某浅层碎石土滑坡稳定性分析及治理措施研究

亓兆伟 付茂盛

(华北地质勘查局五一四地质大队，河北 承德 067000)



某浅层碎石土滑坡稳定性分析及治理措施研究

亓兆伟 付茂盛

(华北地质勘查局五一四地质大队，河北 承德 067000)

以兴隆县某滑坡工程为背景，基于PLAXIS大型岩土工程有限元设计计算软件，构建了滑坡体有限元网格模型，对滑坡体的塑性区、剪切应变增量、总位移量等进行了分析，指出在实地条件允许的情况下宜优先采用削方减载进行滑坡治理，其次为支挡措施，可为同类的滑坡体治理提供一定的技术参考。

滑坡，数值计算，剪切应变，总位移量，PLAXIS，塑性区

0 引言

滑坡是斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移地质现象。滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致，滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失，有的甚至是毁灭性的灾难。我国是一个地质灾害频发的国家，国土的70%为山区，地形地质条件复杂，是世界上滑坡地质灾害严重的国家之一[1]，滑坡的形成受内部静态物质因子和外部动态诱发因子的共同影响[2]。如降雨、地震、人工开挖边坡山体等为外部动态诱发滑坡体发生的因素，许多学者针对特种类型的滑坡或特种降雨参数条件下，对降雨作用下的滑坡应力应变演化规律方面进行研究，本文以兴隆县半壁山镇驴叫村4组上房子滑坡体为工程实例，主要研究高陡坡面滑坡体的变形规律，并对治理措施进行研究，可以为同类的滑坡体治理提供技术参考。

1 滑坡体概况

滑坡体位于山体植被较发育的山上，由于村民在山上种植栗子树，破坏了原始山体的植被。根据现场实地调查，滑坡处山坡高差约50 m，滑体自然坡度约60°～70°，主滑方向68°，由西向东北滑动。滑坡体长约94 m，宽287 m，厚一般为2 m～3.0 m，滑坡面积约45 300 m2，体积约11.32×104m3。根据DZ/T 0218—2006滑坡防治工程勘查规范滑坡分类，本滑坡属于碎石土大型浅层滑坡。

2 基本发育特征

兴隆县半壁山镇驴叫村4组上房子滑坡的发育现状和形成特点，滑坡为一新滑坡。滑坡后壁出现小位移错动。滑坡纵长94 m，横向平均宽度200 m，面积45 300 m2，滑体平均厚度2.5 m，滑坡体积11.32×104m3，其主滑方向为68°。

2.1 滑坡体发育特征

滑坡后壁、侧壁较明显，滑坡体自然坡度较缓，在雨季滑坡表层及前缘常有蠕滑发育。滑坡体主要为粉质粘土夹砂白云质灰岩岩块，滑坡体土体含水量大，塑限较高，土体多呈软塑～可塑状，局部有冲沟，滑坡体上存在错台高约1.5 m，将滑坡分为两级，上面一级以蠕滑为主，下面以溜滑为主；滑面基本为岩土分界面，滑床为风化的白云质灰岩。根据调查情况，本滑坡天然状态下整体处于基本稳定状态，每年雨季均发生变形滑动。

2.2 灾害体物质组成与结构

1)滑体物质组成及结构特征。

滑坡前部崩滑区松散堆积体均为碎块石土，后部变形区变形体滑体为表层的坡洪积层，其物质组成自上到下分别为：耕植土厚度0.3 m～0.5 m，粉质粘土夹碎块石，厚2.0 m～3.0 m,褐黄色，土石比为3∶7～4∶6，碎块石岩性为白云质灰岩、板岩等，碎石粒径一般为5 cm～15 cm，少量块径达0.5 m，块石呈棱角状或次棱角状，中～强风化，骨架结构充填粉质粘土，土干～稍湿～湿，可塑～硬塑。土体结构表层较松散、下部稍密～中密。

