某滑坡穩定性計算與數值模擬研究

郭 凱

摘要:文章以某滑坡為研究對象,分析了該滑坡的穩定性,并借助于FLAC數值模擬軟件,對其變形中的應力和應變進行了分析,研究結果表明該滑坡處于欠穩定狀態,需水后變形加大,因此需要工程治理。

關鍵詞:滑坡;穩定性;數值模擬

中圖分類號:P642 文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)20-0140-01

1工程概況

該滑坡為一相對平緩的凹形坡地,總體傾向西,坡形為折線型,滑坡中部地形坡度較緩,坡角在10～2°之間,中前部及前緣和后部地形坡度較陡,前部地形坡度在25~30°之間,前緣近河邊部位多形成5～10 m的陡坎,后部地形坡度在17~22°之間。滑坡區北側山體傾向沿渡河的坡地呈直線型,坡度35～40°,傾向滑坡區一側山坡坡地,多形成2~5 m的巖質陡坎,地形坡度較陡,坡度在35～40°之間,滑坡區南側坡體,坡面形態不很規則,地形坡度在17～30°之間。

研究區地層在區域上劃屬揚子區巴東利川小區,區內出露地層主要為三疊系和第四系,三疊系為一套碳酸鹽巖和細碎屑巖互層構成;第四系有殘坡積、崩坡積、沖洪積和滑坡堆積層。

研究區在大地構造上位于新華夏系一級隆起帶的第三隆起帶,以及淮陽山字型西翼反射弧和長江中下游區域東西向構造帶交匯部位,區域上經歷了晚元古代末的晉寧、侏羅紀末的燕山、三疊紀的印支和第三紀以來的喜馬拉雅四次大的構造運動,隨著中三疊世以后構造變動的加劇,形成了北西向、東西向、北東向、北北東向及北北西向等一系列不同方位、不同性質和不同特征的構造形跡,其中的東西向構造帶是極為重要的構造體系之一,主導著研究區所在區域的基本構造構架,該滑坡就位于該構造帶奉節復向斜的黃家河向斜南翼。

2穩定性計算

根據野外地質調查和宏觀分析,滑坡可能的變形破壞模式為沿巖土界面滑移。其他坡段基本上不存在整體滑移的幾何邊界條件,不會發生整體的變形破壞,但存在表層風化破裂巖體的塌落、掉塊等。

考慮滑坡區域可能遇到的各類情況,特別是最危險的情況,由于區內基本地震烈度為6°,可不考慮地震的影響,故綜合確定以下兩種計算工況:

①天然狀況(坡體自重);②虛水到490。本滑坡坡的安全等級為三級,根據《建筑邊坡工程技術規范》規定,采用平面滑動法和折線滑動法計算安全系數為1.25,采用瑞典圓弧法計算安全系數為1.20。由現場勘察和穩定性計算結果分析,可得出以下結論:現狀條件下,滑坡整體處于穩定或基本穩定狀態,僅局部位置出現表層巖體的剝落、崩塌等小規模的破壞現象。

②在工況二的條件下,穩定性系數最低為0.86,安全儲備不足,需要進行加固處理。

從分析結果來看,目前坡體處于欠穩定狀態,預測評價滑坡易發展并將失穩。

3滑坡應力與變形數值模擬

為了了解天然狀態和蓄水后區內斜坡巖土體的應力分布特征及變形破壞特征,并進行分析評價,特選用巖土工程數值分析的通用軟件FLAC 3D進行模擬分析。可以得到各種不同工況下的 應力和應變分布情況,部分成果見圖1。

從位移等值線圖可知,天然狀態下的滑坡變形主要為水平向,主要分布在滑坡前緣,而蓄水后,斜坡水平位移急劇增大,但分布規律不變,為前緣大、后緣小,表明該滑坡在蓄水后可能在前緣出現蠕滑,進而誘發后緣的滑移變形。由此可知,滑坡前緣是潛在失穩的關鍵部位,在治理和監測過程中應重點考慮。

4結 語

研究表明,目前滑坡處于欠穩定和不穩定狀態,滑坡易發展,特別是蓄水后,其潛在危害性很大。建議采用治理措施。根據氣象預報和水雨情,對水庫運行做到科學調度,精心指揮,使庫水位變化盡量平穩,不出現大幅驟降和迅速抬升,以減小對滑坡穩定性的影響。

參考文獻:

[1] 劉春原,朱濟祥,郭抗美.工程地質學[M].北京:中國建材工業出版社,2000.

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