某边坡破坏机理及稳定性分析

何 国

（核工业西南勘察设计研究院有限公司， 四川 成都 610061）

1 边坡破坏形成原因

1.1 河流侵蚀

坝址位于出山口处，呈不对称“U”型谷，其地表水和地下水均源于博罗科努山南坡和阿吾拉勒山北坡冰雪融水、大气降水及基岩裂隙水的补给。地下水主要赋存于岩体发育的各种结构面中，尤其是浅层风化卸荷带内的结构面相互切割、多张开且贯通性好，是基岩裂隙水的主要径流、赋存空间。

1.2 地震作用

根据滑坡前缘碎石土夹巨石，可以推断发生过强烈的地震作用，地震对岩质坡体稳定性的影响表现为累积效应和触发效应两个方面。累积效应主要表现为地震作用引起岩体结构的松动，造成坡体顶部岩体拉裂和剪切变形，加剧层面的错位。触发效应主要表现为地震作用加速了拉裂面的贯穿，造成坡体瞬间失稳[1]。

2 边坡稳定性影响因素

2.1 地形地貌

研究区地形地貌形态整体上为中低山区河谷构造侵蚀斜坡地貌，滑坡体在滑面上的重力分量很大程度受地形地貌条件影响。从纵向上看，滑坡表表面呈梯坎状，前缘与后缘坡度相对较陡，中部相对较缓；从横向上看，中部与后部呈中间低两侧高的凹槽，前部呈右侧高凸，左侧低凹，利于降雨地表水入渗，最终会导致边坡失稳的发生[2]。

2.2 地震影响

从区域上看，研究区位于地震断裂带内，该构造带三条主干大活动断裂带均有破坏性地震的记录。地震队研究区斜坡影响较大，地震主要是通过斜坡波动震荡产生，受08年强震的影响，滑坡后缘位于坡肩处，形成多条断续延伸裂隙，为后期降雨的入渗提供通道。并且地震使斜坡结构更加松散，为地表水入渗坡体转化为地下水创造更有利条件。

2.3 人为活动

原先该区域的坡体上有很茂盛的植被覆盖，随着人们在山坡上乱砍滥伐，使坡体失去保护，同时随着雨水的冲刷，入渗，岩体逐渐外露，越来越不利于植物的生长。同时在山坡下，人们建立采石厂，为了自身的利益，进行不节制的开采，劈山开矿的爆破作用，可使斜坡的岩、土体受振动而破碎产生滑坡对坡脚进行开挖后，使坡体下部失去支撑而发生下滑。

3 边坡稳定性计算

根据滑坡体特征与现有的勘探资料，选取滑坡主剖面，通过采用折线传递系数法来计算边坡的稳定性，其剖面分块后的计算图如下所示：

图1 计算剖面分块图

3.1 计算值的选取

按照 GB50487-2008《水利水电工程地质勘察规范》，结合岩体原位试验成果并类比相近工程的岩体试验，对滑坡体下的岩石（主要是凝灰岩）物理力学参数取值，提出本工程坝址区岩体的物理力学地质建议值。

3.2 稳定性计算

依据折线传递系数法的计算思路[3]，首先对分块1进行计算：

通过式1-1至1-3的计算，可以求得分块1土体的抗滑力和下滑力，当计算分块2时，除了以上相同的计算过程，还需计入分块1给分块2的剩余下滑力。即为：

由于分块间角度不一致，需要计入传递系数ψ，即：

则第2块的剩余下滑力为 E2=kT2-R2+E1ψ1，

第5块的剩余下滑力为 E5=kT5-R5+（kT4-R4）ψ4+⋅⋅ ⋅+（kT1-R1）ψ4ψ3ψ2ψ1

假定到第5块的剩余下滑力影响不大，几乎为0时，即 E5=0，

则根据下滑力和抗滑力的值，可以求得其抗滑稳定性系数Fs=1.14。

3.3 结果分析

根据边坡设计规范，边坡稳定安全系数不下于规定值。且根据高边坡的滑坡稳定状态划分，其安全稳定系数 Fs=1. 14 ＞1.1，因此边坡稳定性满足地震工况下二级边坡的要求。

4 总结

对边坡的破坏机理和稳定性进行了分析，首先从边坡的破坏机理形成的主要原因进行了分析，分别从河流浸蚀，地震作用进行了说明，对该区域中影响边坡稳定性的因素主要从地形地貌，地震影响，人为活动等方面进行分析。选取边坡的一个特定剖面，对它的稳定性情况进行计算求解，通过折线传递系数法，把坡体分成五个小分块，对每个分块进行分析求解，最终得到该坝址区岩体稳定性系数，与边坡规范中规定的数值进行对比发现，大于规定限值，因此边坡稳定性满足地震工况下的要求。

[1]杨兵,孙明祥,王润民,杨涛,冯君,周德培. 土体含水率对边坡动力破坏模式及动力响应影响的振动台试验研究[J/OL]. 岩土工程学报,:1-7(2017-05-26).

[2]郑颖人,叶海林,黄润秋. 地震边坡破坏机制及其破裂面的分析探讨[J]. 岩石力学与工程学报,2009,28(08):1714-1723.

[3]朱泽勇,贺桂成,李丰雄,王昭. 干湿交替条件下红土边坡破坏机理试验研究[J/OL]. 长江科学院院报,:1-6(2017-02-16).