基于極限平衡法的呂梁市黃土邊坡穩定性評價

裴 萃

(山西省地質環境監測中心,山西 太原 030006)

基于極限平衡法的呂梁市黃土邊坡穩定性評價

裴 萃

(山西省地質環境監測中心,山西 太原 030006)

通過極限平衡法，對呂梁市三個地區的黃土邊坡穩定性進行了分析評價，介紹了滑坡穩定性計算的方案及參數的選取方法，并對計算結果作了研究，得出了一些有價值的結論，為邊坡的治理提供了依據。

極限平衡法，滑坡，穩定性，計算

1 概述

山西省呂梁市位于山西省中西部、晉陜蒙能源開發區的東南緣，屬于晉西黃土高原崩塌、滑坡地質災害易發區。特別是近年來，各種大型工程建設如切坡修路、礦業開發等人類工程活動，使地質環境遭到嚴重破壞，山地坡面原有的穩定性發生改變，滑坡、崩塌地質災害頻發，給呂梁市社會經濟建設和人民生命財產造成了重大損失。

據統計呂梁市僅離石區及周邊柳林縣、中陽縣、臨縣1967年～2009年就發生了21起有人員死亡的黃土崩塌、滑坡地質災害。其中比較嚴重的有2008年7月5日柳林縣成家莊鎮棗林村養殖場滑坡、2008年7月11日臨縣劉家會鎮前柏塔村滑坡。

2 黃土邊坡穩定性的評價

2.1 計算方案及參數選取

1)本次滑坡穩定性計算所用剖面為中陽縣堯峪村滑坡剖面、柳林縣賈家垣棗林溝滑坡剖面和中陽縣張子山鄉張家嘴崩塌剖面；2)呂梁地區地下水埋藏較深，計算模型所取地層均在地下水位以上，但考慮到降雨的影響，對坡體上部0 m～2 m地層分別按照天然、飽和兩種工況進行穩定性計算；3)為了工程治理設計的需要，在上述兩種情況下對邊坡安全系數k=1時的剩余推力進行了計算。各滑坡計算參數的選取見表1～表3。

表1 中陽縣堯峪村滑坡剖面計算參數

表2 中陽縣張家嘴崩塌剖面計算參數

表3 柳林縣棗林溝滑坡剖面計算參數

2.2 計算結果分析

表4 穩定安全系數與剩余推力計算結果

由表4可見，離石縣王家溝滑坡剖面、中陽縣張子山鄉張家嘴崩塌剖面、柳林縣賈家垣棗林溝滑坡剖面在0 m～2 m為天然狀態時均處于較穩定的狀態(ks>1.05)，但在強降雨時，滑坡上表面0 m～2 m的土體會由于水的滲入而達到飽和狀態，此時滑坡都處于不穩定狀態(ks<1)，所以滑坡會因降雨而發生滑動，達不到安全要求，需要對該滑坡進行治理。

由于人類工程活動，主要是邊坡坡腳開挖，對滑坡的穩定造成了一定的影響，針對此情況又對堯峪村滑坡在不同進尺和不同開挖坡度條件下的穩定安全系數與剩余推力進行了計算，計算結果如表5所示。

由表5可知坡腳開挖進尺、開挖坡度與安全系數存在一定關系，如圖1～圖3所示。由表5及圖1～圖3可知，堯峪村滑坡在相同進尺時，隨著開挖坡度的增加其安全系數先增加再減小，在坡度約50°時安全系數達到最大值，即比較穩定狀態。而在開挖坡度相同而進尺不同時，隨著進尺的增大滑坡的安全系數有所降低。在天然狀態下，堯峪村滑坡在開挖進尺5 m，8 m和不同坡度時較穩定，在開挖進尺10 m時穩定性較差。強降雨時，滑坡表層0 m～2 m達到飽和狀態，此時滑坡處于極限平衡或不穩定狀態，此時滑坡會發生滑動，達不到安全性的要求，需要對該滑坡進行治理。

表5 不同進尺不同開挖坡度條件邊坡安全系數及剩余推力計算結果

開挖進尺m開挖坡度(°)工況安全系數ks剩余推力(k=1時)大小/kN·m-1方向/(°)穩定狀態5810404553604045536040455360天然1.230——穩定飽和1.004——基本穩定天然1.14——穩定飽和0.9872436.4不穩定天然1.138——穩定飽和1.042——基本穩定天然1.047——基本穩定飽和0.9131011.8不穩定天然1.123——穩定飽和1.032——基本穩定天然1.062——基本穩定飽和0.9892669.7不穩定天然1.058——基本穩定飽和0.94615110不穩定天然1.052——基本穩定飽和0.9213109.5不穩定天然1.098——基本穩定飽和0.96842011.7不穩定天然1.005——基本穩定飽和0.92530517.6不穩定天然1.049——基本穩定飽和0.9762487.3不穩定天然1.021——基本穩定飽和0.9651336.0不穩定

3 結語

通過極限平衡方法的計算，分析了呂梁市3個典型黃土邊坡的穩定性，主要得出如下結論：

1)利用極限平衡法的簡布法(Janbu法)進行安全系數的計算，棗林溝滑坡、張家嘴崩塌在天然狀態時均處于穩定狀態，強降雨時滑坡表面0 m～2 m達到飽和狀態時，安全系數平均減小0.7而導致坡體不穩定；

2)堯峪村滑坡在不同進尺、不同坡度開挖時安全系數均有一定的變化，在相同進尺開挖時，隨著開挖坡度的增加安全系數先增加后減小，在坡度約50°時安全系數達到最大值；而在開挖坡度相同進尺不同時，隨著開挖進尺的增大邊坡的安全系數降低；

3)坡腳開挖對土體無疑會產生擾動，呂梁地區黃土邊坡建議小進尺開挖，比如進尺取5 m，10 m，其中10 m為最佳開挖進尺；

4)小進尺(5 m)開挖坡腳可使用的削坡坡度范圍為：90°～40°，10 m進尺開挖的坡度范圍為：90°～45°。

[1] 歐湘萍，金智濤，向 韋，等.滬蓉國道恩施付家坡滑坡穩定性評價研究[J].地球與環境,2005(S1)：88-89.

Assessment on loose landslide stability of Lvliang city on the basis of limiting equilibrium method

PEI Cui

(Shanxi Geology Environment Monitoring Center, Taiyuan 030006, China)

Through limiting equilibrium method, the article analyzes and evaluates the loose landslide stability of three regions of Lvliang city, introduces the landslide stability computation scheme and parameters selection, studies the computation results, and finally draws some valuable conclusions, which has provided some basis for landslide treatment.

limiting equilibrium method, landslide, stability, computation

1009-6825(2014)36-0068-02

2014-10-20

裴 萃(1983- )，女，助理工程師

TU413.62

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