四川馬崩組漁灣組土質(zhì)滑坡抗剪強度指標(biāo)反演分析

劉浩天

（湖南省勘測設(shè)計院有限公司，長沙410004）

1 引言

滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)選取對滑坡穩(wěn)定性分析及治理有著十分重要的意義，滑帶土抗剪強度參數(shù)的選取，對滑坡穩(wěn)定性計算起關(guān)鍵作用[1]。目前，確定滑坡抗剪強度指標(biāo)黏聚力c、內(nèi)摩擦角φ 值的方法主要有試驗手段（包括現(xiàn)場試驗和室內(nèi)試驗），經(jīng)驗數(shù)據(jù)對比以及極限平衡狀態(tài)下的反演分析法。基于極限平衡理論的反演分析成為滑坡穩(wěn)定性分析中常用的方法。滑帶土抗剪強度指標(biāo)反演分析雖是整個滑面的平均值，但可以作抗剪強度指標(biāo)的效驗之用。

2 滑坡概況

2.1 滑坡位置

馬崩組漁灣組滑坡位于四川省阿壩州理縣通化鄉(xiāng)馬崩組漁灣組扎谷腦河右岸斜坡的中上部。“5·12”特大地震以前，滑坡前部、中部及后部多處出現(xiàn)裂縫、錯臺，居民房屋出現(xiàn)不同程度開裂、傾斜，甚至局部傾倒。馬崩組漁灣組滑坡防治工程級別為II 級[2]。

2.2 滑坡基本特征

本滑坡主要由3 個大滑坡組成，分別為H1、H2、H3 滑坡（見圖1），本文主要闡述H2 滑坡。通過對滑坡進行工程地質(zhì)調(diào)查，綜合分析收集的資料，H2 滑坡平面形態(tài)呈圈椅狀，主滑方向為208°，滑坡東側(cè)以沖溝為界，滑坡西側(cè)以山腳陡緩交界處坳槽為界，前緣剪出口為陡坡臨空面（坡底基巖出露），后緣為漁灣寨后方陡坡坡腳。

圖1 H1、H2、H3 滑坡全貌圖

3 H2 滑坡現(xiàn)狀變形特征

H2 滑坡位于勘查區(qū)中部，坡度平均約22°，滑坡形態(tài)整體呈現(xiàn)前寬后窄的地形特點，坡體上主要居住有西山村馬崩組、漁灣組居民。

H2 滑坡平面形態(tài)呈圈椅狀，主滑方向為208°，滑坡東側(cè)以沖溝為界，沖溝溝內(nèi)沖刷均比較嚴重，勘查區(qū)東側(cè)、西側(cè)和北側(cè)均環(huán)山，構(gòu)成“盆地”，匯水面積大，降雨季節(jié)，因坡體缺乏排水設(shè)施，水流沿沖溝向下徑流，水流大，流速快，溝內(nèi)深切，側(cè)向沖刷也較嚴重，并且側(cè)向掏蝕，溝內(nèi)已多處滑塌。

滑坡西側(cè)以山腳陡緩交界處坳槽為界，該處植被較好，山腳溝谷底部平緩，目前，變形跡象不明顯，主要以坡面侵蝕和溝谷侵蝕為主。

滑坡前緣剪出口為陡坡臨空面(坡底局部基巖出露)，后緣為漁灣寨后方陡坡坡腳，前緣陡坡坡度平均約35°。

H2 滑坡的中后緣居住有馬崩組，村組前部為較陡坡臨空面，坡面植被較差，主要生長低矮耐旱灌木叢，坡面剝蝕強烈，滑體溜塌嚴重，村組后部為馬崩組后方強烈變形區(qū)，該處地表裂縫發(fā)育，變形強烈，地面裂縫呈下錯，錯高20～30 cm，長5～8 m，呈橫向展開，與主滑方向近乎垂直。

據(jù)調(diào)查，“5·12 地震”前該處房屋處于蠕動變形，震后變形加劇，H2 坡東側(cè)陡緩交界處滑體局部滑移跡象較為明顯，呈現(xiàn)出明顯的剪切變形裂縫，局部可見新鮮擦痕跡象，至今仍不斷變化。

4 H2 滑坡物質(zhì)組成

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露，H2 滑坡物質(zhì)組成闡述如下。

4.1 滑體土

據(jù)鉆探和槽探、井探揭示，H2 滑坡滑體土由第四系全新統(tǒng)崩坡積層組成，主要包括崩坡積含碎石黏土層和碎石土層，滑坡坳槽、較緩的斜坡地段及有基巖出露的陡坎陡坡均零星散落有巨大崩落塊石、碎石。

含碎石黏土主要由黏土、角礫、碎石組成，以黏土為主，約占75%，角礫、碎石次之，黏土一般為可塑～硬塑狀，稍濕～干燥，呈灰白色、褐黃色，角礫碎石粒徑2～20 mm。

碎石土是H2 滑坡滑體土的主要組成物質(zhì)，主要由粉土和碎石組成。粉土較松散，灰白色，干燥，呈散粒狀，粒徑0.5～2.0 mm，碎石土層以碎石為主，直徑10～50 mm，占50%以上，顆粒級配差，磨圓度差，以棱角形為主，排列十分混亂，碎石土母巖成分主要為千枚巖。

4.2 滑帶土

根據(jù)鉆探揭露，H2 滑坡中未見明顯滑帶土層，鉆探揭露主要為碎石土層，地層較連續(xù)，取樣巖性含水量少，未見軟弱夾層，巖樣未見明顯錯動、擦痕、鏡面等，地下水也相對貧乏。

