寨門口滑坡穩定性評價及治理設計

廖安杰，賈學斌

(1.成都理工大學 工程技術學院，四川 樂山 614000； 2.四川省蜀通巖土工程公司，成都 610000)

滑坡是中國西南地區廣泛分布的典型地質災害之一。滑坡災害的發生往往導致河流堵塞、交通阻斷、居民房屋被毀，甚至會造成人員傷亡，造成嚴重的社會影響，因此查清滑坡的變形機制及影響因素，制定合理的治理方案，確保滑坡的穩定顯得尤為重要。前人對滑坡穩定性評價及治理方面進行了大量研究，取得了豐碩的成果[1-3]。王啟國[4]采用摩根斯頓-普萊斯法和傳遞系數法對陳家咀、羅行灘和青石梁等3處滑坡進行了穩定性評價，并提出相應的防治建議；郝社鋒[5]采用離散元3DEC軟件對秦望山隧道南口高陡巖質邊坡穩定性和治理進行了數值模擬分析；韓萬東等[6]利用FLAC3D對鏵尖露天礦邊坡進行數值模擬分析，揭示了邊坡的變形機理。本文以寨門口滑坡為研究對象，結合其工程地質條件及基本特征，采用傳遞系數法和有限差分FLAC3D對滑坡穩定性進行評價，提出以抗滑擋墻+截排水工程為主的治理措施。

1 滑坡區工程地質條件

寨門口滑坡區位于自貢市聯絡鎮，中亞熱帶濕潤季風氣候區，雨量充沛，降水量主要集中在5-10月份，多年平均降水量993.3 mm，地下水的主要補給來源為大氣降水。滑坡區出露的地層主要為第四系全新統(Q4)和侏羅系中統上沙溪廟組(J2s)，區內褶皺疏緩，形態較簡單，兩翼基本對稱，斷裂以壓性、壓扭性為主，滑坡區地震動反應譜特征貯存周期為0.35 s，地震動峰值加速度為0.10 g，地震基本烈度為Ⅶ度；區內人類工程活動較頻繁，多以灌溉、采石和建筑為主。

2 滑坡基本特征

寨門口滑坡平面呈長舌狀，見圖1，主滑方向286，滑坡前后緣相對高差11 m，坡體縱向長40 m，橫向寬25 m，滑體平均厚度3～4 m，滑坡體積約0.4×104m3，屬小型土質滑坡。根據現場調查，滑坡前緣局部已經發生剪出，而后緣、中部及兩側發現大量拉張裂，主要有4條裂縫，呈現弧形分布，裂縫水平錯動約15～20 cm，垂直錯動約30～50 cm，可見深度約80～120 cm，長約4.0 m，見圖2。

由于滑坡坡向大致與巖層傾向一致，坡度較大，滑坡下伏基巖為上沙溪廟組(J2s)泥巖，泥巖為相對隔水層。而滑體土為夾碎石粉質黏土，稍有滑感及黏滯感，土體結構松散，暴雨作用下，利于雨水下滲，土體呈飽水狀態，物理力學性質差，降低土體抗剪強度，在黏土與強風化泥巖層界面處富集，降雨下滲運移，形成較大的靜水壓力，軟化土體，形成滑帶，滑坡前緣開挖切坡形成的陡坎，為滑坡發生提供良好的臨空面。在不利荷載持續作用下，使得土體滑動后牽引滑坡后緣土體隨之向前產生滑移，其變形失穩機制為蠕滑-拉裂。

圖1 滑坡工程地質平面圖

圖2 滑坡裂縫

3 滑坡穩定性評價

3.1 傳遞系數法

根據鉆孔資料并考慮地形，寨門口滑坡的滑動面為近折線型，故選用《滑坡防治工程勘察規范》(DZ/T0218-2006)推薦的傳遞系數法進行滑坡穩定性計算[7]。選取滑坡典型剖面，并考慮天然工況、暴雨工況、地震工況3種工況條件，計算參數見表1，計算結果見表2。

表1 巖土體物理力學參數

表2 滑坡穩定性計算結果表

結果表明，該滑坡在天然和地震工況下處于穩定狀態，暴雨工況下處于欠穩定狀態。該滑坡在暴雨情況下失穩的可能性較大，如果不及時進行治理，有進一步變形失穩的可能。

3.2 數值模擬分析

由于該滑坡暴雨工況下處于欠穩定狀態，因此選用有限差分FLAC3D對滑坡在暴雨工況下進行數值模擬，進一步分析坡體內部的應力應變特征，同時也為傳遞系數法對滑坡穩定性評價結果進行驗證。

3.2.1 計算模型

根據滑坡典型剖面圖，建立滑坡三維模型，考慮滑坡巖性組合及巖體結構特征，巖土體采用彈塑性材料(參數取值見表1)，選用Mohr-Coulomb準則。計算模型見圖3，模型尺寸長度58.9 m，寬度20 m，最大高度23.6 m，模型網格劃分為四面體，共61 487個節點，205 471個單元。考慮模型僅為滑坡的一部分，需對滑坡模型施加約束。底部邊界采用固定鉸支承，上邊界地表取為自由邊界，兩側邊界為水平X方向位移約束，前后邊界為水平Y方向約束。

圖3 滑坡數值模型

3.2.2 結果分析

從圖4剪應變增量分布可看出，剪應變增量集中的部位位于滑體和滑床的交界面，該部分明顯大于周圍滑體的剪應變增量，而剪應變增量集中的范圍往往是坡體可能發生破壞的部位，將成為滑坡失穩過程最不利部位[8]。從圖5位移分布看，滑坡表面最大位移量可達40 cm，與滑坡實際變形相吻合。數值模擬結果更加準確地反映了坡體內部的變形破壞特征，同時也為傳遞系數法對滑坡穩定性評價結果進行驗證。結果表明，該滑坡在暴雨條件下穩定性較差，若不及時治理，坡體進一步產生變形，在基覆界面形成貫通的滑動面，滑坡發生整體失穩。

圖4 剪應變增量分布云圖

圖5 位移分布云圖(單位：m)

4 滑坡治理設計

考慮滑坡的規模、重要性及危害性，將滑坡治理工程安全等級定為三級。按照最不利荷載的設計原則，同時綜合考慮地形和滑面形態，滑坡下滑推力設計值取30 kN/m，采用抗滑擋墻+截排水相結合的綜合治理方案，見圖6。

1) 抗滑擋墻設置在滑坡前緣處，擋土墻長20 m，頂寬1.0 m，背側坡度直立，面坡坡度1∶0.3，基礎埋深0.5 m，上部墻高3.0 m，下部墻高2.7 m，M10漿砌塊石砌筑。

2) 滑坡后緣修建截水溝，滑坡體上修建簡易的排水溝，便于坡面地表水的排泄，防止地表水的進一步入滲，從而降低水對滑坡的不利影響，截排水溝截面尺寸為0.6 m×0.6 m。

3) 對坡體上已經出現的裂縫采用M10砂漿封閉，防止地表水入滲。

圖6 滑坡治理設計

5 結 論

以寨門口滑坡為例，采用傳遞系數法和有限差分FLAC3D對滑坡穩定性進行評價，提出相應的治理工程措施，并得到以下結論：寨門口滑坡變形失穩機制為蠕滑-拉裂，該滑坡天然和地震工況下處于穩定狀態，暴雨工況下處于欠穩定狀態；數值模擬結果與滑坡的實際變形相吻合，剪應變增量集中的部位位于滑體和滑床的交界面，滑坡表面最大位移量可達到40 cm；采用以抗滑擋墻+截排水工程為主的治理措施能有效地控制滑坡的變形。