某降雨型滑坡稳定性分析及治理措施研究

王 靖

（衡阳市城市建设投资有限公司，湖南 衡阳 421000）

滑坡是指斜坡上的堆积体受到降雨等影响，受自身重力影响，沿着滑动面做整体或分散地向下滑动的自然现象。滑坡灾害往往会引发交通中断等重大危害，从而威胁人民的生命财产安全。同时，滑坡现象广泛分布在山区，由于其引发机理复杂多变，治理费用较高，一直是工程人员研究的热点问题。滑坡的成因主要有降雨、地震、以及人类工程活动等，但是由降雨引起的滑坡最为常见，并且造成的危害最大。

降雨作用引发边坡失稳破坏主要有以下两种形式：一是在斜坡表面形成径流，冲刷岩土体，从而降低坡体稳定性；二是雨水入渗到坡内，土体容重提高，下滑力增加，抗滑力减小。此外，如果雨水入渗到隔水层，就会形成滑动面，也会使滑坡的摩擦力降低[1]。降雨入渗对边坡稳定性的影响极其复杂，受多种因素共同影响，如降雨强度、降雨时程、雨水入渗时间、地形地貌等都会影响边坡稳定性[2-8]。大量资料表明，降雨时间越长，降雨量越大，发生滑坡的概率就越大[9-10]。

1 滑坡概况及治理措施概述

1.1 滑坡概况

本边坡处理工程位于湖南财经工业职业技术学院东侧，为剥蚀残丘地貌单元。由于衡阳市内环东路施工，在里程桩号K1+600-K1+700左侧开挖形成了长约100m，高约11.6m，边坡坡度约30°。坡顶设截水沟，坡面为拱形骨架防护，坡底利用浆砌块石挡墙支护，边坡地形情况如图1 所示。边坡为土质边坡，下部为不同风化程度的泥岩。在K1+640 处坡顶有一栋2层学生实习车间，其余地段为空地或操场。

图1 K1+600-K1+700 段边坡地形

由于连日降雨，诱发K1+600～K1+700 段出现滑坡，导致坡顶截水沟及坡面拱形骨架损毁，坡脚浆砌块石挡墙倒塌失效，坡面拱形骨架和坡脚挡墙现状。滑体土主要为杂填土和粉质黏土，滑坡发生后，施工单位进行了应急处置，对坡顶的地裂缝进行填埋，在坡脚处实施堆载，并对发生滑动的坡面用彩条布覆盖。经勘察，滑体顶部距实习车间约1m，实习车间未见裂缝及明显沉降，但再次发生崩塌或滑坡时，破坏后果严重，判定本边坡工程安全等级为二级，初步设计处治方案选择采用顶部抗滑桩加底部挡土墙及逐层压实方案。

1.2 滑坡治理措施概述

经过100 多年的发展，国内外关于滑坡失稳变形的防治措施的研究已经相对完善，而我国的滑坡治理则是从20 世纪50年代以来，形成了以预防为主，防重于治的治理策略。目前关于滑坡体的防治措施主要可以分为以下三个方面：

（1）削方反压措施

如坡脚反压、后缘削方和减缓斜坡总坡度等措施。其中坡脚反压在斜坡发生滑动变形的应急治理工程中最为常用，它能够在最短的时间内增加滑坡体抗滑段的抗滑力，同时可操作性极高。后缘削方减载主要用在推移式滑坡的治理中，在工程中常常作为辅助措施而普遍存在。在路堑边坡的开挖过程中常常通过多级边坡分段开挖来减缓斜坡坡度，降低斜坡发生滑动变形的概率[11]。

（2）滑体排水措施

“治坡先治水”是滑坡防治的一大原则，所以，排水措施在滑坡治理过程中就显得尤为重要，其目的是防治降雨和地表水的入渗以及地下水的渗流。主要排水措施包括地表和地下排水，其中，盲沟和排水孔对于拥有丰富地下水的滑坡体排水治理相当有效。

（3）支挡抗滑措施

滑坡体的支挡防护措施主要有抗滑桩、抗滑键以及挡墙等，抗滑桩是一种使用较为成熟的支挡结构物，其受力分析也相对较为完善。近年来，施加了锚索的抗滑桩在大推力的滑坡防治中使用较为广泛。

