某邊坡破壞機理及穩定性分析

何 國

（核工業西南勘察設計研究院有限公司， 四川 成都 610061）

1 邊坡破壞形成原因

1.1 河流侵蝕

壩址位于出山口處，呈不對稱“U”型谷，其地表水和地下水均源于博羅科努山南坡和阿吾拉勒山北坡冰雪融水、大氣降水及基巖裂隙水的補給。地下水主要賦存于巖體發育的各種結構面中，尤其是淺層風化卸荷帶內的結構面相互切割、多張開且貫通性好，是基巖裂隙水的主要徑流、賦存空間。

1.2 地震作用

根據滑坡前緣碎石土夾巨石，可以推斷發生過強烈的地震作用，地震對巖質坡體穩定性的影響表現為累積效應和觸發效應兩個方面。累積效應主要表現為地震作用引起巖體結構的松動，造成坡體頂部巖體拉裂和剪切變形，加劇層面的錯位。觸發效應主要表現為地震作用加速了拉裂面的貫穿，造成坡體瞬間失穩[1]。

2 邊坡穩定性影響因素

2.1 地形地貌

研究區地形地貌形態整體上為中低山區河谷構造侵蝕斜坡地貌，滑坡體在滑面上的重力分量很大程度受地形地貌條件影響。從縱向上看，滑坡表表面呈梯坎狀，前緣與后緣坡度相對較陡，中部相對較緩；從橫向上看，中部與后部呈中間低兩側高的凹槽，前部呈右側高凸，左側低凹，利于降雨地表水入滲，最終會導致邊坡失穩的發生[2]。

2.2 地震影響

從區域上看，研究區位于地震斷裂帶內，該構造帶三條主干大活動斷裂帶均有破壞性地震的記錄。地震隊研究區斜坡影響較大，地震主要是通過斜坡波動震蕩產生，受08年強震的影響，滑坡后緣位于坡肩處，形成多條斷續延伸裂隙，為后期降雨的入滲提供通道。并且地震使斜坡結構更加松散，為地表水入滲坡體轉化為地下水創造更有利條件。

2.3 人為活動

原先該區域的坡體上有很茂盛的植被覆蓋，隨著人們在山坡上亂砍濫伐，使坡體失去保護，同時隨著雨水的沖刷，入滲，巖體逐漸外露，越來越不利于植物的生長。同時在山坡下，人們建立采石廠，為了自身的利益，進行不節制的開采，劈山開礦的爆破作用，可使斜坡的巖、土體受振動而破碎產生滑坡對坡腳進行開挖后，使坡體下部失去支撐而發生下滑。

3 邊坡穩定性計算

根據滑坡體特征與現有的勘探資料，選取滑坡主剖面，通過采用折線傳遞系數法來計算邊坡的穩定性，其剖面分塊后的計算圖如下所示：

圖1 計算剖面分塊圖

3.1 計算值的選取

按照 GB50487-2008《水利水電工程地質勘察規范》，結合巖體原位試驗成果并類比相近工程的巖體試驗，對滑坡體下的巖石（主要是凝灰巖）物理力學參數取值，提出本工程壩址區巖體的物理力學地質建議值。

3.2 穩定性計算

依據折線傳遞系數法的計算思路[3]，首先對分塊1進行計算：

通過式1-1至1-3的計算，可以求得分塊1土體的抗滑力和下滑力，當計算分塊2時，除了以上相同的計算過程，還需計入分塊1給分塊2的剩余下滑力。即為：

由于分塊間角度不一致，需要計入傳遞系數ψ，即：

則第2塊的剩余下滑力為 E2=kT2-R2+E1ψ1，

第5塊的剩余下滑力為 E5=kT5-R5+（kT4-R4）ψ4+?? ?+（kT1-R1）ψ4ψ3ψ2ψ1

假定到第5塊的剩余下滑力影響不大，幾乎為0時，即 E5=0，

則根據下滑力和抗滑力的值，可以求得其抗滑穩定性系數Fs=1.14。

3.3 結果分析

根據邊坡設計規范，邊坡穩定安全系數不下于規定值。且根據高邊坡的滑坡穩定狀態劃分，其安全穩定系數 Fs=1. 14 ＞1.1，因此邊坡穩定性滿足地震工況下二級邊坡的要求。

4 總結

對邊坡的破壞機理和穩定性進行了分析，首先從邊坡的破壞機理形成的主要原因進行了分析，分別從河流浸蝕，地震作用進行了說明，對該區域中影響邊坡穩定性的因素主要從地形地貌，地震影響，人為活動等方面進行分析。選取邊坡的一個特定剖面，對它的穩定性情況進行計算求解，通過折線傳遞系數法，把坡體分成五個小分塊，對每個分塊進行分析求解，最終得到該壩址區巖體穩定性系數，與邊坡規范中規定的數值進行對比發現，大于規定限值，因此邊坡穩定性滿足地震工況下的要求。

[1]楊兵,孫明祥,王潤民,楊濤,馮君,周德培. 土體含水率對邊坡動力破壞模式及動力響應影響的振動臺試驗研究[J/OL]. 巖土工程學報,:1-7(2017-05-26).

[2]鄭穎人,葉海林,黃潤秋. 地震邊坡破壞機制及其破裂面的分析探討[J]. 巖石力學與工程學報,2009,28(08):1714-1723.

[3]朱澤勇,賀桂成,李豐雄,王昭. 干濕交替條件下紅土邊坡破壞機理試驗研究[J/OL]. 長江科學院院報,:1-6(2017-02-16).