大河坝移民安置点后背高边坡稳定性计算

2014-04-26任红太

陕西水利 2014年3期

关键词：土条河坝后背

任红太

（陕西省水利电力勘测设计研究院勘察分院陕西咸阳 712000）

1 工程概况

陕西省引汉济渭工程大河坝移民安置点位于佛坪县大河坝镇以西，地貌单元为子午河右岸山前斜坡，地势起伏较大，高程520m～560m，相对高差40m左右。岩性为粉质壤土，灰黄色，夹有碎石，结构疏松，潮湿。

大河坝安置点后背斜坡相对高差约40.0m，斜坡表面阶梯式农田台坎高度2m～3m，宽度15.0m～45.0m左右，坡面平均倾角15°～20°。斜坡主要由坡洪积的粉质粘土组成，厚5m～13m，斜坡整体基本稳定。

2 高边坡稳定性分析

移民安置点地形必需整平，因此施工中将斜坡两个台阶开挖平整，台阶高5m～9m，台坎单级坡比1∶0.75～1∶1，使后背形成一高边坡形态。由于陕南降水较多，遇到暴雨下渗，土体坡浅层迅速达到饱和状态，坡面形成地表径流，对坡面造成冲刷，而且重度增加，下滑力增大；同时雨水渗入坡体内部时，粉质壤土抗剪强度又因含水率增加而急剧下降；再加之坡体开挖造成上部土体失去坡脚受力支撑点，导致边坡失稳下滑。

3 高边坡稳定性分析计算

根据勘察资料，大河坝移民点位于斜坡之上，其下伏基岩随地形起伏；距移民点后80m为基岩山体，移民点处基岩埋深约5m～7m，如遇雨水，将会沿基岩面滑动。本次边坡的稳定性计算采用推力传递系数法进行计算。

3.1 剩余推力法的基本理论

基于极限平衡原理的不平衡推力传递系数法在滑坡工程实践中应用得最多，也叫剩余推力法。其按折线滑动面将土体分成条块，而假定条块间力的合力与上一条土条底面平行，如图1所示，根据各分条力平衡条件，逐条向下推求，直到最后一条土条的推力为零。

对于一土条，分别取垂直及平行土条底面方向力的平衡，有：

表1 大河坝高边坡边界条件综合表

表2 土的物理力学性质实验成果汇总表

同样根据安全系数定义和莫尔-库伦破坏准则，有：

式中ψi称为传递系数，以下式表示

剩余推力法计算步骤：不平衡推力法计算时，先假设Fs=1，然后从坡顶第一条开始逐条向下推求Pi，直至求出最后一条的推力Pn，Pn必须为零，否则要重新假定Fs，进行试算。另外，因为分条之间不能承受拉力，所以任何土条的推力Pi如果为负值，此Pi不再向下传递，而对下一土条取Pi-1为零。

3.2 边坡的边界条件

大河坝高边坡的边界条件见表1。

3.3 边坡稳定计算物理力学参数的选择

工程区地质勘察土层物理力学指标统计成果如表2。

（1）参数反演

目前斜边整体上处于稳定状态，反演分析时选用大河坝后背边坡体为实体模型，枯雨季节处于整体稳定状态，稳定系数大于1.0；连续暴雨期间高边坡将发生变形，地表产生拉张裂缝，其稳定性降低，将产生滑塌。根据《工程地质手册》中有关规定，可以假定连降暴雨工况时该边坡处于临界状态，其稳定系数为1.0。根据滑带土室内实验成果确定滑动面的C值，反求φ值。反演分析模型见图2。

（2）反演成果

这里主要是通过对滑坡安全系数Kc进行大量计算，并通过滑坡安全系数Kc对比分析滑带土力学参数的选定。根据上述模型得到的参数反演成果见表3；根据参数反演的结果所做的Kc-φ-C关系曲线见图3。