石佛寺滑坡穩(wěn)定影響因素敏感性分析

周學(xué)能 翁凌云

摘要：滑坡穩(wěn)定性受多種因素影響，研究滑坡穩(wěn)定系數(shù)與各因素之間的關(guān)系，找出主導(dǎo)因素，對于優(yōu)化滑坡綜合整治措施具有指導(dǎo)意義。本文對影響石佛寺滑坡穩(wěn)定的滑帶參數(shù)及地下水進行了敏感性分析，結(jié)果表明滑帶土的內(nèi)摩擦角和地下水位是影響滑坡穩(wěn)定性最顯著的兩個因素，地表截排水和滑坡體內(nèi)排水是滑坡治理優(yōu)先考慮的措施。

關(guān)鍵詞：石佛寺滑坡；穩(wěn)定系數(shù)；影響因素；敏感性分析

1.引言

石佛寺滑坡位于臨近三峽水庫庫首的長江一級支流香溪河左岸，行政區(qū)劃上屬湖北省興山縣峽口鎮(zhèn)泗湘溪村。石佛寺滑坡屬潛在不穩(wěn)定滑坡，其一旦發(fā)生整體失穩(wěn)，將直接威脅到滑坡體上居民153人的生命財產(chǎn)安全，還將可能導(dǎo)致通過滑坡體中部的復(fù)建高峽公路中斷，地質(zhì)災(zāi)害危害程度等級為Ⅱ級。影響滑坡穩(wěn)定的因素較多，找出滑坡變形失穩(wěn)的主導(dǎo)因素，對于優(yōu)化滑坡綜合整治措施具有指導(dǎo)意義。

2.滑坡地質(zhì)條件

2.1滑坡形態(tài)

石佛寺滑坡在平面上呈一長條狀，滑動方向202。左右。坡面形態(tài)為上下緩中間陡的斜坡，平均坡度約20°。其前緣抵至香溪河，已被庫水淹沒，地面高程132m，三峽水庫蓄水至175m，該滑坡近15%的滑體浸在庫水中，后緣抵臨江山體，高程415m，后側(cè)臨江山頂高程450m～600m?；w縱向長840m，平均寬度180m，滑體平均厚度27m，面積15.26x10㎡，體積約412x10m3，屬大型滑坡?；麦w坡面完整性較差，滑坡周邊及滑體上自西向東發(fā)育了沙子溝、向家溝、大堰溝、廟溝、陳家溝等五條較大的沖溝，滑坡體上的居民都居住在高程195m以上，復(fù)建高峽公路橫穿滑坡體，路面高程為224m～243m。

2.2滑坡巖土體特征

石佛寺滑坡體主要由粉質(zhì)粘土夾碎石和碎塊石土組成，其中碎石土結(jié)構(gòu)不均一，不同部位其碎塊石含量相差較大，后緣多為崩坡堆積成因的碎塊石土，屬于松散堆積體滑坡?；w土平均厚度27m，最厚達48m。主滑帶位于下伏基巖面接觸處附近，滑帶土厚度一般0.4m～0.5m，最厚0.7m，最薄0.2m，主要為紫紅色一紫褐色粉質(zhì)粘土夾角礫。滑帶中土的含量多在65%～85%之間，以可塑狀為主，部分呈可軟塑狀，一些鉆孔中的粘土中可見摩擦鏡面；角礫含量一般20%～30%左右，粒經(jīng)一般0.5em～1.0cm，多為次棱角狀或次圓狀，角礫的成分以泥質(zhì)粉砂巖、長石砂巖為主，部分為泥巖。個別鉆孔還揭露出滑帶土與下伏基巖的接觸面呈明顯的摩擦鏡面。滑床為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J）地層，巖性為黃褐色長石砂巖，紫紅色泥巖為主，局部為泥質(zhì)粉砂巖和細砂巖，巖體強風(fēng)化層一般厚達2m～5m。巖層傾向250°～270°，傾角40°～47°，呈單斜構(gòu)造，未見大的斷裂破碎帶。

2.3滑坡體地下水特征

滑坡體為松散堆積體，一般為中等透水性，主要為孑L隙潛水類型，局部存在一定的上層滯水。地下水主要接受大氣降雨的補給，因本滑坡體處于一槽狀負地形內(nèi)，匯水面積較大，地下水補給來源較豐富。在滑坡區(qū)，地下水一部分下滲并最終通過徑流排泄匯入香溪河；一部分以泉的形式在地表出露，最大泉點流量約0.03L/s，一般小于0.01 Us?？碧狡陂g處于雨季，地下水位埋深淺，一般鉆孔水位埋深4.0m～7.0m。根據(jù)滑坡上的兩個水文長觀孔的資料來看，在旱季，地下水位普遍較深，多在15m以下?；聟^(qū)地下水屬HC03-Ca·Mg型。

