某淺層碎石土滑坡穩定性分析及治理措施研究

亓兆偉 付茂盛

(華北地質勘查局五一四地質大隊，河北 承德 067000)

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某淺層碎石土滑坡穩定性分析及治理措施研究

亓兆偉 付茂盛

(華北地質勘查局五一四地質大隊，河北 承德 067000)

以興隆縣某滑坡工程為背景，基于PLAXIS大型巖土工程有限元設計計算軟件，構建了滑坡體有限元網格模型，對滑坡體的塑性區、剪切應變增量、總位移量等進行了分析，指出在實地條件允許的情況下宜優先采用削方減載進行滑坡治理，其次為支擋措施，可為同類的滑坡體治理提供一定的技術參考。

滑坡，數值計算，剪切應變，總位移量，PLAXIS，塑性區

0 引言

滑坡是斜坡巖土體沿著貫通的剪切破壞面所發生的滑移地質現象。滑坡的機制是某一滑移面上剪應力超過了該面的抗剪強度所致，滑坡常常給工農業生產以及人民生命財產造成巨大損失，有的甚至是毀滅性的災難。我國是一個地質災害頻發的國家，國土的70%為山區，地形地質條件復雜，是世界上滑坡地質災害嚴重的國家之一[1]，滑坡的形成受內部靜態物質因子和外部動態誘發因子的共同影響[2]。如降雨、地震、人工開挖邊坡山體等為外部動態誘發滑坡體發生的因素，許多學者針對特種類型的滑坡或特種降雨參數條件下，對降雨作用下的滑坡應力應變演化規律方面進行研究，本文以興隆縣半壁山鎮驢叫村4組上房子滑坡體為工程實例，主要研究高陡坡面滑坡體的變形規律，并對治理措施進行研究，可以為同類的滑坡體治理提供技術參考。

1 滑坡體概況

滑坡體位于山體植被較發育的山上，由于村民在山上種植栗子樹，破壞了原始山體的植被。根據現場實地調查，滑坡處山坡高差約50 m，滑體自然坡度約60°～70°，主滑方向68°，由西向東北滑動。滑坡體長約94 m，寬287 m，厚一般為2 m～3.0 m，滑坡面積約45 300 m2，體積約11.32×104m3。根據DZ/T 0218—2006滑坡防治工程勘查規范滑坡分類，本滑坡屬于碎石土大型淺層滑坡。

2 基本發育特征

興隆縣半壁山鎮驢叫村4組上房子滑坡的發育現狀和形成特點，滑坡為一新滑坡。滑坡后壁出現小位移錯動。滑坡縱長94 m，橫向平均寬度200 m，面積45 300 m2，滑體平均厚度2.5 m，滑坡體積11.32×104m3，其主滑方向為68°。

2.1 滑坡體發育特征

滑坡后壁、側壁較明顯，滑坡體自然坡度較緩，在雨季滑坡表層及前緣常有蠕滑發育。滑坡體主要為粉質粘土夾砂白云質灰巖巖塊，滑坡體土體含水量大，塑限較高，土體多呈軟塑～可塑狀，局部有沖溝，滑坡體上存在錯臺高約1.5 m，將滑坡分為兩級，上面一級以蠕滑為主，下面以溜滑為主；滑面基本為巖土分界面，滑床為風化的白云質灰巖。根據調查情況，本滑坡天然狀態下整體處于基本穩定狀態，每年雨季均發生變形滑動。

2.2 災害體物質組成與結構

1)滑體物質組成及結構特征。

滑坡前部崩滑區松散堆積體均為碎塊石土，后部變形區變形體滑體為表層的坡洪積層，其物質組成自上到下分別為：耕植土厚度0.3 m～0.5 m，粉質粘土夾碎塊石，厚2.0 m～3.0 m,褐黃色，土石比為3∶7～4∶6，碎塊石巖性為白云質灰巖、板巖等，碎石粒徑一般為5 cm～15 cm，少量塊徑達0.5 m，塊石呈棱角狀或次棱角狀，中～強風化，骨架結構充填粉質粘土，土干～稍濕～濕，可塑～硬塑。土體結構表層較松散、下部稍密～中密。

