泾阳南塬边坡稳定性理正模拟分析

王文胜

(西北大学地质学系，陕西 西安710069)

泾阳南塬位于陕西省泾阳县境内的泾河右岸，是渭北黄土台塬的组成部分。横跨太平、蒋刘、高庄三个行政乡，东西长达27.1 km。该区地形高差大，坡度陡斜，直接以陡坡形式与泾河漫滩相接，加之泾河不断侵蚀，在人类工程活动密集地带，常发生崩岸型滑坡，对当地人民的生命财产造成较大威胁。

1 研究区概况

1.1 地形、地貌及地层结构特征

泾阳南塬属于黄土台塬地貌，出露的地层为典型的风成黄土—古土壤序列。塬边地貌单元不同，地层出露的厚度也不同，以五级阶地出露的地层最厚。

此外，该区黄土覆盖较厚，上部厚约10～15m的上更新统马兰黄土与其下伏的中更新统离石黄土是组成塬体的主要物质。塬面高程为420～490m左右，微向西南倾伏。塬北侧由于长期受到泾河的强烈侧蚀，形成了高为50～90m的陡峻斜坡。以太平乡的寨头村为界，泾阳南源从太平乡枣坪村至高庄乡长约27.1 km的塬边斜坡可分为上下游两段。上游段(即西段)为泾河四级黄土堆积阶地经后期强烈的侧蚀而形成的陡坡。底部出露的土层一般为第五层古土壤(S5)或第六层古土壤(S6)，相对高差为50m左右，坡度为45°～70°。下游段(即东段)为五级黄土堆积阶地被强烈侧蚀而形成的陡坡，底部一般出露第九层(S9)或第十层古土壤(S10)，相对高差为60～90m，坡度为45°～70°。这两级阶地均为嵌入式黄土堆积阶地，下部土层埋入河漫滩相堆积。

1.2 水文条件

1.2.1 地表水

区内地表河流主要是穿越渭北黄土台塬的泾河。泾河发源于宁夏回族自治区泾源县老龙潭，为渭河的一级支流。泾河河道深切，蜿蜒曲折，曲折系数为1.6，平均比降为2.5‰。泾阳南塬处在泾河的下游。

1.2.2 地下水

塬区资料表明，泾阳南塬的地下水属潜水类型。在塬区储存于黄土层中，而在河谷地带储存于冲积层中，为中等富水区。地段不同，地下水的储存层位和埋深也不同。在上游段，潜水一般储存在第五层黄土(L5)中，其下的第五层古土壤(S5)起到了隔水层的作用，埋深约为40.50m。在塬边，地下水一般从第五层古土壤顶部浸出，见图1，形成明显的潮湿条带。在下游段，地下水埋深较大，约50～70m。第九层黄土(L9，即第一粉砂层)是主要含水层，也是源边地下水排出的主要层位。

图1 太平四级阶地地下水从S5出露

2 模拟分析

理正模拟用的是极限平衡法中的瑞典条分法(图2)，又称弗伦纽斯条分法，其基本假设有以下几点:①滑面为圆弧面;②垂直条分;③每一分条两侧所受合力为零;④所有分条的安全系数均相同。所以，瑞典条分法是条分法中最古老、最简单的一种方法。

图2 瑞典条分法

利用理正软件中的边坡稳定分析模块进行数值模拟，各层参数设置如表1。

其中，定义L9下底面为零参考面，向上为正，向下为负;S7、L8、S8、L9各项参数由试验得到，S7以上土层视为单一土层，参数值为查阅资料大致取的平均值。现场踏勘发现L9部分出露地下水，故地下水位线设置为穿越地层L9;模拟的条件是输入с、φ值，自动搜索最危险滑面并得出该滑面的稳定性系数K，模拟结果如图3。

表1 瑞典条分法数值模拟各项参数

图3 理正模拟结果图

自动搜索出最危险滑面的稳定性系数K=0.451。由于瑞典条分法忽略了条间力的相互作用，不能满足所有的静力平衡条件，得出的安全系数一般比其它严格的方法小10%～20%;尤其是在圆弧圆心角较大，并且有孔隙水作用时，得到的K值可能比其它严格的方法小一半。

假定该滑面的K=1，在此条件下模拟出相应土层的с、φ值如表2。

表2 K=1时理正数值模拟得出的с、φ值

3 结语

(1)通过野外实地踏勘和模拟分析，得出泾阳南塬黄土滑坡的形成主要是地表水和地下水共同作用的结果。

(2)由表2可知，当K=1时，各土层的内摩擦角φ随着粘聚力с的增加逐渐降低，直到减小为零。将表2绘制在一张图中，如图4，可以清楚的看到二者具有很好的线性关系。

图4 粘聚力С与内摩擦角φ关系

[1]吉茂林.某滑坡的成因机制及处理措施的探讨[J].地下水.2010，32(1):143 －145.

[2]郭乐，王家鼎，刘涛.地震诱发黄土滑坡稳定性评价中的不平衡推力法[J].地下水.2009，31(3):102－103.

[3]秦凤艳等.黄土滑坡防治措施研究[J].地下水.2008，30(1):83－85.

[4]雷祥义.陕西泾阳南塬黄土滑坡灾害与引水灌溉的关系[J].工程地质学报.1995，3(1).

[5]范立民，岳明，冉广庆.泾河南岸崩滑型滑坡的发育规律[M].中国煤田地质.2004，1004－9177.