3.滑坡穩(wěn)定性分析

3.1破壞模式分析

石佛寺滑坡基底為殘坡積堆積物，坡體兩側(cè)不斷崩塌堆積加載而形成的推移式滑坡，為典型的堆積層滑坡?；履壳疤幱谡w基本穩(wěn)定狀態(tài)，近期變形只是在側(cè)緣稍陡的溝坡局部附近，有過多期次級滑移變形跡象，局部微地貌上均反映出次級滑移后形成的圈椅狀形態(tài)。三峽水庫蓄水后，尤其庫水位在175m～145m之間的漲落，將降低滑坡的穩(wěn)定性，而使滑坡產(chǎn)生牽引溯源式的變形破壞，其破壞方式有滑移型和坍岸型。結(jié)果將導(dǎo)致175m以下的這部分滑體將首先失穩(wěn)滑移，造成175m以上的滑坡體臨空，繼而靠近臨空面的部分滑坡體又一次產(chǎn)生滑移破壞，這種破壞形式循環(huán)往復(fù)，直至整個滑坡體。

3.2滑坡巖土物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)建議值

綜合考慮滑體、滑帶土的分布特征及地下水位，在試驗成果資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合反算成果，提出如下建議值，見表1。

3.3滑坡穩(wěn)定性分析評價

針對石佛寺滑坡的破壞模式，本文計算方法采用極限平衡法，具體方法為規(guī)范中所推薦的剩余推力法。

石佛寺滑坡前緣高程低于175m，為涉水滑坡，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，本滑坡穩(wěn)定計算的工況如下：

工況1.自重+地表荷載+現(xiàn)狀水位；

工況2.自重+地表荷載+175m水位+20年一遇暴雨：

工況3.自重+地表荷載+175m-145m水位；

工況4.自重+地表荷載+175m-145m水位+20年一遇暴雨。

本區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度區(qū)，所以在本次計算中對地震力不予考慮。

計算選取I—I剖面的4種工況，計算結(jié)果見表2。石佛寺滑坡在天然狀態(tài)下（工況1）整體是基本穩(wěn)定的，其余工況滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，即在蓄水后，滑坡整體穩(wěn)定性惡化，可能發(fā)生整體失穩(wěn)。

4.滑坡穩(wěn)定影響因素敏感性分析

滑坡的穩(wěn)定性受各種內(nèi)在因素和外部因素的影響，本文重點選擇了滑帶土抗剪強度參數(shù)c、值和地下水位這幾個因素進行敏感性分析。敏感性分析過程如下：

首先選擇一套基準參數(shù)，運用剩余推力法計算出基準條件之下滑坡穩(wěn)定系數(shù)F，在此基礎(chǔ)上變動其中的某一參量，其他參數(shù)固定不變，計算出該參量在其變化范圍內(nèi)變動時滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨之變化的結(jié)果。最后根據(jù)上述計算結(jié)果得出敏感系數(shù)S，其計算公式如下：

本次敏感性分析基準參數(shù)如下：地下水位為20%h（h為劃分的滑坡體條塊厚度），滑帶土C為20kPa，為20。。

滑帶土C、值敏感區(qū)間選取為：c值在5kPa～30kPa之間變化，每5kPa計算一個值；（值在14°～24°之間變化，每2°計算一個值。地下水敏感區(qū)間為：地下水位在0～100%h之間變化，每變化20%h計算一個值。敏感性分析計算成果見表3。各敏感性因素與滑坡穩(wěn)定系數(shù)的相關(guān)圖見圖4.1.圖4.2.圖4.3。

通過計算得出，滑坡穩(wěn)定性對各主要參數(shù)的敏感系數(shù)平均值如下：C為16.0%，為48.2%，地下水位為33.9%。從相關(guān)圖可看出，C每增加5kPa，穩(wěn)定系數(shù)約增加0.034；每增加2。，穩(wěn)定系數(shù)約增加0.105；地下水位每降低20%h，穩(wěn)定系數(shù)約增加0.076。說明對本滑坡穩(wěn)定影響最大的因素是滑帶土的內(nèi)摩擦角，其次是滑體內(nèi)地下水位，最后是滑帶土的凝聚力。

5.結(jié)論

（1）在影響石佛寺滑坡穩(wěn)定的諸多因素中，最為敏感的因素是滑帶土的內(nèi)摩擦角，其次是滑體內(nèi)地下水位，最后是滑帶土的凝聚力。

（2）在力學(xué)參數(shù)確定的情況下，降雨造成地下水位的抬升則成為滑坡穩(wěn)定性下降的首要原因。因此，地表截排水和降低滑體內(nèi)地下水位是滑坡治理優(yōu)先考慮的措施。