2)滑面(帶)結構特征。

滑坡區無明顯滑帶，可能存在的潛在滑動面為土巖界面和土體分層界面(坡洪積碎石土和洪積碎塊石土界面)，因此，其潛在滑動面滑坡物質組成及結構特征與滑體土基本相同。

3)滑床物質組成及結構特征。

潛在滑動面均為土巖接觸面，滑床白云質灰巖，抗風化能力較差，巖層為傾向北東的單斜巖層。強風化～中風化白云質灰巖，裂隙較發育，巖塊較破碎。

2.3 基本運動特征

據勘查資料，滑坡可見變形破壞的痕跡，主要表現在地面拉裂、局部崩滑等現象。該滑坡在7·12強降雨作用以及近期降雨季節到來，變形特征較為明顯。變形主要表現為前部滑坡區的崩滑、張拉裂縫發育和后部變形區的張拉裂縫發育。

3 計算參數及剖面選取

通過現場實地勘查選取滑坡體典型計算剖面進行滑坡體穩定性的分析，計算剖面如圖1所示。

再經過現場實地挖探坑進行勘察和室內剪切試驗，結合以往的勘查工作獲得巖土力學參數，如表1所示。

4 有限元網格模型的建立

基于PLAXIS大型巖土工程有限元設計計算軟件，構建有限元網格模型，模型尺寸長237 m×高35 m，節點數4 513個,如圖2所示。

表1 滑帶土抗剪強度參數取值統計表

5 滑坡體失穩模擬破壞趨勢分析

5.1 塑性區分布

現狀坡塑性區分布如圖3所示，現場勘察與有限元分析，均表明現狀坡局部表面已有拉裂跡象。從圖3可見塑性區主要出現在土層分界面處。

5.2 現狀坡安全系數強度折減法計算

如圖4所示為強度折減法計算后的網格變形圖。結合圖5，圖6，可看出潛在不利滑動面的大致位置主要位于坡表層中下部，沿粉粘夾碎石與強風化白云質灰巖的分界面下滑，該段表面坡率較大，且分界面角度也很大，容易發生滑坡。坡表中部以下多受拉單元，坡腳部位出現較多剪切破壞單元，剪切塑性區和受拉塑性區基本貫通。

如圖7所示位移—安全系數曲線，可知當前坡體安全系數為1.051，接近極限平衡狀態。若經過暴雨沖刷、雨水入滲增加坡表荷載并削弱土體強度參數，易引起滑坡。

6 治理措施研究

6.1 漿砌石擋墻支擋反壓坡腳

根據現場實地情況的制約，擬采用漿砌石擋墻在坡腳處支擋坡體，同時將漿砌石截面尺寸加大，利用漿砌石自重及墻后坡腳回填土作為發壓坡腳的荷載，坡面存在板栗樹擬不進行坡面的削坡卸載，構建數值計算分析如圖8～圖10所示。

從滑坡體塑性區域、剪切應變增量、總位移量可知：滑坡體將會形成貫通的滑坡裂面，在降雨及其他外界因素作用下將在滑坡體后緣形成臨空的滑體沖擊區，修建擋墻不能夠有效的阻止滑坡的發生，因此必須進行坡面的卸載才能有效的阻止滑坡的發生。

6.2 坡腳反壓、漿砌石擋土墻支擋

采用漿砌石擋墻進行坡腳支擋并利用擋土墻自重進行坡腳的發壓，在坡面進行削方卸載、在滑坡體外緣5 m范圍內的穩定區域修建截排水溝。通過完成后3年的觀測，對滑坡體起到了較好的治理效果。

滑坡體治理示意圖見圖11。

7 結語

1)高陡坡面形成的滑坡體在降雨及其他外界因素作用下將在滑坡體后緣形成臨空的滑體沖擊區。

2)滑坡體治理不能夠簡單的采用支擋措施，應將治理重點放在坡面的削坡減載。

3)從滑坡體塑性區域、剪切應變增量、總位移量幾方面進行滑坡體治理方案比選，能夠起到經濟、安全的顯著治理效果。

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A shallow gravel soil landslide stability analysis and control measures

Qi Zhaowei Fu Maosheng

(514BrigadeofNorthChinaGeologicalExplorationBureau,Chengde067000,China)

Based on a landslide in Xinglong County, build a landslide finite element mesh model by PLAXIS which is a large finite element of geotechnical engineering calculation software. Analysis the plastic zone, shear strain increment and the total displacement of the landslide. Point out the first measure to treat landslide is cutting slope, followed by retaining measures. This article can provide certain technical reference for the similar landslide governance.

landslide, numerical calculation, shear strain, total displacement, PLAXIS, plastic zone

1009-6825(2016)13-0077-03

2016-02-27

亓兆偉(1980- )，男，工程師； 付茂盛(1981- )，男，工程師

P642.22

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