綜上所述，根據(jù)地面變形跡象、地形地貌特點及滑坡變形規(guī)律分析，結(jié)合鉆探揭露，可得出結(jié)論：H2 滑坡整體沿下伏基巖面均處于蠕動變形～強烈變形階段，變形滑面尚未完全形成，未貫通。

4.3 滑床

根據(jù)鉆探揭露，H2 滑坡滑床主要為下伏強風(fēng)化～中風(fēng)化千枚巖。

5 參數(shù)選取

5.1 室內(nèi)試驗

H2 滑帶土抗剪強度指標(biāo)統(tǒng)計見表1。

由表1 可知，抗剪強度：天然狀態(tài)φ=28.70°～33.60°，c=22.00～27.00kPa；飽和狀態(tài)φs=26.75°～28.30°，cs=17.55～20.30kPa；飽和殘余抗剪強度φ′s=23.10°～25.87°，c′s=15.10～18.30 kPa。

表1 H2 滑帶土抗剪強度指標(biāo)統(tǒng)計表

參考相關(guān)資料，本工程滑面抗剪強度參數(shù)取值如下：

根據(jù)滑坡變形跡象及變形特點分析，H2 穩(wěn)定狀態(tài)處于強烈變形～蠕動變形階段，滑坡變形主要沿基巖和覆蓋層接觸面，滑面尚未完全貫通，其滑面抗剪強度指標(biāo)可直接取室內(nèi)試驗快剪峰值強度標(biāo)準(zhǔn)值[3，4]，即：

天然狀態(tài)φ=29.55°×1.01、c=23.51 kPa×1.01；飽和狀態(tài)φs=26.53°×1.01、cs=18.52 kPa×1.01。考慮到碎石土層較大顆粒受取樣限制因素，本次抗剪強度試驗取值=室內(nèi)試驗標(biāo)準(zhǔn)值×1.01 增大系數(shù)。

5.2 反演分析

滑帶巖土抗剪強度參數(shù)的反算法目前應(yīng)用廣泛，根據(jù)滑坡實際穩(wěn)定狀態(tài)提前假設(shè)穩(wěn)定系數(shù)及滑面、荷載等條件，反算滑面的巖土抗剪強度參數(shù)[5]。

根據(jù)滑坡變形跡象及變形特點分析，H2 穩(wěn)定狀態(tài)處于強烈變形～蠕動變形階段，滑坡變形主要沿基巖和覆蓋層接觸面，滑面尚未完全貫通，其滑面抗剪強度指標(biāo)可直接取室內(nèi)試驗快剪峰值強度標(biāo)準(zhǔn)值。

因此，反演分析選取H2 滑坡典型剖面（1-1′）進行反演分析計算，穩(wěn)定系數(shù)取Fos=1.04，反算方法可采用圖解法，依次取c=0、φ=0，分別反求c、φ 值，在c～φ 坐標(biāo)圖上求出直線，并綜合考慮室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)，最終確定抗剪強度指標(biāo)。見表2 和圖2。

圖2 滑面抗剪強度反演分析與試驗數(shù)據(jù)

表2 滑面抗剪強度反分析值

因此，H2 滑坡穩(wěn)定性分析滑面抗剪強度指標(biāo)c、φ 值及其他物理力學(xué)指標(biāo)的選取需要根據(jù)室內(nèi)試驗、反演分析、工程類比及參考地區(qū)經(jīng)驗來綜合確定，取值見表3。

表3 滑面抗剪強度推薦值

6 穩(wěn)定性計算結(jié)果及評價

滑坡穩(wěn)定性計算選取1-1′剖面作計算剖面，對潛在滑面進行穩(wěn)定性計算。

6.1 計算模型

計算模型及滑面條塊劃分如圖3所示。

圖3 計算模型及滑面條塊劃分圖（1-1′計算剖面）

6.2 計算結(jié)果

穩(wěn)定性計算結(jié)果表見表4。

6.3 結(jié)果評價

根據(jù)表4 穩(wěn)定性計算成果表可知：（1）在工況1 條件下，滑坡整體穩(wěn)定性較差，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；（2）在工況2 條件下，滑坡穩(wěn)定系數(shù)小于1.05，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

表4 穩(wěn)定性計算結(jié)果表

通過反演分析確定結(jié)合工程類比，對比室內(nèi)試驗結(jié)果，最終確定的滑面抗剪強度指標(biāo)c、φ 值，對滑坡進行穩(wěn)定性計算，實地調(diào)查表明當(dāng)前滑坡前緣區(qū)域出現(xiàn)變形、后緣區(qū)域出現(xiàn)裂縫，穩(wěn)定性計算結(jié)果與現(xiàn)狀變形特征較為吻合，對后期滑坡治理工程有著重要的指導(dǎo)作用。

7 結(jié)語

綜上所述，土質(zhì)滑坡日益成為人們關(guān)注的熱點問題，滑面抗剪強度參數(shù)的選取合理與否，對邊坡穩(wěn)定性計算起關(guān)鍵作用。土質(zhì)滑坡滑帶土的參數(shù)選取尤為重要，通過對滑帶土室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)分析，結(jié)合反演分析，共同確定滑帶土抗剪強度指標(biāo)取值，其計算結(jié)果更加符合滑坡變形特征，計算結(jié)果更加真實，可以更好地指導(dǎo)滑坡治理工程的設(shè)計工作，從而消除滑坡地質(zhì)災(zāi)害對人民生命財產(chǎn)的威脅。