代家沟滑坡治理工程设计

摘要：本文是对代家沟滑坡治理工程进行初步设计，为应急治理工程设计提供科学依据。在现场踏勘资料基础上，运用反演分析法以及刚体极限平衡的传递系数法对滑坡的稳定性进行了定性和定量分析，并确定采用重力式挡土墙+截排水沟的综合治理方案。

关键词：滑坡稳定性；反演；挡土墙；极限平衡法

前 言：勘查区位于大邑县悦来镇东北约2km处，位于构造剥蚀丘陵区，地势西北高东南低，附近海拔高程560~642m，相对高差82m，山坡坡度25～30°，沟谷呈开阔“U”型，沟底宽20~50m。

滑坡区为斜坡地貌，斜坡坡度20—28°，滑坡体左右侧以基岩出露处为边界，后滑壁以基岩陡坎为界。滑坡体表面形态呈阶梯状，滑坡剪出口呈陡坎状，坎高0.5~1.0m；滑坡体上距剪出口约20m处分布一条走向130°的陡坎，坎高3.0~4.0m，长75m，陡坎以下斜坡坡度25°，陡坎以上斜坡坡度20°。滑坡平面形态呈圈椅状，后缘高程约605m，前缘高程约576m，高差约29m。后滑壁岩性为粉砂质泥岩，岩层产状322°∠6°，表面形态呈阶梯状，陡坎高约2.0-2.5m，坡度40~45°。滑坡体上不同时期形成的平台微地貌发育。

滑坡土体为残坡积碎石土，根据钻探及槽探资料，滑坡体前缘、后缘松散堆积物厚度1.61—2.60m，滑体中部4.80～5.20m，松散堆积物具有中部较厚，前、后部薄的特点。岩性为粉质粘土夹碎石，碎石含量10—15%；滑坡体下伏基岩为白垩系灌口组粉砂质泥岩。根据滑坡形态，确定该滑坡类型属牵引式滑坡，滑动面为残坡积物碎石土与下伏基岩的接触带。土体工程地质性能较差，承载力较低，易产生压缩变形和侧向挤压变形。

出露于滑坡左、右侧边界以及滑坡体后滑壁地带，滑坡区内基岩掩埋于残坡积碎石土层之下，岩性为白垩系灌口组粉砂质泥岩，浅紫黄色，中、厚层状，岩层产状322°∠6°，地表出露岩层风化强烈，强风化层厚度1.5～5.0m，钻孔揭露中等风化层厚度0.90～4.79m。

滑坡稳定性评价

计算剖面的确定

结合勘察结果经综合研究，滑坡体的主滑方向为230°，选择滑坡变形区内的Ⅰ－Ⅰ′，Ⅱ－Ⅱ′、Ⅲ—Ⅲ′和Ⅳ—Ⅳ′勘探剖面进行滑坡的稳定性计算与评价。其中Ⅱ－Ⅱ′剖面为滑坡的主勘探线。选择的计算剖面均具有典型性和代表性。

计算参数的确定

地质勘查报告推荐

地质勘查报告中对滑坡C、φ的选取是根据勘查取样的试验测试资料结果并结合当地经验及野外宏观判断、，模拟暴雨的工况条件，反演相关参数，进行综合取值。参数取值见表1。

表1      稳定性计算参数选用值

工程地质类比

工程类比确定参数：根据地质条件相似的滑坡计算参数，整体滑动计算的滑带土天然抗剪强度或饱和抗剪强度的取值是：天然工况下与天然状态+地震工况下， C=21kPa，ф=11.5°，暴雨饱和工况下，C=16kPa，ф=10°。

反演分析

参照《滑坡防治工程勘查规范》C、Φ反演分析方法公式如下，结果见表2。

表2   Ⅱ－Ⅱ′剖面（饱和）抗剪强度指标反演计算表

参数选取

根据勘察提供滑带特征及实验数据，结合反演结果及以往类似地质条件类比工程经验，综合选取潜在滑带强度指标，具体参数见表3、4。

表3      滑体重度指标及计算用值(kN/m3)

表4            滑带土抗剪强度指标

稳定性计算

计算工况

稳定性计算中，考虑降雨条件，地下水位等因素变化对变形体稳定性影响，本变形体分以下3种工况进行稳定性计算。

表5   计算工况表

稳定性计算

分别对3种工况进行稳定性分析检算。

刚体极限平衡的传递系数法，假定整个变形体是整体滑动，按折线形滑面将滑体分成铅垂条块，其稳定系数计算公式如下：

根据以上公式计算出变形体稳定系数Fs值， 

表6   稳定系数Fs计算结果

 影响因素敏感性分析

影响斜坡稳定性的主要因素为滑带土的内聚力C、内摩擦角φ。代家沟滑坡取坡体土C=16.5kPa，φ=10°，选择主滑方向Ⅱ-Ⅱ剖面计算斜坡变形体在自重+暴雨工况下，滑坡稳定系数Fso=1.0488。滑坡滑带土C、φ值敏感区间值选取为：C在14.5~19.5kPa之间，φ8~13°在之间，敏感性分析计算结果见表7、表8。其中敏感系数按下式计算：

