地形。坡體坡度變化較大，總體為后緣陡（坡度為23°）、中部緩（坡度為21°）、前緣人工改造嚴(yán)重。滑坡體內(nèi)發(fā)育有兩級(jí)大的平臺(tái)。

2.滑坡物質(zhì)組成

滑床基巖總體傾向南西，產(chǎn)狀為210°∠33°，為三疊系中統(tǒng)巴東組第二段（T2b2）紫紅色中厚層～厚層狀泥巖及粉質(zhì)泥巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，傾角為40°～45°。滑坡滑體主要為第四系崩坡積碎塊石土、粘土和粉質(zhì)粘土夾碎石。碎塊石土主要性質(zhì)為：紫紅色夾灰綠色，中密～密實(shí)，稍濕～飽和，土呈硬塑～可塑狀，碎塊石含量為40%～60%，直徑為2mm-2m，主要成分為紫紅色夾灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，棱角狀，強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化。根據(jù)鉆孔、探井揭示，該滑坡的滑帶平均埋深為11.6m，主要物質(zhì)成分為粘土、粉質(zhì)粘土夾碎石。土的主要性質(zhì)為：紫紅色，中密～密實(shí)，濕潤(rùn)～飽和，可塑～軟塑狀，有的可見揉皺現(xiàn)象。碎石成分為紫紅色泥巖，次磨圓度，直徑為5lnm～20mm，含量為5%～10%。 影響該邊坡穩(wěn)定最重要的內(nèi)在因素，是地形地貌、巖土結(jié)構(gòu)及其物理力學(xué)性質(zhì)。邊坡開挖、公路修建及降雨，尤其是持續(xù)降雨和暴雨，是誘發(fā)西五路滑坡變形失穩(wěn)的重要因素。

二、滑帶土力學(xué)參數(shù)評(píng)價(jià)

1.滑帶力學(xué)參數(shù)反演分析

反演分析是利用滑坡極限平衡分析方法對(duì)滑帶c、φ值進(jìn)行敏感性分析，從而獲得一系列滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)與c、φ值關(guān)系曲線，然后利用這些關(guān)系曲線，結(jié)合現(xiàn)狀穩(wěn)定性評(píng)估指標(biāo)和試驗(yàn)值，即可得到滑坡穩(wěn)定性分析的c、φ值。合理確定滑坡反演分析的狀態(tài)是其重要前提之一，反演分析的狀態(tài)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察確定。狀態(tài)條件的分析包括地下水、滑體幾何邊界等。

通過對(duì)該滑坡剖面反算，得出c、φ值對(duì)穩(wěn)定性系數(shù)的敏感性?；瑤琳尘哿?。每降低1kPa，穩(wěn)定性系數(shù)將減小0.018～0.019；內(nèi)摩擦角少每降低10，穩(wěn)定性系數(shù)將減小0.047～0.049?？梢缘贸?，φ值對(duì)穩(wěn)定性系數(shù)的影響比c值要大。

下滑段滑體產(chǎn)生拉裂縫，發(fā)生主動(dòng)破壞，與阻滑段共同作用，推擠抗滑段沿新生的擠壓剪切面向臨空面最薄弱處擠出，形成整體滑動(dòng)。在這一過程中，滑坡下滑段、阻滑段和抗滑段的受力狀態(tài)是不同的。阻滑段一般為純剪切破壞，下滑段為張扭性的主動(dòng)破壞，抗滑段則為壓扭性的被動(dòng)破壞。由于各段的破壞條件及滑面物質(zhì)不盡相同，所以滑帶土的強(qiáng)度指標(biāo)是不同的。處于蠕滑階段的滑坡，其滑動(dòng)面還未完全貫通，貫通的部分c值為殘余強(qiáng)度，未貫通的部分可能還存在峰值強(qiáng)度。一般滑坡滑體的滑動(dòng)面比較深，不容易取到滑帶原狀土樣做試驗(yàn)；而滑坡前緣和后緣的滑動(dòng)面比較淺，比較容易通過探槽或探井取得土樣做試驗(yàn)確定參數(shù)。所以先用試驗(yàn)方法確定滑坡下滑段和抗滑段的c、φ值，再反算滑坡阻滑段的c值，得到阻滑段滑帶綜合抗剪強(qiáng)度。該滑坡后緣已經(jīng)有了拉裂變形現(xiàn)象，所以后緣條塊的粘聚力c和內(nèi)摩擦角值取殘余強(qiáng)度。

2.反分析參數(shù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

為取得該滑坡滑帶土參數(shù)，在滑坡不同地方打鉆孔5個(gè)，探槽6個(gè)，探井2個(gè)。在滑帶的不同位置共取土樣30組做土工試驗(yàn)，采用飽和快剪和飽和固結(jié)快剪、慢剪試驗(yàn)方法得到滑坡滑帶土強(qiáng)度指標(biāo)。由于該滑坡主要是受降雨影響，大部分滑帶在水位線以下，因此，滑帶土飽和固結(jié)快剪強(qiáng)度應(yīng)為峰值強(qiáng)度。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)值略大于反算值。這是因?yàn)榛聫拈_始變形至今仍處于變形過程中，其現(xiàn)有滑動(dòng)面處于未固結(jié)狀態(tài)，因而滑帶土的飽和快剪試驗(yàn)更接近于滑帶實(shí)際狀態(tài)。

綜合反演分析、室內(nèi)試驗(yàn)、工程類比得出的參數(shù)：剖面c、φ值相同情況的參數(shù)為（19，15.5°），c、φ值分段的情況，阻滑段參數(shù)為（20，15.6°），室內(nèi)試驗(yàn)值為（18.5，17°）。由于反算法所得結(jié)果，代表了滑帶土的平均抗剪強(qiáng)度，試驗(yàn)所得結(jié)果很大程度上代表了試樣本身的抗剪強(qiáng)度，因而在滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及滑坡推力計(jì)算中，其強(qiáng)度參數(shù)的取值應(yīng)將兩者相結(jié)合，針對(duì)評(píng)價(jià)方法的不同及反分析與試驗(yàn)方法的各自特點(diǎn)，合理地取值。在工程地質(zhì)類比中，對(duì)相同成因類型滑坡滑動(dòng)帶采用合理的類比準(zhǔn)則確定。通過反演分析、試驗(yàn)值及類比法綜合確定滑坡滑帶參數(shù)為c=19kPa，φ=16。

三、結(jié)語

采用幾種不同的反分析方法對(duì)該滑坡滑帶土力學(xué)參數(shù)進(jìn)行反算，不同方法得出的力學(xué)參數(shù)指標(biāo)具有可比性。建議在確定滑帶土力學(xué)參數(shù)時(shí)，采用多種計(jì)算方法，根據(jù)不同方法的用性，合理地確定c、建議在確定滑帶土力學(xué)參數(shù)時(shí)，采用多種計(jì)算方法，根據(jù)不同方法的適用性，合理地確定c、φ值。綜合分析法能將所考慮的各種作用因素融入抗剪強(qiáng)度指標(biāo)中，使滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和工程設(shè)計(jì)更符合實(shí)際，因而應(yīng)該通過力學(xué)參數(shù)分析、工程地質(zhì)分析及定性與定量相結(jié)合的綜合分析確定滑坡滑帶土力學(xué)參數(shù)。

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