山西某滑坡稳定性评价

李玉来　张　健　李晓丹

(1.山东信发集团有限公司，山东茌平　252100; 2.河北建设勘察研究院有限公司，河北石家庄　050000)

山西某滑坡稳定性评价

李玉来1张健2李晓丹2

(1.山东信发集团有限公司，山东茌平252100; 2.河北建设勘察研究院有限公司，河北石家庄050000)

摘要:介绍了某滑坡所在区域的地质环境条件，阐述了该滑坡的基本特征及其形成机制，并采用有限元数值模拟及极限平衡法，对滑坡的稳定性进行了评价分析，指出该滑坡为典型的推移式滑坡，主滑段、抗滑段比较明显。

关键词:滑坡，形成机制，稳定性，数值模拟

0　引言

滑坡位于山西省一拟建厂区南侧，滑坡前部即为厂区道路及厂房，在厂区兴建前，由于在滑坡区倾倒土方，导致滑坡发生明显滑动，部分滑体滑至厂区拟建道路之上，严重威胁厂区的财产安全及员工的生命安全。

1　滑坡区地质环境条件

1.1地形地貌

场区属低中山沟谷地貌，相对高差小于100 m;滑坡区域分布有大量人工填土，填土的堆积时间为2年～3年，主要以全风化泥岩、砂岩碎屑为主，混黄土，无植被覆盖。

1.2地层岩性

场区地层主要为二叠系呈互层状的泥岩、砂岩和黄土状粉质黏土及填土，现将其分述如下:

1)人工填土。

①填土( Qml4)，杂色，稍湿，稍密，由黄土和全风化泥岩及砂岩碎屑组成，为机械回填。

2)第四系地层。

②层黄土状粉质黏土( Qeol4)，褐黄色，硬塑状态，土质较均匀，具大孔隙，干强度及韧性低。

3)二叠系岩层。

④1层强风化泥岩( Ps2)，紫红色或灰绿色，泥质结构，薄～中厚层状构造，节理十分发育，岩体较破碎，岩芯主要呈短柱状，局部呈碎块状，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

④2层强风化砂岩( Ps2)，浅灰色，泥质结构，中～厚层状构造，成分以长石为主，节理十分发育，岩体较破碎，岩芯主要呈短柱状，局部呈碎块状，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

⑤1层中风化泥岩( Ps2)，紫红色或灰绿色，泥质结构，薄～中厚层状构造，节理较发育，岩体较完整，岩芯短柱状至长柱状，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

⑤2层中风化砂岩( Ps2)，浅灰绿色，泥质结构，中～厚层状构造，成分以长石为主，节理较发育，岩体较完整，岩芯短柱状至长柱状，岩体基本质量等级为Ⅳ级。

1.3地质构造与地震

滑坡区地处晋中多字形构造体系中部，距离最近的构造形迹为仁义断层，位于滑坡区东南约2.0 km，断层总体走向北东东—南西西，呈似“S”形延伸，据区域资料，该断层为非全新活动断层。

根据现场实测地层产状数据，本项目场地内基本为单斜地层，实测倾向为165°～190°，倾角一般为20°～45°。

场地抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。场地土类型为中软土和中硬土场地土，建筑场地类别为Ⅱ类。

1.4水文地质条件

滑坡区主要接受降水补给，水量总体随季节变化明显，顺斜坡顶部向下部排泄。区内地下水类型为第四系松散孔隙水，地下水主要接受大气降水入渗补给和地表水渗漏补给。

2　滑坡基本特征及形成机制

2.1滑坡基本特征

滑坡地段位于典型的低洼区，滑坡两侧地形较为突兀，且两侧边坡为基岩，低洼区前期经过人工回填，滑坡边界主要根据地形及填土分布范围确定，滑坡平面形态呈圈椅状，平均长约120 m，宽约100 m，面积约12 000 m2，滑坡体厚约2.0 m～14.4 m，滑坡方量约10万m3，主滑方向0°(见图1)。

图1　滑坡平面图

勘查阶段滑坡变形主要集中在滑坡后缘，表现为平行的拉张裂缝，引起滑坡坡面错落、错位、分块坍塌，出现滑坡台阶，滑坡无明显前缘剪出口，滑坡处于强变形阶段，勘查时各勘探点无明显的滑动面的揭露。