表7  C值与稳定性系数Fs的敏感程度分析成果表

表8  φ值与稳定性系数Fs的敏感程度分析成果表

由上述成果可知，C、φ值与稳定系数之间存在明显的线性关系。滑坡C、φ值对斜坡变形体稳定系数敏感系数分别为17%、23%，说明滑动面C、φ值对稳定系数均有影响，尤其是φ值对斜坡变形体稳定系数影响更显著。

稳定性综合评价

根据地质环境条件评价

滑坡体为第四系残破积碎石土，滑坡区为斜坡地貌，斜坡坡度20—28°，地形相对较平缓，滑体前缘、中部分布有多条张裂缝。分析滑坡结构特征、可能的剪出口情况，判断其变形破坏模式为上覆碎石土体沿基岩界面产生的折线型滑动，这种破坏模式滑坡稳定性计算按极限平衡传递系数法进行计算。

根据稳定性计算结果评价

根据该变形体各剖面计算结果，在天然工况下，各剖面稳定性系数均大于1.15，处于稳定状态；在暴雨饱和工况条件下，Ⅰ—Ⅰ′、Ⅳ—Ⅳ′稳定性系数均大于1.15，处于稳定状态，Ⅱ—Ⅱ′、Ⅲ—Ⅲ′稳定系数在1.0~1.05之间，滑坡处于欠稳定状态，有可能局部失稳。天然加地震工况条件下，Ⅰ—Ⅰ′、Ⅳ—Ⅳ′稳定性系数均大于1.15，处于稳定状态，Ⅱ—Ⅱ′、Ⅲ—Ⅲ′稳定系数在1.05~1.15之间，滑坡处于基本稳定状态，有可能局部失稳。

滑坡推力计算

本次推力验算分别按前条块和滑面划分进行计算，选择上述三种工况进行计算，采用不平衡推力传递法。按折线滑动面将土体分成条块，假定条间力的合力与上一条土条底面平行，然后根据各分条力的平衡条件，采用如下公式逐条向下推求，直至最后一条土条，滑坡推力的计算剖面为Ⅰ－Ⅰ′、Ⅱ-Ⅱ′、Ⅲ—Ⅲ′和Ⅳ—Ⅳ′。

经计算，推力计算成果列于表9。

表9    滑坡整体滑动模式推力计算成果汇总表

治理工程设计 

通过对滑坡体地质环境条件、变形特征及形成机制、稳定性评价与预测和推力计算，结果表明：在采取相应安全系数的情况下，在天然工况下，各剖面均处于稳定状态；在暴雨饱和工况条件下，Ⅰ—Ⅰ′、Ⅳ—Ⅳ′稳定性系数均大于1.15，处于稳定状态，Ⅱ—Ⅱ′、Ⅲ—Ⅲ′稳定系数在1.0~1.05之间，滑坡处于欠稳定状态，有可能局部失稳。天然加地震工况条件下，Ⅰ—Ⅰ′、Ⅳ—Ⅳ′稳定性系数均大于1.15，处于稳定状态，Ⅱ—Ⅱ′、Ⅲ—Ⅲ′稳定系数在1.05~1.15之间，滑坡处于基本稳定状态，有可能局部失稳，针对以上工况，提出防治工程方案设计。

治理工程的总体思路是：重力式挡土墙＋适当削坡＋排水治理措施进行滑坡防治，见表10。

表10  滑坡防治工程方案一览表

总体布局如下：

（1）挡土墙布置

主要将挡土墙布置在滑坡Ⅱ-Ⅱ′、Ⅲ-Ⅲ′剖面前缘，Ⅰ型挡墙长度67m，Ⅱ型挡墙长度70m。

（2）削坡工程布置

根据滑坡破坏特征，将坡体上的局部不稳定物质按1：1.7坡度进行削坡处理，约410.2m3；

（3）截排水沟布置

在滑坡外围设置截排水沟，大致沿着变形区边界布置，使地表水以最短路径，最快速度排除，减少坡面水入渗，减少后缘裂隙水的压力，M7.5浆砌片石砌筑。根据实际情况进行适当调整，长度为302m。

总结

本文运用反演分析法以及刚体极限平衡的传递系数法对滑坡的稳定性进行了定性和定量分析，在此基础上进行治理工程设计，并确定采用重力式挡土墙+截排水沟的综合治理方案。

参考文献

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