滑坡推力计算方法探讨

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

引言

目前国内计算滑坡推力的方法大多数采用传递系数法,这种方法虽然简便,但是通常在应用这种方法时不考虑滑面的破坏形式,实际滑面的破坏形式有单一滑面、折线型滑面、圆滑面及有错动的分块滑面,较为复杂[1]。而反算法将滑面分为不同的滑段,通过反算法联立方程计算出不同段的c值、φ值,再求滑坡推力[2]。本文将着重叙述采用反算法计算滑坡推力。

一、计算方法的比较

目前实际工程中应用最为广泛的方法是极限平衡法,通常情况下在计算滑坡推力时将其简化为二维问题来求解,刚体极限平衡法包括[3]：圆弧滑动分析法(瑞典圆弧法)、Bishop法、Janbu法、分块极限平衡法、传递系数法等；刚体极限平衡法的代表性方法的特点各有不同，如瑞典条分法的特点是：适用于圆弧滑面滑坡体，并垂直条分滑体，计算简单；而传递系数法各分块力平衡，适用于折线型滑坡面但滑面倾角不宜过陡。

二、滑带土的基本特征

(一)滑带土的分段

滑带土在滑坡体的不同位置和不同的发育阶段其强度特点不同。依据滑坡体实际的受力特征将滑坡体分为三段[3-5]：牵引段、主滑段、抗滑段。在推力的作用下滑动面会沿着挤压剪切面形成整体滑动的趋势,当抗滑力小于滑坡推力并且整个滑动面贯通时,滑坡体沿着滑动面整体滑动。

这一过程中牵引段为主动破坏,抗滑段为被动破坏；滑体各段的受力情况使其产生的破坏形式不同,各段的滑动面所通过的水文地质条件也有所区别,每段的c值、φ值就会不同。因此在计算滑坡推力的时候所用的强度指标应该依据实验和反算相结合，最终确定强度指标。

(二)抗剪强度指标确定的方法

目前确定抗剪强度指标值的方法主要有[3,6]：试验法、极限平衡状态下的反算法、工程比拟计算、工程经验法,以下主要介绍反算法。

反算法：根据不同的工程实际情况将滑坡体分为三种情况讨论。

(1)假设滑坡体处于极限平衡的状态,其安全系数为1进行反算强度指标值。

(2)在现场实际的主滑地质断面上分析其处于的滑动阶段,然后再假定一个安全系数进行反算。

(3)在实际条件较好时,取至少两个与滑坡断面相似的坡体,按照滑动时极限平衡的瞬间状态,安全系数取为1,然后再联立方程组求解C、φ值。

三、反算法的计算思路

反算法的基本原理是[7,8]：将滑坡体滑动的瞬间看作极限平衡的状态,滑体整体的安全系数为1,再根据极限平衡方程求解抗剪强度值。比如可以先给出牵引段和抗滑段的强度指标值,反算主滑段的强度指标。

根据前面分析可知主滑段是滑坡体滑动的主要因素,在这一段中C、φ值应满足滑块的下滑力大于抗滑力。牵引段是由于失去主滑段的支撑而失去平衡下滑,其C、φ值应满足下滑力等于抗滑力或者下滑力略微大于抗滑力；抗滑段处于被动破坏,它的C、φ值应该满足下滑力小于抗滑力。通常牵引段和抗滑段的强度指标值比主滑段的要大,根据以上所述规律可以判断强度指标值是否合理[7-9]。

四、反算法的计算方法

(一)一个断面的反算

对于一个断面的情况常用传递系数法来计算滑坡推力[9,10]。且滑体的剪出口处的剩余下滑力等于0。根据这一条件可以利用静力极限平衡方程计算滑坡推力。根据极限平衡方程可得:

En=En-1ψn+Wnsinαn-Wnconαntanφn-cnln=0

从公式中可以看出需要先假设其中一个强度指标值,可以根据滑带土的工程地质情况状态假设值；然后反算另一强度指标。求出两个强度指标值后,利用传递系数法计算滑坡推力。

(二)多断面反算

在计算时可取滑体上多个断面,根据极限平衡方程,联立方程求解不同段的C、φ值。如果选取多个剖面,其中一个断面的方程如下所示，同理其余剖面的方程也可得到[9,10]。

通过联立多个剖面的方程,反算求解得到各段的强度指标值。此时得到的强度指标值与实际情况更加符合,代入强度指标值计算时应考虑不同的分段区域需要对应代入牵引段、主滑段、抗滑段的C、φ值来计算，单一滑面和多滑面的计算区别也就在此。

五、结论

滑坡推力在计算时要考虑较多的影响因素，因此很难准确估算滑坡推力大小,通过以上本文的叙述,得出以下结论：

(1)一个断面反算求解时没有区分不同段的土质情况不一样,选取多断面反算较一个断面反算强度指标更为准确。

(2)在反算法中,将滑坡体按照滑动面穿过的岩土体实际地质的不同,分为三段。并选用不同的强度指标,这样计算得到的结果更加精确。