旁多滑坡滑带土抗剪强度参数分析与确定

孙 政，李占军，许蕴宝，田作印

(中水东北勘测设计研究有限责任公司地质处,吉林长春130021)

1 概述

滑坡滑带土抗剪强度参数是滑坡稳定性定量评价和抗滑工程设计时计算滑坡推力所必需的重要参数，常常出现摩擦角相差1°～2°,而推力可能成倍增加,故其参数选择直接影响着滑坡推力的计算和整治工程方案的选定，因此，滑带土强度参数的正确与否至关重要。由于土介质的多样性，成因、成分、结构、滑动过程及滑坡体本身的复杂性，加之其强度随外界因素变化而变化，且滑带大多在地面下一定深度，致使现场大型剪切试验不易实施（坡体本身已不稳定），而仅靠室内仪器试验很难准确地模拟滑带土（尤其是土夹碎石）的实际受力状态和变化过程，故试验数据很难直接用于计算，必须联系滑坡的实际状态和发展趋势进行反算并加以修正方可使用。

旁多滑坡位于西藏旁多水利枢纽坝区下游发电厂房与泄洪兼导流洞出口之间的山坡处，上游边缘距坝轴线约200 m，分布高程4 032～4 200 m，总体呈N10°E展布，倾向SE。山坡角一般为30°～35°，前缘鼓丘明显，其下为Ⅱ阶地，中后部为缓坡，滑坡后侧陡崖基岩裸露。滑坡体两侧各发育有1条冲沟，雨季积水，有明显的水流冲刷痕迹。滑坡体平均厚度20.2 m，面积为4.8×104m2，估算体积97.1×104m3。该滑坡分3个区：Ⅰ、Ⅱ区为第四系松散堆积物组成的滑坡体，后缘有明显的缓坡段；Ⅲ区为岩质边坡，岩性为闪长玢岩和熔结凝灰岩。

通过现场取样分析，滑带土特征为：

岩性以为粉土质砂和粉土质砾为主，厚约20～30 cm，灰黄色，湿～饱和，密实。角砾含量约40%～50%，粒径 2～10 mm，大者可达30 mm；砂含量约60%，以中粗砂为主，其余为粉土。该层分布连续，厚度变化不大，局部可见铁锰结核，具风化残积特征，可见明显的磨光面和擦痕。倾角接近基岩面倾角，为倾角变化较小的折线形。

2 滑带土抗剪强度参数确定方案分析

滑带土抗剪强度参数可以通过不同的手段确定，大致可以分为室内、外试验结果、反算分析法及相似滑坡类比法3大类，但每种手段各有优缺点。

2.1 滑带土的抗剪强度参数室内、外试验

室内实验由于主要通过钻孔取心采样后送试验室分析，其缺点主要表现为：①试验样难以保证为原状样，不能完全代表滑带土的特征；②试验参数仅代表取样点的滑带抗剪强度参数；③受取样环境条件及试验手段制约，试块中无含大块石样，且在室内试验中，样块中的砾石料剔除。因此，室内试验成果仅代表所取样点的参数，且由于样块中的砾石料在试验中予以剔除，滑带抗剪强度参数小于实际值。

室外实验（现场大型简切实验）：优点是现场试验，代表滑坡变形时的滑带力学性质与状态。缺点是费用高、周期长并受场地限制。

2.2 反算分析法

滑坡反算分析依据的原理是当荷载条件和滑面(带)抗剪强度参数的实际情况一致时，滑坡的理论最小稳定系数接近于1，而略小于1相对应的最危险滑面，与滑坡的实际滑面一致。优缺点为：①为数学模型类比，成本低，但受原始资料精确度的限制；②代表整个滑面力学参数的平均指标(c，φ)值。

2.3 类比法

该方法实际为滑带抗剪强度参数的统计分析法，根据滑坡的成生环境基本相似性，从而借鉴和反推调查滑坡的抗剪强度参数。优缺点为：①为室内数学模型类比，成本低，但受原始资料精确度的限制；②代表整个滑面力学参数的平均指标(c,φ)值。

3 不同方法确定的滑带土抗剪强度参数

3.1 室内试验

在现场采取旁多滑坡滑带土试样原样，按照土工试验规程进行室内剪切试验。这次试验采用固结快剪法，共进行4组试验。表1为旁多滑坡滑带土室内试验结果。

表1 滑带土室内试验成果表

3.2 反算分析法

反算法的基本假设为：①土是均质的，其单位容重已知；②斜坡地形剖面能准确定义(确定)，即地形线已知；③实际滑面几何形态已知；④作用在实际滑面的孔隙水压力已知。采用传递系数法对旁多滑坡主剖面进行了反演分析，根据旁多滑坡的变形现状，滑坡处于暂时稳定，Fs取1.0～1.05，旁多滑坡由于无统一地下水水位线，未考虑水位。根据稳定性计算与分析，滑带土抗剪强度参数反算分析结果见表2。

表2 滑带土抗剪强度参数反算分析结果

3.3 类比法

依据滑带土所处工程地质环境的相似性，也可应用工程类比的方法选取滑带土抗剪强度参数。比较全国各地类似地质条件的滑坡滑带土的强度指标表3。

表3 各地滑带土计算强度指标经验数据表

4 旁多滑坡滑带抗剪强度参数建议

滑带土抗剪强度参数的选取既依赖于试验成果和合理的分析计算，同时也需要依据边坡的实际地质条件，做出合理的判断分析。室内外试验成果是确定滑带土抗剪强度参数的基础。由于试样的制备、试验设备等多种因素的影响，使得整个试验成果不一定能反映边坡地质实际。因此需要对所研究的滑坡周围相似成因的其他滑坡，采用工程类比的方法进行参数取值，并结合反算分析法计算抗剪强度参数，最后结合边坡所存在的现状去确定滑带土抗剪强度参数。在勘察中，查明旁多滑坡是有明显变形但暂时稳定的滑坡，因此滑带土抗剪强度参数应根据这个特性来综合确定。综合以上各种实验数据，旁多滑坡滑带土抗剪强度参数建议值，见表4。

表4 旁多滑坡滑带土抗剪强度参数建议值

5 结论

旁多滑坡滑带抗剪强度的大小及其变化，直接影响到滑坡的稳定性评价，关系到采用治理措施的有效性，是滑坡稳定分析和治理工程设计的最基本、最重要参数。滑带土室内试验结果、反分析值及类比法三大类方法确定的滑带抗剪强度参数值，差异较大，不能以其中一种手段确定整个滑坡的滑带土抗剪强度参数。应综合分析对比各参数值的差异内因，从而科学的确定建议值。实际应用时,采用科学合理的室内实验、反算分析法、类比法等综合多种方法评估滑带土的强度参数被证明是有效的途径。

［1］张倬元，等.工程地质分析原理［M］.北京:地质出版社.

［2］工程地质手册［M］.北京：中国建筑工业出版社.

［3］李智毅，王智济，杨裕云.工程地质学基础［M］.武汉：中国地质大学出版社，1990.

［4］旁多水利枢纽可性行研究报告［R］.中水东北勘测设计研究有限责任公司，2009.