滑坡稳定性及其治理方法分析

贾林，康富，李付定，孙晓鹏，梁瑞

（1.甘肃能源化工职业学院，兰州 730207；2.甘肃有色工程勘察设计研究院，兰州 730000）

1 引言

近年来，甘肃地质灾害频发，特别是瞬时强降雨和持续降雨导致多处地质灾害隐患点复活，出现大量地质灾害，给居民的财产带来损失或使人们生命安全受到了严重威胁，如舟曲泥石流和成都雷打石滑坡等。现以兰州新区西岔园区西岔村张家墩东南侧潜在滑坡的形成机理及发展趋势进行研究。通过对该区地质环境勘查和滑坡体分布和发育规律调研，结合区内经验数据及参数进行其形成机理分析、稳定性评价和发展趋势预测，为该滑坡的防治提供丰富的理论依据，同时，为研究区乃至兰州新区滑坡防治提供可靠的物理力学参数。

2 滑坡稳定性分析评价

2.1 滑坡的地形地貌

西岔园区西岔村张家墩东南侧潜在滑坡平面上呈不规则长方形，如图1 所示。纵长50～150 m，前缘、中部及后缘宽度差异不大，在60～65 m 间，滑坡体后缘以上较陡，地形坡度40°～55°，局部有基岩形成陡坎。可将此滑坡分别从上、中、下3 处作剖面（Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ）分成3 个次级滑坡对它进行研究。东南侧第四纪和素填土广泛地分部，成因类型为风积和重力堆积。在研究区中的岩性组成为：上部为素填土、砂质粉土、泥岩覆盖，厚度从几米至上百米，下部主要为第三系软弱黏土岩和脆弱砾岩，还有星片或条带状出露的坚硬侵入岩、层状坚硬-半坚硬的二叠系、三叠系沉积岩以及层状坚硬震旦系变质岩。

图1 滑坡平面

2.2 计算方法

兰州新区其气候特点是干燥寒冷、降水量小，蒸发强烈、昼夜温差大，滑坡不应该十分发育。然而，在这一地区滑坡却十分常见，分别从天然、暴雨和地震3 种工况进行稳定性定量评价。根据传递系数法，在考虑重力、静（动）水压力的情况下对西岔园区西岔村张家墩东南侧潜在滑坡进行计算，计算简图如图2 所示。

图2 传递系数法计算简图

Ti—作用于第i 块段的滑动面上的滑动分力，kN/m；Qi—地震水平力；Ni—第i 块段滑动面的法向分力，kN/m；Pi、Pi-1—分别为第i 块、第i-1 块滑体的剩余下滑，kN/m；Ri—作用于第i 块段的抗滑力，kN/m；θi—第i 块段土的内摩擦角，（°）；n—滑块数

稳定性系数FS计算公式为：

式中，ψj为第i 块段的剩余下滑力传递至i+1 块段的传递系数（j=i），Rn为作用于第n 块段(最模块段)的抗滑力，kN/m；Tn为作用于第n 块段（最模块段）的滑动面上的滑动分力，kN/m。

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanθi+1

θi+1为第i+1 块段土的内摩擦角，（°）；αi为第i 块段滑动面倾角，（°）。

根据结果，对照表1 进行定级。

表1 滑坡稳定状态分级

2.3 分析评价

根据对研究区内3 个次级滑坡稳定性系数计算和工程地质勘察，结合区内经验数据及参数进行其形成机理分析和发展趋势预测，滑坡整体稳定评价如下：该滑坡为涉水滑坡，第二次级滑坡在处滑体中部（剖面Ⅱ-Ⅱ）已产生移动，第一次级滑坡在滑体上部（剖面Ⅰ-Ⅰ）处于基本稳定状态，但安全储备还不够；第三次级滑坡在滑体下部（剖面Ⅲ-Ⅲ）处于不稳定状态，在诱发因素下极易产生剪切位移，滑体产生滑移失稳。场地北东侧及西侧为土质斜坡，稳定性安全储备不够，并波及邻近的场地周边区域，导致此区域稳定性差、适宜性差。该区不宜布置重要房屋建筑。通过必要的地基基础处理后才能布置房屋建筑。由于工程建设适宜区地表为根植层，土体较松软，房屋建设宜采用基础埋深不低于2 m 的条形基础或桩基础。

