反演分析法在滑坡治理中的应用

陈星光

(中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400016)

1 概述

某边坡位于攀枝花市，为修建公路开挖后形成的人工边坡，该边坡拟分4阶开挖。开挖至第3阶台阶时，边坡顶部产生裂缝，坡体整体失稳，发生大面积滑坡，严重危害坡脚在建道路，需及时进行治理。

2 工程地质概况

攀枝花位于攀西大裂谷的中南段，属于侵蚀、剥蚀的中山丘陵、山原峡谷地貌。项目所在地属中低山斜坡地貌，原始地形为向南斜坡地形。

该边坡拟4阶开挖，第4级边坡还未开挖完成。第1级边坡高10.4 m，按1∶0.75坡率放坡，平台宽2 m。第2级边坡高8 m，按1∶0.75坡率放坡，平台宽2 m。第3级边坡高8 m，按1∶0.75坡率放坡，平台宽2 m。第4级边坡设计高度为8 m，按1∶0.75坡率放坡，现开挖至3 m高。

经实地野外地质调查及钻探揭露评估区周边地层为第四系全新统人工填筑土、下伏古生界前震旦系康定群基岩(Pt1d2)组成，地层岩性主要为:素填土，花岗混合岩(Pt1d2)。

3 反演法反算抗剪强度指标

本次计算运用传递系数法进行边坡稳定性及剩余下滑推力计算。

1)边坡稳定性计算公式。

其中，Rn=［(Wn(1 － ru)cosαn－ Asinαn)－ RDn］tgφiCnLn;Tn=Wn(sinαn+Acosαn)+TDn。

式中:ψj——第i块的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数

(j=i)，ψj=cos(αi－αi+1)－sin(αi－αi+1)tgφi+1;

Wi——第 i条块的重量，kN/m;

Ci——第 i条块内聚力，kPa;

φi——第 i条块内摩擦角，(°);

Li——第 i条块滑面长度，m;

αi——第 i条块滑面倾角，(°);

A——地震加速度(重力加速度g);

Kj——稳定系数。

2)剩余下滑推力计算公式。

式中:ψ——传递系数，ψ=cos(αi－1－αi)－sin(αi－1－αi)·tanφi;

Ti——下滑力，Ti=Wisinαi+Acosαi;

Ri——抗滑力，Ri=Wi(cosαi－ Asinαi)+CiLi;

Pi——第 i条块推力，kN/m;

Pi－1——第 i条块的剩余下滑力，kN/m;

Wi——第 i条块的重量，kN;

Ci——第 i条块的内聚力，kPa;

ψi——第 i条块的内摩擦角，(°);

Li——第 i条块长度，m;

αi——第 i条块滑面倾角，(°);

A——地震加速度(重力加速度g);

Ks——设计安全系数。

4 反演分析法结果

该滑坡已产生明显滑动变形，取安全系数K=1.0，选取剖面1—1'和2—2'进行反算，滑带土c，φ值的计算结果见表1。

表1 c，φ值反演计算结果表

综合考虑类似工程经验及反演分析结果，滑带土物理力学指标选取其平均值，其值如下:

天然状态:c=19.6 kPa，φ=17.5°;

饱和状态:c=16.1 kPa，φ=14.5°。

表2 边坡稳定系数成果表

5 滑坡治理措施

拟采用放缓坡率+水泥砂浆封面对该滑坡进行治理。第1级边坡按1∶1坡率放坡，平台宽2 m。第2级边坡按1∶1.25坡率放坡，平台宽2 m。第3，4，5级边坡按1∶1.75坡率放坡，平台宽度均为2 m。为验证滑坡的稳定性，取1—1'剖面作为计算剖面进行稳定性计算。参考相关规范确定该滑坡防治工程级别为Ⅲ级:

工况Ⅰ:自重为设计工况，工程设计安全系数取1.15;

工况Ⅱ:自重+暴雨为校核工况，工程设计安全系数取1.05;

工况Ⅲ:自重+地震为校核工况，工程设计安全系数取1.05。

经计算，将1—1'剖面的稳定系数及稳定状态成果列于表2。

6 结语

针对该滑坡已出现滑动变形破坏，依据地勘资料及现场踏勘，滑坡在极限平衡状态下，采用传递系数法反算求得滑坡的抗剪强度值，通过在滑坡主滑段卸载的方法治理滑坡。设计方案采用:放坡+坡面水泥砂浆封闭;坡顶、坡脚设置截排水系统。工程实践表明，该项措施有效的控制了滑坡的滑动变形。

［1］DB 50 5029-2004，重庆市地质灾害防治工程设计规范［S］.

［2］GB 50330-2002，建筑边坡工程规范［S］.

［3］DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范［S］.

［4］李海光.新型支挡结构设计与工程实例［M］.北京:人民交通出版社，2011.