滑坡滑動面強度參數敏感性分析及其反演

葉李勝

（核工業河源工程勘察院，廣東 河源 517001）

滑坡勘查中滑動面抗剪強度參數的確定是一項十分重要且復雜的工作。抗剪強度參數取值的正確性和可靠度，直接反映了勘查工作的質量，影響滑坡穩定性評價及防治工程設計的合理性、安全性及經濟性。目前確定滑動面抗剪強度參數的方法主要有土工試驗方法、工程類比法和反演法[1-2]。土工試驗法簡單直觀，易于操作，試驗方法技術成熟、結果可靠，因此被廣泛應用于工程實踐當中[3]，但有時也存在取樣困難的問題，另外，試樣的原狀性、代表性及試驗條件和方法都對參數產生較大影響。工程類比法注重類似工程經驗，實際運用中卻難以把握，地質環境千變萬化，不同的滑坡成因、巖土性質、邊界條件決定了工程類比法不可能準確地得出邊坡滑帶土的強度參數。反演法是邊坡強度參數估算的常用方法之一，通過已知的穩定系數和勘查確定的滑動面等條件，反演得到滑坡的綜合抗剪強度參數值。反演法的綜合性較好，能將欠考慮的外部作用因素融入到反演的抗剪強度參數當中，使結果更切合實際。

本文對新洞滑坡滑動面強度參數進行敏感性分析，在此基礎上進行反演計算，結合土工試驗綜合確定強度參數值，為防治工程設計提供準確可靠的依據。

1 滑坡地質環境條件

新洞滑坡位于廣東省連平縣田源鎮新河村新洞西北側山坡上，該邊坡早在二十多年前就發生過滑坡，隨后坡腳經常發生一些小崩塌。2005年，滑坡前緣靠近坡腳民房又發生一次崩塌，導致一棟民房一樓外墻被土掩埋約3.0m，崩落土體約100m3，此后該滑坡未發生過滑動，一直處于相對穩定狀態。

區內為低山丘陵地貌，所在山體海拔不超過400m，滑坡體海拔在245～291m之間。地勢整體呈北高南低，山體坡度10°～35°?；麦w所在邊坡為土質邊坡，坡腳處最低為245m，滑坡后緣為291m，現狀坡度為在14°～28°之間。

滑坡區地層為單斜構造，下伏地層為泥盆系上統帽子峰組（D3m），巖性為砂巖、頁巖及鈣質砂頁巖，巖層產狀190°∠30°。據鉆探揭露，滑坡體巖性自上而下為坡殘積粉質粘土（Qdel）、帽子峰組全風化及強風化泥質粉砂巖（D3m）。

2 滑坡現狀及特征

滑坡體平面上呈上窄下寬的“簸箕形”，滑向137°，垂直滑向方向滑體長約83m。滑坡后壁位于278.0～290.5m之間，呈圈椅狀，破裂壁高約0.5～1.5m，破裂面已風化，現已看不到擦動的痕跡。滑坡滑動面為折線型，基本位于土巖界面處，屬于典型的堆積層土質滑坡（圖1），滑體最厚處約13.4m，最薄處約1.5m，平均厚度約4.4m，滑體物質組成主要為坡殘積粉質粘土，據《滑坡防治工程勘查規范》（GB/T 32864-2016）[4]，總體上該滑坡屬于淺層滑坡，力學性質上，坡腳因建房開挖邊坡，使得下部先滑動，上部失去支撐而變形，屬于牽引式滑坡。滑體面積約12577m2，平均厚度4.4m，體積為55339m3，依《廣東省地質災害隱患點特征認定和災害分級標準（試行）》（2014），屬于大型滑坡。

3 強度參數敏感性分析

3.1 土工試驗結果

對滑坡取樣進行室內土工試驗，試驗結果如表1所示。

表1 滑坡體室內土工試驗物理力學參數表

3.2 傳遞系數法穩定性計算

室內土工試驗統計，滑帶土粘聚力c值范圍為12～20kPa，內摩擦角φ值范圍8°～14°，由于離散程度較大，c取差值2作為計算步距，φ取差值1作為計算步距，選取滑坡主軸斷面1-1′，采用傳遞系數法，計算滑坡在最不利狀態下（坡體飽和）的穩定系數。計算結果見表2。

表2 傳遞系數法穩定系數計算表（剖面1-1′）

敏感度系數越大，說明該因素對Fs越敏感，該因素的微小變化將對Fs產生較大的影響。本滑坡穩定系數取1.05，對應表2中c=18kPa，φ=11°，以此為基準值進行敏感性分析。

3.2 Fs對c的敏感性分析

根據表2穩定性計算結果，Fs-c的關系見圖2，Fs-c近似于線性變化，呈遞增關系。取φ=11°，c=12～20kPa進行敏感性分析，其敏感性計算結果見表3。c對滑坡穩定性敏感度系數為13.3%～20.6%，平均值為16.25%。

圖2 Fs-c關系曲線圖

表3 Fs-c的敏感度系數表

3.3 Fs對φ的敏感性分析

根據表2穩定性計算結果，Fs-φ的關系見圖3，Fsφ近似于線性變化，呈遞增關系。取c=18kPa，φ=8°～14°進行敏感性分析，其敏感性計算結果見表4。φ對滑坡穩定性敏感系數為29.1%～40.6%，平均值為34.9%。

圖3 Fs-φ關系曲線圖

表4 Fs-φ的敏感度系數表

根據上述分析結果，Fs對φ的敏感度系數約為Fs對c的敏感度系數的2.15倍，表明內摩擦角φ值比粘聚力c值對滑坡的穩定性更敏感；另外，圖2與圖3中Fs-φ關系曲線的斜率大于Fs-c關系曲線的斜率，也可以得出同樣的結論。

4 滑動面強度參數反演

將c值進行區間分段，選取c值分別為15、16、17、18、19、20kPa，在滑坡目前狀態及邊界條件下，運用傳遞系數法反算可得到φ值。當滑坡穩定系數Fs=1.05時，滑坡主軸斷面1-1′反演得到的一系列抗剪強度參數（c，φ）為（15，10.38）、（16，10.32）、（17，9.67）、（18，9.31）、（19，8.95）、（20，8.58）?；赂睌嗝?-2′反演得到的一系列抗剪強度參數（c，φ）為（15，12.71）、（16，

11.48 ）、（17，10.24）、（18，8.98）、（19，7.72）、（20，6.44）。據此得出滑坡斷面1-1′、2-2′的強度參數c、φ值的關系曲線如圖4所示。

圖4中兩條曲線的交點數據為c=17.6kPa，φ=9.5°即為本滑坡滑動面抗剪強度參數反演值。室內試驗的滑帶土粘聚力c值范圍為12～20kPa，內摩擦角φ值范圍8°～14°，經對比分析，反演值位于室內試驗值的中位數附近，說明反演強度參數較為合理可靠。

圖4 c-φ關系曲線圖反演分析圖

5 結論

（1）Fs對φ的敏感度系數約為Fs對c的敏感度系數的2.15倍，內摩擦角φ值比粘聚力c值對滑坡的穩定性更敏感。

（2）反演值位于土工試驗值的中位數附近，反演強度參數較為合理可靠。

（3）本文以某特定土質滑坡作為研究對象，基于傳遞系數法對滑動面強度參數進行了敏感性分析及反演，與室內試驗值相互印證，反演參數較為合理，該方法可為類似工程提供一定參考借鑒。