安徽省池州市新龙村畈章组滑坡稳定性分析与趋势预测

姬淑丽

(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院,蚌埠　233000)



安徽省池州市新龙村畈章组滑坡稳定性分析与趋势预测

姬淑丽

(安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院,蚌埠233000)

摘要：新龙村畈章组滑坡具有典型第四系松散层滑坡特征，采用传递系数法对地质界面(现状滑面)稳定性进行定量分析和评价，采用简化毕肖普法(最适应碎石类土质边坡)自动搜索滑坡的可能滑面(固定最危险滑面可能的出、入口)，对稳定性进行复核计算和评价，进而对其发展趋势进行预测。

关键词：滑坡;传递系数法;简化毕肖普法;稳定性;趋势

1滑坡概况

新龙村畈章组滑坡位于安徽省池州市贵池区梅龙街道办事处新龙村畈章组。该滑坡发生最初时间为2002年8月，由于切坡建房，在强降雨的作用下发生滑动，毁房5间，造成财产损失10万元，未造成人员伤亡，堵塞X009县道交通。随后每年汛期都有下滑现象，该滑坡规模为小型(图1)。

2滑坡体结构特征

根据滑坡体的变形特征、滑动方向等要素，梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡分为两个滑坡。但两个滑坡体的物质来源、滑体物质组成以及地层层序等要素及形成机制大致相同，滑坡的成因相关。Ⅰ号滑坡宽度47 m，为已发生滑动；Ⅱ号滑坡宽度约240 m，为潜在的滑坡隐患点，现状未发现有明显变化的变形迹象，仅斜坡前缘由于切坡建房引发崩塌，其宽度16 m，方量约30 m3。现主要对Ⅰ号滑坡进行描述分析。

图1　新龙村畈章组滑坡

滑坡体所在山体坡向为110°，坡度为13°～40°。滑坡体的岩性为第四系残坡积土，呈松散状，基岩由中粒石英二长岩和泥盆系上统五通组砂岩组成。滑坡体主滑动方向为106°，滑动面倾角为12°～15°，埋深为3～8 m，呈长舌形。滑坡体具有明显的后缘，滑坡后缘壁高1～4 m，呈长舌形，长240 m，沿后缘有1条裂缝，宽1～5 cm；滑坡体上有多条横向裂隙，有4个滑坡平台；滑坡前缘有滑坡堆积体，长约30 m，宽约47 m。整个滑坡长256 m，宽50 m，厚3～8 m，面积约为12 404 m2，体积约为48 500 m3，滑坡特征见表1。对滑坡体土体共做4次大体积重度试验，滑坡体土体天然重度18.93 kN/m3，干重度16.63 kN/m3。

表1　滑坡特征一览表

3滑坡推力计算及稳定性评价

根据勘查期间的调查监测及访问当地居民：Ⅱ号滑坡近几年未发现有变形现象，在目前的天然状况下是处于基本稳定状态；Ⅰ号滑坡坡面上有多条新增横向裂隙，说明滑坡处于稳定性差状态。

在未来的强降雨或连续降雨的作用下，滑坡体在强降雨或连续降雨作用的影响下加剧变形从而产生变形破坏，对坡体下方民房、道路、人民群众的生命财产安全造成威胁和危害。

3.1计算模型与工况

3.1.1计算模型

据前述以及各勘探剖面形状，梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡现状滑面形态长舌形，根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)的相关要求并结合该滑坡的特点，采用传递系数法对地质界面(现状滑面)稳定性进行定量分析和评价，采用简化毕肖普法(最适应碎石类土质边坡)自动搜索滑坡的可能滑面(固定最危险滑面可能的出、入口)，对稳定性进行复核计算和评价。

3.1.2荷载组合与计算工况

3.1.2.1荷载组合

根据勘查成果，作用在梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡上的荷载有：坡体自重、地下水渗透压力。

(1) 坡体自重

在天然状态下，坡体自重按地下水以上按天然重度和地下水位以下土体的饱和重度之和计算。据当地水文气象资料及滑坡岩性组成的实际情况，在连续降雨或暴雨条件下，坡体自重按地面以下2 m内按天然重度和以下土体的饱和重度之和计算。

(2) 渗透压力

据梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡岩性组成、渗透性等实际情况，滑坡体内含水、在滑坡体渗透系数大于1×10-7m/s，根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T 0218-2006)第12.4.5条的相关规定，在滑坡稳定性计算时对该力需作考虑。

综上，梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡稳定性计算所涉及的力主要为两类：坡体自重与地下水渗透压力。

3.1.2.2计算工况与抗滑稳定安全系数的确定

综合分析梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡岩土体特征及其可能承受的各种荷载，确定此次滑坡稳定性计算的两种计算工况及其荷载组合。

梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡潜在危害程度较严重，防治工程安全等级属于三级，根据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)与《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T 0218-2006)的有关规定，综合确定出各计算工况的抗滑稳定安全系数，详见表2。