滑坡滑体铅直厚度为2.0 m～14.4 m，主要为人工填土及黄土状粉质黏土，厚度变化较大，部分不连续。

滑坡可能形成两个滑床分别为填土内部及二叠系呈互层状的泥岩、砂岩。填土滑床密实度差，稍密，透水性好;基岩滑床形态横向上微有起伏，总体左侧低，右侧高，纵向上后部较陡，中前部稍缓，为推移式土质滑坡(见图2)。

2.2滑坡形成机制

1)滑坡上覆人工填土，力学性质较差，下伏基岩为强风化泥岩，在剖面形态上，基岩与填土界面前缓后陡，滑坡中、前段为阻滑段，后段为下滑段，为滑坡的发生奠定了基础。

2)滑坡区北侧为正在建设的铝厂，治理区北侧工程活动产生的废弃土堆放到斜坡中上部，造成斜坡上方不恰当地加载，这一“力源”促使斜坡变形破坏。

3)坡脚处恰为新建铝厂厂内道路，修建道路过程中将坡脚削方，形成临空面，加速了诱发滑坡的速率。

图2　滑坡典型剖面图

4)滑坡区地形低洼，为天然的汇水区，强降雨后汇集的雨水渗入疏松的填土内部，使得滑体重力陡增，下滑力增大;雨水渗入滑体使得滑带处土体抗剪强度降低，抗滑力减小，此消彼长，形成滑坡。

3　滑坡稳定性评价

根据滑坡的形成机制，采用有限元数值模拟及极限平衡法对其进行稳定性评价。

3.1计算参数

结合勘查报告得出，滑体土体的天然重度γ=18.5 kN/m3，滑体的饱和重度γw= 20.5 kN/m3;滑带土体天然重度γ= 18.5 kN/m3;饱和重度γw=20.5 kN/m3。滑带土抗剪强度参数取值见表1。

表1　滑带土抗剪强度参数取值表

3.2计算工况

滑坡稳定性计算工况为工况Ⅰ:自重，稳定安全系数1.15;工况Ⅱ:自重+暴雨，稳定安全系数1.10;工况Ⅲ:自重+地震，稳定安全系数1.10。

3.3数值模拟

基于phase2软件的有限元法，根据滑坡典型剖面建立二维有限元模型，分别定义滑坡不同岩(土)层的材料参数，计算得出滑坡的应变和塑性区等结果，对得到的图形和数据进行分析，得出该边坡的破坏模式及稳定性(见图3～图14)。

模型采用有限元单元划分方式为三角形划分，约束条件:模型上部无约束条件，左右边界约束水平位移，底部边界固定。

根据计算结果，滑坡体存在填土内部面及岩土界面滑动面。

坡顶首先出现松动，并在后缘产生一定的张拉裂缝，上部滑面(岩土界面)形成，并将滑坡推力传递给中部及下部滑体，下部滑体受到巨大的剪切力，从而导致下部滑体出现剪切破坏，滑坡沿岩土界面滑动面形成。

由于填土力学性质较差，滑坡后缘出现裂缝，并向下滑动，受地形影响，滑坡中部为陡坎，且滑体较薄，滑坡极易剪出，形成填土内部滑动面。

图3　滑坡岩土界面滑动塑性区（天然工况）

图4　滑坡岩土界面滑动剪应变（天然工况）

图5　滑坡岩土界面滑动塑性区（暴雨工况）

图6　滑坡岩土界面滑动剪应变（暴雨工况）

图7　滑坡岩土界面滑动塑性区（地震工况）

图8　滑坡岩土界面滑动剪应变（地震工况）

图9　滑坡内部滑动塑性区（天然工况）

图10　滑坡内部滑动剪应变（天然工况）

图11　滑坡内部滑动塑性区（暴雨工况）

图12　滑坡内部滑动剪应变（暴雨工况）

图13　滑坡内部滑动塑性区（地震工况）

图14　滑坡内部滑动剪应变（地震工况）

滑坡为典型的推移式滑坡，滑体后部先出现失稳破坏，并出现局部张拉裂缝，剩余下滑力的转移导致滑体前部出现剪切破坏，并在滑体中部出现破坏。

4　结语

本文利用数值模拟对滑坡的破坏模式进行了验证，证明滑坡确实存在内部滑动面及岩土界面滑动面，滑坡为典型的推移式滑坡，主滑段、抗滑段比较明显。

参考文献:

［1］张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理［M］.北京:地质出版社，1994.

［2］DZ/T 0219—2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范［S］.

［3］允志彬，梁冰心.某公司滑坡地质灾害勘查报告［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

作者简介:李玉来(1979-)，男，工程师

收稿日期:2015-11-26

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0079-02

中图分类号:P642.22

文献标识码:A