2)滑面(带)结构特征。

滑坡区无明显滑带，可能存在的潜在滑动面为土岩界面和土体分层界面(坡洪积碎石土和洪积碎块石土界面)，因此，其潜在滑动面滑坡物质组成及结构特征与滑体土基本相同。

3)滑床物质组成及结构特征。

潜在滑动面均为土岩接触面，滑床白云质灰岩，抗风化能力较差，岩层为倾向北东的单斜岩层。强风化～中风化白云质灰岩，裂隙较发育，岩块较破碎。

2.3 基本运动特征

据勘查资料，滑坡可见变形破坏的痕迹，主要表现在地面拉裂、局部崩滑等现象。该滑坡在7·12强降雨作用以及近期降雨季节到来，变形特征较为明显。变形主要表现为前部滑坡区的崩滑、张拉裂缝发育和后部变形区的张拉裂缝发育。

3 计算参数及剖面选取

通过现场实地勘查选取滑坡体典型计算剖面进行滑坡体稳定性的分析，计算剖面如图1所示。

再经过现场实地挖探坑进行勘察和室内剪切试验，结合以往的勘查工作获得岩土力学参数，如表1所示。

4 有限元网格模型的建立

基于PLAXIS大型岩土工程有限元设计计算软件，构建有限元网格模型，模型尺寸长237 m×高35 m，节点数4 513个,如图2所示。

表1 滑带土抗剪强度参数取值统计表

5 滑坡体失稳模拟破坏趋势分析

5.1 塑性区分布

现状坡塑性区分布如图3所示，现场勘察与有限元分析，均表明现状坡局部表面已有拉裂迹象。从图3可见塑性区主要出现在土层分界面处。

5.2 现状坡安全系数强度折减法计算

如图4所示为强度折减法计算后的网格变形图。结合图5，图6，可看出潜在不利滑动面的大致位置主要位于坡表层中下部，沿粉粘夹碎石与强风化白云质灰岩的分界面下滑，该段表面坡率较大，且分界面角度也很大，容易发生滑坡。坡表中部以下多受拉单元，坡脚部位出现较多剪切破坏单元，剪切塑性区和受拉塑性区基本贯通。

如图7所示位移—安全系数曲线，可知当前坡体安全系数为1.051，接近极限平衡状态。若经过暴雨冲刷、雨水入渗增加坡表荷载并削弱土体强度参数，易引起滑坡。

6 治理措施研究

6.1 浆砌石挡墙支挡反压坡脚

根据现场实地情况的制约，拟采用浆砌石挡墙在坡脚处支挡坡体，同时将浆砌石截面尺寸加大，利用浆砌石自重及墙后坡脚回填土作为发压坡脚的荷载，坡面存在板栗树拟不进行坡面的削坡卸载，构建数值计算分析如图8～图10所示。

从滑坡体塑性区域、剪切应变增量、总位移量可知：滑坡体将会形成贯通的滑坡裂面，在降雨及其他外界因素作用下将在滑坡体后缘形成临空的滑体冲击区，修建挡墙不能够有效的阻止滑坡的发生，因此必须进行坡面的卸载才能有效的阻止滑坡的发生。

6.2 坡脚反压、浆砌石挡土墙支挡

采用浆砌石挡墙进行坡脚支挡并利用挡土墙自重进行坡脚的发压，在坡面进行削方卸载、在滑坡体外缘5 m范围内的稳定区域修建截排水沟。通过完成后3年的观测，对滑坡体起到了较好的治理效果。

滑坡体治理示意图见图11。

7 结语

1)高陡坡面形成的滑坡体在降雨及其他外界因素作用下将在滑坡体后缘形成临空的滑体冲击区。

2)滑坡体治理不能够简单的采用支挡措施，应将治理重点放在坡面的削坡减载。

3)从滑坡体塑性区域、剪切应变增量、总位移量几方面进行滑坡体治理方案比选，能够起到经济、安全的显著治理效果。

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A shallow gravel soil landslide stability analysis and control measures

Qi Zhaowei Fu Maosheng

(514BrigadeofNorthChinaGeologicalExplorationBureau,Chengde067000,China)

Based on a landslide in Xinglong County, build a landslide finite element mesh model by PLAXIS which is a large finite element of geotechnical engineering calculation software. Analysis the plastic zone, shear strain increment and the total displacement of the landslide. Point out the first measure to treat landslide is cutting slope, followed by retaining measures. This article can provide certain technical reference for the similar landslide governance.

landslide, numerical calculation, shear strain, total displacement, PLAXIS, plastic zone

1009-6825(2016)13-0077-03

2016-02-27

亓兆伟(1980- )，男，工程师； 付茂盛(1981- )，男，工程师

P642.22

A