冉家沟滑坡稳定性影响因素敏感性分析

2022-01-12陈元勇

中外公路 2021年6期

陈元勇

(江西交通职业技术学院，江西南昌 330013)

冉家沟滑坡是银(川)百(色)高速公路罗圈段的主要地质灾害之一，其对公路的设计、施工有着较大的制约。滑坡稳定性评价和工程治理措施的提出，需要了解各影响因素的敏感性，以便在滑坡理论分析和工程治理时有着更加明确的目标。滑坡稳定性影响因素较多，例如滑带土内摩擦角、滑带土黏聚力、边坡类型、坡体上荷载、地震和滑坡体重度等，并且各个因素所占的比重有所差异。影响冉家沟滑坡稳定性的内部因素是滑带土内摩擦角、滑带土黏聚力和滑体土的重度，外部因素是滑坡体上的荷载，该荷载是由拟建公路对滑坡所产生的公路荷载。

采用正交试验设计对冉家沟滑坡的影响因素敏感性进行分析。运用直观分析法，对各个影响因素的敏感程度进行排序。同时，绘制稳定性系数随因素水平值变化的趋势图，分析各因素的变化对滑坡稳定性的具体影响。

1 滑坡概况

1.1 滑坡的形态特征

冉家沟地处甘肃省正宁县罗川乡，滑坡发育于冉家沟斜坡上，故命名为冉家沟滑坡。该滑坡在平面上呈圈椅状地形(图1)，滑坡纵向长205～275 m，宽370～600 m，主滑方向为SW244°。现场勘探资料显示，滑坡体最大厚度为30 m，体积约为250万m3，滑坡体成分以粉土和粉质黏土居多，含有少量钙质结核。

图1 冉家沟滑坡平面图

该滑坡后壁特征明显，植被覆盖较少，高55～75 m，坡度45°～55°，后壁上多出露离石黄土。冉家沟滑坡体表面相对平缓，在滑坡体中前部，有明显的反向台阶发育。滑坡前缘临空，形成30°左右的斜坡，在坡脚可见明显土体的剪切现象，局部可见扇形裂缝。滑坡前沿位于冉家沟的凹岸侧，水流常年对坡脚进行冲刷，致使坡脚土体流失，滑坡整体失去稳定。

1.2 滑坡的岩土特征

1.2.1 滑体特征

通过调绘和地质钻探，揭露滑体土主要为粉土和粉质黏土。粉土主要为灰黄色，土质疏松多孔，稍湿，土体内部可见明显的红、黄色粉土混杂。粉质黏土主要为红褐色，内部包含黄色的粉质黏土。在滑坡土体中，可见少量的钙质结核及菌丝。

1.2.2 滑带特征

地质断面显示，滑带呈现出上部陡、中部较缓、下部陡的情况。由于滑坡前沿受到间歇性洪水冲刷，滑坡体多次滑动，形成多级次级滑体。滑带土成分为粉质黏土，土体为灰黄色和红色，可塑。滑带土中，有明显的灰白色和褐红色粉质黏土混杂。滑坡前缘剪出口清晰，滑带和滑床剪切破坏特征明显。

1.2.3 滑床特征

根据勘探资料绘制的地质断面图可知：中上部滑床物质主要为中更新统黄土，岩性为灰黄～浅褐黄色粉质黏土，土质均匀，可塑～硬塑。中前部滑床为午城黄土，岩性为粉质黏土，棕红色土体均匀，硬塑，夹杂有深色铁锰质物质，含有较多钙质结核及胶结块，胶结块平均粒径4 cm。

2 冉家沟滑坡正交试验设计与分析

2.1 确定分析指标

根据滑坡的特点以及选用的试验设计方法，以冉家沟滑坡Ⅱ-Ⅱ断面为例，进行计算分析，该断面在工程实际中有多个次级滑面，有两种分析工况。选择主滑面的天然工况下进行计算，观察稳定性系数的变化情况。分析的因素分别是黏聚力c、内摩擦角φ、荷载q和滑体重度γ，每个分析因素确定5个水平值。对于因素各个水平的变化程度，分别按照工程实际取值的±10%、±20%的变化程度确定各个水平值，具体水平值见表1。选择正交表L25(56)进行计算。

表1 因素水平表

2.2 选择试验方案

把表1中各因素的水平值，代入到正交表L25(56)中进行计算，其具体方案如表2所示。

表2 试验方案

2.3 试验结果分析

根据试验得出的结果，运用直观分析法进行数据分析，结果见表3。由极差大小可以看出：在影响冉家

表3 试验结果

沟滑坡稳定性的4个因素中，其敏感程度由高到低分别是滑带土内摩擦角φ、滑带土黏聚力c、滑坡体重度γ和公路荷载q。

为了判定各分析因素对试验指标的影响规律，把因素的水平值作为横坐标，把试验观察指标均值(Ti/5)作为纵坐标，绘制因素与指标趋势图(图2～5)。

图2 稳定性与滑带土内摩擦角关系图

图3 稳定性与滑带土黏聚力关系图

图4 稳定性与公路荷载关系图

图5 稳定性与滑体重度关系图

由图2～5可知：① 滑带土内摩擦角对滑坡的稳定性影响最大，并且内摩擦角逐渐增大，滑坡的稳定性呈增大的趋势，即滑坡越稳定；② 滑坡的稳定性受滑带土黏聚力影响较显著，随着黏聚力增大，滑坡的稳定性系数增大；③ 在4个分析因素中，公路荷载对滑坡的稳定性影响最小；④ 滑坡的稳定受滑体重度影响较显著，并且随着滑体重度增大滑坡的稳定性系数减小，即滑坡的稳定性变差。