表2　滑坡稳定性计算工况与荷载组合

3.2计算方法与参数选取

3.2.1计算方法

(1) 传递系数法

滑坡(潜在)滑面形态呈折线形，采用传递系数法对其稳定性进行定量分析计算。

传递系数法的计算公式如下：

其中,

Rn=(Wn((1-γU)cosαn-Asinαn)-RDn)tanφn+CnLn

Tn=Wn(sinαn+Acosαn)+TDn

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1

TDi=γwhwLicosαisinβicos(αi-βi)

RDi=γwhwLicosαisinβisin(αi-βi)

式中，Kf为稳定性系数；Wi为第i计算条块自重与建筑等地面荷载之和(kN/m);Ci为第i条块内聚力(kPa);φi为第i条块内摩擦角(°);Li为第i条块滑动面长度(m);αi为第i条块滑面倾角(°)，反倾时取负值；βi第i条块地下水流向，一般情况下取浸润线倾角与滑面倾角平均值(°)，反倾时取负值；A为地震加速度(单位：重力加速度g);ψj为第i块段饿剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数(j=1);RDi为第i条块地下水渗透压力产生的垂直滑面分力(kN/m);TDi为第i条块地下水渗透压力产生的垂直滑面分力(kN/m);γw为水的容重(kN/m3);γu为孔隙压力比。

(2) 简化毕肖普法

由于滑坡深部破裂面或滑动面尚未贯通，依据滑坡的水文地质、工程地质、岩土体结构特征(以含块石粉质粘土和碎石土为主)以及已出现的变形破坏迹象等具体条件以及《建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)》第5.2.1、5.2.2条的规定，宜根据滑坡体最后一条裂缝采用圆弧滑动法搜索最危险滑面，评价变形体的稳定性。根据变形体最后一道裂缝位置给定潜在圆弧滑移面的入口范围，根据地质剖面的可能出口范围，计算分析软件搜索最危险滑面。

稳定性计算：

其中:

孔隙水压力Nwi=rwhiwLicosαi,即近似等于浸润面以下土体的面积hiwLicosαi乘以水的容重rw；

渗透压力产生的平行滑面分力TDi:

TDi=Nwisinβicos(αi-βi)

渗透压力产生的垂直滑面分力RDi:

RDi=Nwisinβicos(αi-βi)

Wi为第i条块的重量(kN/m)；Ci为第i条块内聚力(kPa)；φi为第i条块内摩擦角(°)；Li为第i条块滑面长度(m)；αi为第i条块滑面倾角(°)；βi为第i条块地下水流向(°)；A为地震加速度(重力加速度g)；Kf为稳定系数。

若假定有效应力

其中γu是孔隙压力比，可表示为：

3.2.2计算剖面

根据梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡的实际情况及本次勘查工作的剖面布置情况，取勘探剖面1-1′作为梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡稳定性计算的剖面(图2)。

图2新龙村畈章组滑坡稳定性计算剖面

3.2.3计算参数

计算参数根据取样室内土工试验成果、参数反演以及相似工程地区经验值综合确定。

(1) 滑坡岩土体物理参数取值

梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡体为残坡积碎石土组成，其物理参数值由现场原位测试和室内土工试验综合确定(表3)。

表3　滑坡岩土体天然重度及饱和重度取值表

(2) (潜在)滑带土抗剪强度(c、φ)

梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡现状滑动面为土石分界面，滑带土以残坡积碎石土为主。根据取样室内试验及反演计算并参考地区经验数据，综合确定其抗剪强度值见表4。

表4　潜在滑带土抗剪强度取值表

注：根据取样室内试验及反演计算并参考地区经验数据综合确定。

(3) 计算条块尺寸

各剖面计算条块的几何尺寸均利用比例尺为1∶200的计算剖面图在计算机上直接读取。

3.3滑坡稳定性计算与结果评述

3.3.1稳定性计算

根据上述计算模型、计算方法、计算参数等，利用理正分析软件对梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡体在不同工况条件下的稳定性进行计算，计算剖面的稳定性计算结果列于表5。

表5　　　　梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡稳定性

3.3.2稳定性计算结果评述

根据相关规范，滑坡稳定性状态按其稳定性系数分为4级(表6)。

表6　滑坡稳定状态分级标准

注：Fst为滑坡稳定性安全系数。

根据对梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡灾害体稳定性进行判定，结果为工况1：天然条件下为欠稳定;工况2：暴雨的情况下为不稳定状态。梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡的稳定性受降雨影响非常明显。

上述结果与梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡现状基本稳定的宏观结论是相符的，也与滑坡体的变形破坏趋势宏观预测是相符的，从而也印证了上述稳定性定量判断的正确性。

3.4滑坡推力计算

3.4.1推力计算方法

按传递系数法计算滑坡的推力，计算公式如下：

Pi=Pi-1×ψ+Ks×Ti-Ri

其中,下滑力Ti=Wi(sinαi+Acosαi)+γwLicosαisinβicos(αi-βi);