2 滑坡前边坡稳定性分析

2.1 模型建立

为了研究该边坡在滑坡前后的安全系数和位移量的变化规律，采用Midas GTS NX 数值模拟软件对该边坡的在天然状态和降雨入渗作用下的稳定性进行计算分析。根据工程现场实际情况，本文拟选取边坡模型长度为40m，总高度为30m，边坡坡角取30°。同时考虑坡顶有学校操场和学生实习车间，距坡顶约1m，施工时坡脚采用块石砌体挡墙支护，结合现场实际状况理想边坡模型。

2.2 参数选取

该边坡坡体上部为土质边坡，下部风化泥岩，经现场测试及室内试验，针对现场的天然工况和降雨工况，岩土体有关的物理力学指标统计见表1。

表1 岩土体材料物理力学参数

2.3 计算结果分析

2.3.1 天然工况计算结果

通过Midas GTS NX 数值模拟计算，得出边坡在自然状态下的位移云图和塑形区云图，如图2、图3 所示。

图2 边坡X 方向位移云图

图3 边坡塑形区分布云图

由图3 可知，边坡在天然工况下坡面X方向最大位移为30.6mm，滑带土出现少量塑形区，此时的边坡安全系数为1.75，边坡安全系数较

2.3.2 降雨工况计算结果

边坡在降雨工况下坡面X 方向最大位移为41.8mm，坡面杂填土和滑带土出现大量塑形区，此时的边坡安全系数为1.08。与天然工况相比，坡面X 方向位移增加了30%，斜坡塑形区明显增多，安全系数降低了38%，边坡处于不稳定状态。

3 滑坡治理安全性评价

3.1 滑坡治理措施

边坡处于地形倾斜地段，倾角约30°，坡体上部由杂填土、粉质黏土等组成，下部由强、中风化泥岩组成。基于Midas GTS NX 数值模拟平台，建立边坡的数值分析模型，得到边坡在在天然工况和降雨工况下的位移情况和边坡塑形区分布情况。根据计算结果，该滑坡在天然状态下能基本保持稳定，饱和状态下可能发生失稳破坏。由此可见，应及时对边坡实施治理措施，并加强防水，以确保边坡体及道路安全，具体方案如下。

（1）对已发生滑移地段进行削坡减载，尽量减轻滑坡体重量，清除坡面滑动土体，减小坡率，适宜坡率为1:1.75～1:2.0。在坡体上部采用抗滑桩，桩基长度设计为15m，桩径1m，桩间距2m，桩基入中风化粉砂质泥岩平均深度约2m；坡脚设置挡土墙支护。

（2）完善边坡已有的截、排水系统。在斜坡坡顶处建截水沟，坡底建排水沟，坡面建泄水孔。

3.2 滑坡治理安全性评价

由此可见，采取治理措施后的边坡在降雨作用下坡面X 方向最大位移为34.1mm，抗滑桩附近的杂填土和滑带土出现少量塑形区，此时的边坡安全系数为1.56。与边坡在采取治理措施之前的降雨工况相比，坡面X 方向位移减小了18%，斜坡塑形区明显减少，安全系数提高了44%，边坡在降雨作用下基本处于稳定状态。

基于Midas GTS NX 数值模拟软件对治理效果进行分析评价，结果表明：抗滑桩能够有效地改善滑坡的应力场并控制滑坡整体变形，斜坡最大水平向变形仅3.4cm，滑坡体内塑性区的分布范围缩小，滑坡体内部无贯通的塑性区分布。可见，上述滑坡治理措施能够明显改善边坡稳定性。

4 结语

本文以湖南衡阳地区某典型滑坡治理工程为例，对该段边坡在天然工况、降雨工况和治理后的边坡稳定性进行数值分析研究，并验证了所采取的滑坡治理措施的可靠性，主要结论如下：

（1）该滑坡在天然状态下能基本保持稳定，降雨作用后边坡安全系数降低了0.7，此时边坡处于不稳定状态。由此可见，降雨作用是造成该边坡失稳破坏的主要原因。

（2）对失稳破坏后的边坡采取抗滑桩工程等治理措施，并加强坡面防水，以确保边坡体及道路安全，采取治理措施后的边坡在降雨作用下仍具有较高的安全系数，说明该滑坡治理措施是切实有效的。

（3）数值模拟分析结果表明，抗滑桩工程能够有效地改善滑坡的应力场，并控制滑坡整体变形，提高边坡稳定性，为类似的滑坡治理工程设计提供了参考。