寨门口滑坡稳定性评价及治理设计

廖安杰，贾学斌

(1.成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614000； 2.四川省蜀通岩土工程公司，成都 610000)

滑坡是中国西南地区广泛分布的典型地质灾害之一。滑坡灾害的发生往往导致河流堵塞、交通阻断、居民房屋被毁，甚至会造成人员伤亡，造成严重的社会影响，因此查清滑坡的变形机制及影响因素，制定合理的治理方案，确保滑坡的稳定显得尤为重要。前人对滑坡稳定性评价及治理方面进行了大量研究，取得了丰硕的成果[1-3]。王启国[4]采用摩根斯顿-普莱斯法和传递系数法对陈家咀、罗行滩和青石梁等3处滑坡进行了稳定性评价，并提出相应的防治建议；郝社锋[5]采用离散元3DEC软件对秦望山隧道南口高陡岩质边坡稳定性和治理进行了数值模拟分析；韩万东等[6]利用FLAC3D对铧尖露天矿边坡进行数值模拟分析，揭示了边坡的变形机理。本文以寨门口滑坡为研究对象，结合其工程地质条件及基本特征，采用传递系数法和有限差分FLAC3D对滑坡稳定性进行评价，提出以抗滑挡墙+截排水工程为主的治理措施。

1 滑坡区工程地质条件

寨门口滑坡区位于自贡市联络镇，中亚热带湿润季风气候区，雨量充沛，降水量主要集中在5-10月份，多年平均降水量993.3 mm，地下水的主要补给来源为大气降水。滑坡区出露的地层主要为第四系全新统(Q4)和侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)，区内褶皱疏缓，形态较简单，两翼基本对称，断裂以压性、压扭性为主，滑坡区地震动反应谱特征贮存周期为0.35 s，地震动峰值加速度为0.10 g，地震基本烈度为Ⅶ度；区内人类工程活动较频繁，多以灌溉、采石和建筑为主。

2 滑坡基本特征

寨门口滑坡平面呈长舌状，见图1，主滑方向286，滑坡前后缘相对高差11 m，坡体纵向长40 m，横向宽25 m，滑体平均厚度3～4 m，滑坡体积约0.4×104m3，属小型土质滑坡。根据现场调查，滑坡前缘局部已经发生剪出，而后缘、中部及两侧发现大量拉张裂，主要有4条裂缝，呈现弧形分布，裂缝水平错动约15～20 cm，垂直错动约30～50 cm，可见深度约80～120 cm，长约4.0 m，见图2。

由于滑坡坡向大致与岩层倾向一致，坡度较大，滑坡下伏基岩为上沙溪庙组(J2s)泥岩，泥岩为相对隔水层。而滑体土为夹碎石粉质黏土，稍有滑感及黏滞感，土体结构松散，暴雨作用下，利于雨水下渗，土体呈饱水状态，物理力学性质差，降低土体抗剪强度，在黏土与强风化泥岩层界面处富集，降雨下渗运移，形成较大的静水压力，软化土体，形成滑带，滑坡前缘开挖切坡形成的陡坎，为滑坡发生提供良好的临空面。在不利荷载持续作用下，使得土体滑动后牵引滑坡后缘土体随之向前产生滑移，其变形失稳机制为蠕滑-拉裂。

图1 滑坡工程地质平面图

图2 滑坡裂缝

3 滑坡稳定性评价

3.1 传递系数法

根据钻孔资料并考虑地形，寨门口滑坡的滑动面为近折线型，故选用《滑坡防治工程勘察规范》(DZ/T0218-2006)推荐的传递系数法进行滑坡稳定性计算[7]。选取滑坡典型剖面，并考虑天然工况、暴雨工况、地震工况3种工况条件，计算参数见表1，计算结果见表2。

表1 岩土体物理力学参数

表2 滑坡稳定性计算结果表

结果表明，该滑坡在天然和地震工况下处于稳定状态，暴雨工况下处于欠稳定状态。该滑坡在暴雨情况下失稳的可能性较大，如果不及时进行治理，有进一步变形失稳的可能。

3.2 数值模拟分析

由于该滑坡暴雨工况下处于欠稳定状态，因此选用有限差分FLAC3D对滑坡在暴雨工况下进行数值模拟，进一步分析坡体内部的应力应变特征，同时也为传递系数法对滑坡稳定性评价结果进行验证。

3.2.1 计算模型

根据滑坡典型剖面图，建立滑坡三维模型，考虑滑坡岩性组合及岩体结构特征，岩土体采用弹塑性材料(参数取值见表1)，选用Mohr-Coulomb准则。计算模型见图3，模型尺寸长度58.9 m，宽度20 m，最大高度23.6 m，模型网格划分为四面体，共61 487个节点，205 471个单元。考虑模型仅为滑坡的一部分，需对滑坡模型施加约束。底部边界采用固定铰支承，上边界地表取为自由边界，两侧边界为水平X方向位移约束，前后边界为水平Y方向约束。

图3 滑坡数值模型

3.2.2 结果分析

从图4剪应变增量分布可看出，剪应变增量集中的部位位于滑体和滑床的交界面，该部分明显大于周围滑体的剪应变增量，而剪应变增量集中的范围往往是坡体可能发生破坏的部位，将成为滑坡失稳过程最不利部位[8]。从图5位移分布看，滑坡表面最大位移量可达40 cm，与滑坡实际变形相吻合。数值模拟结果更加准确地反映了坡体内部的变形破坏特征，同时也为传递系数法对滑坡稳定性评价结果进行验证。结果表明，该滑坡在暴雨条件下稳定性较差，若不及时治理，坡体进一步产生变形，在基覆界面形成贯通的滑动面，滑坡发生整体失稳。

图4 剪应变增量分布云图

图5 位移分布云图(单位：m)

4 滑坡治理设计

考虑滑坡的规模、重要性及危害性，将滑坡治理工程安全等级定为三级。按照最不利荷载的设计原则，同时综合考虑地形和滑面形态，滑坡下滑推力设计值取30 kN/m，采用抗滑挡墙+截排水相结合的综合治理方案，见图6。

1) 抗滑挡墙设置在滑坡前缘处，挡土墙长20 m，顶宽1.0 m，背侧坡度直立，面坡坡度1∶0.3，基础埋深0.5 m，上部墙高3.0 m，下部墙高2.7 m，M10浆砌块石砌筑。

2) 滑坡后缘修建截水沟，滑坡体上修建简易的排水沟，便于坡面地表水的排泄，防止地表水的进一步入渗，从而降低水对滑坡的不利影响，截排水沟截面尺寸为0.6 m×0.6 m。

3) 对坡体上已经出现的裂缝采用M10砂浆封闭，防止地表水入渗。

图6 滑坡治理设计

5 结 论

以寨门口滑坡为例，采用传递系数法和有限差分FLAC3D对滑坡稳定性进行评价，提出相应的治理工程措施，并得到以下结论：寨门口滑坡变形失稳机制为蠕滑-拉裂，该滑坡天然和地震工况下处于稳定状态，暴雨工况下处于欠稳定状态；数值模拟结果与滑坡的实际变形相吻合，剪应变增量集中的部位位于滑体和滑床的交界面，滑坡表面最大位移量可达到40 cm；采用以抗滑挡墙+截排水工程为主的治理措施能有效地控制滑坡的变形。