抗滑力

Ri=(Wi(cosαi-Asinαi)-Nwi-γwhwLicosαisinβisin(αi-βi))tanφi+CiLi；

或Ri=(Wi((1-γu)cosαi-Asinαi) -γwhwLi)tanφi+CiLi；

传递系数ψ=cos(αi-1-αi)-sin(αi-1-αi)tanφi；

孔隙水压力Nwi=γwhwLicosαi,即近似等于浸润面以下岩土体的面积hwLicosαi乘以水的容重γw；

渗透压力产生的平行滑面分力TDi=γwhwLicosαisinβicos(αi-βi)；

渗透压力产生的垂直滑面分力RDi=γwhwLicosαisinβisin(αi-βi)。

圆弧滑面滑坡推力计算公式如下:

对剪切而言：

Hs=(Ks-Kf)/Ks×∑(Ti×cosαi)

对弯矩而言：

Hm=(Ks-Kf)/Ks×∑(Ti×cosαi)

式中，Hs、Hm为推力(kN)；Ks为设计的安全系数；Ti为条块重量在滑面切线方向的分力(kN)。

3.4.2推力计算结果

根据上述方法，采用稳定性计算剖面对其进行条分，不同工况条件下灾害体推力的计算结果见表7。

表7　　　　梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡

4趋势预测

综上所述，梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡的滑坡体为第四系残坡积碎石土，结构松散，滑坡前缘、中部雨季有渗水现象，还存在残留滑坡体的进一步滑动破坏。在强降雨的作用下，滑坡有可能复发。

梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡目前处于欠稳定状态，考虑在强降雨的作用下，滑坡为不稳定，滑坡可能溜滑，这将会直接影响到坡脚居民和X009道路。

梅龙街道办事处新龙村畈章组滑坡威胁到坡脚处9户28人和34间房屋和X009县道。一旦滑坡失稳破坏必将造成人民生命财产和过往行人、车辆损失，这必将对和谐社会的稳定产生较大影响，可见该滑坡的危害性较大。

由于已发生的滑坡南侧地质条件、人类工程活动一致，边坡高3～7 m，未进行护坡处理，坡下民房距坡1～2 m，潜在滑坡(不稳定斜坡)潜在威胁坡脚处16户64人和64间房屋。

5结语

根据前述滑坡的稳定性分析及滑坡的发展趋势预测，对滑坡采取及时合理的防治工程措施是必要的，主要从防治工程经济效益、社会效益和环境效益三方面分析。

5.1经济效益评估

根据估算，滑坡一旦发生将造成的直接经济损失456万元左右，估计的滑坡治理经费约300万元左右。

5.2社会效益评估

滑坡威胁着滑坡前缘9户28人和34间房屋和过往行人车辆的生命及财产安全，滑坡发生将直接威胁滑坡区村民的生命财产安全。因此，尽快对该滑坡进行必要的工程治理，除了可以保障当地居民的生命财产安全外，对人民安居乐业、社会秩序稳定将产生积极的作用。

5.3环境效益评估

对滑坡采取支挡、护坡及排水沟工程措施进行治理后，有助于改善该区的地质环境和生态环境。

排水沟建成后地表水的冲刷力大大减小，沟蚀减轻；滑坡稳定后不再松动滑体土，能有效地防治水土流失，保护和改善生态环境。

治理后滑坡将不再威胁当地居民生命财产安全，解除了当地居民的后顾之忧，改善居住环境，有利于当地居民的安定。

总之，滑坡治理后，将有效地保护和改善滑坡区的生态环境，大大地改善和提高当地居民的生活环境，功在当代，利在千秋。

参考文献

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CHIZHOU IN ANHUI PROVINCE FOR TRANSSHIPMENT NEOSAURUS VILLAGE GROUP OF LANDSLIDE STABILITY ANALYSIS AND TREND PREDICTION

JI Shu-li

(Anhui Provincial Bureau of Geological Prospecting in the First Hydrogeological and Engineering Geological Exploration Institute,Bengbu233000,China)

Abstract:Transshipment neosaurus village group has a typical quaternary loose bed landslide characteristics, using transfer coefficient method make stability of quantitative analysis and evaluation for eological interface status (sliding surface), using the simplified bishop method (the adaptation of gravel soil slopes) automatic search landslide’s possible sliding surface (fixed perhaps the most dangerous sliding surface, the entrance, the exit), to check the stability calculation and evaluation, and its development trend will be predicted.

Key words：landslide; transfer coefficient method; simplified bishop method; stability; trends

作者简介：姬淑丽(1988-)，女，助理工程师，长期从事水文地质、工程地质、环境地质相关工作。E-mail:jishuli@yeah.net

中图分类号：P642.22

文献标识码：A

收稿日期：2016-01-04改回日期：2016-02-17

文章编号：1006-4362(2016)01-0008-05