3 防治措施

3.1 治理原则

结合治理目的：边坡达到稳定、满足相关规范和抗震设防要求及任务。拟定如下治理原则：结合实际，做到在经济上合理，技术上可靠，在保证安全的前提下，尽量使用易于施工、可操作性强的治理措施，达到一次根治，不留后患的原则；利用有限的治理工程费用产生最大的治理效益，逐步改善区内地质生态环境。

3.2 方案建议

根据斜坡的发育特征，稳定性综合评价结果、危害对象以及场地实际条件，在充分考虑治理工程安全性与可行性、经济合理性等因素，考虑到资金有限、治理条件有所限制，本次可行性研究勘查阶段建议：

1）推荐方案一

对剖面Ⅰ-Ⅰ与剖面Ⅱ-Ⅱ处不稳定斜坡（坡脚及坡体）进行削坡减载，采用两级挡土墙进行支挡，剖面Ⅲ-Ⅲ不稳定斜坡进行回填降低坡度增加稳定性，3 处不稳定斜坡整体采用综合截排水系统，治理完成后进行覆土绿化。

2）推荐方案二

对剖面Ⅰ-Ⅰ与剖面Ⅱ-Ⅱ处不稳定斜坡（坡脚及坡体）进行削坡减载，对第一、第二次级滑坡(剖面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ)不稳定斜坡坡脚设置抗滑桩增大滑动面的黏聚力，从而达到提高坡体的整体稳定；对剖面Ⅲ-Ⅲ不稳定斜坡进行回填降低坡度，增加稳定性。3 处不稳定斜坡整体采用综合截排水系统，治理完成后进行覆土绿化。

本次对西岔园区西岔村张家墩东南侧潜在滑坡稳定性在定性评价的基础上，进行了定量评价。定量评价选取具有代表性的剖面（Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ）作为研究面（见表2），结合实际情况可知：

表2 3 个剖面在不同工况下的稳定情况

1）斜坡面覆盖11.30～30.34m 的杂填土，下伏地层为粉土。该区域斜坡两侧坡度陡，坡高较高；中部坡度较缓，坡度小，斜坡最不利结构面位于杂填土于粉土接触面；

2）斜南侧覆盖2.5～6.82 m 的杂填土，下伏地层为粉土；东侧覆盖4.8～11.5 m 的杂填土，下伏地层为泥岩，泥岩东侧坡脚处层面起伏较大。该区域斜坡坡度陡，坡高较高，西侧斜坡最不利结构面位于杂填土于粉土接触面，最东侧泥岩坡脚层面起伏大，斜坡已经出现变形迹象，局部已发生滑动，剖面Ⅱ-Ⅱ不稳定斜坡发生地质灾害的可能性大；

3）斜坡覆盖3.80～21.00 m 的杂填土，下伏地层为粉土。该区域斜坡坡度陡，坡高较高，斜坡最不利结构面位于杂填土于粉土接触面剖面Ⅲ-Ⅲ不稳定斜坡发生地质灾害的可能性大。

4 结语

通过对兰州新区西岔园区西岔村张家墩东南侧潜在滑坡的形成机理及发展趋势研究，对已产生的滑动的边坡以及濒临滑动的边坡进行稳定性分析和发展趋势提供地质力学参数和理论数据，来消除安全隐患，减少或避免同类滑坡造成的一些安全隐患。治理方案应与所在地规划、环境保护相结合、经济实用，尽可能在防治工程实施的同时，能够保护人民生命财产安全的永久性防治工程。