三峡库区某滑坡体稳定性研究.pdf

- 1 -三峡库区某滑坡体稳定性研究三峡库区某滑坡体稳定性研究 祝艳波 中国地质大学（武汉），武汉（430074） E-mail：zhuyanbo05204330@ 摘摘 要要： 本文针对三峡库区一滑坡体在各种工况下的稳定性， 用极限平衡理论初步进行了稳 定性分析利用极限平衡理论之中的条分法对滑坡体进行分块，并结合 Excel，AutoCAD 等 软件对滑体的稳定性系数和剩余推力进行了计算 从而初步了解了该滑体的稳定性， 为滑坡 体加固设计提供了技术参数 关键词：关键词：滑坡体，极限平衡法，条分法，稳定性系数，滑坡剩余推力 1. 引言引言 条分法以极限平衡理论为基础， 由瑞典人彼得森(K.E.Petterson)在 1916 年提出， 20 世纪30～40 年代经过费伦纽斯(W.Fellenius)和泰勒(D.W.Taylor)等人的不断改进， 直至 l954 年简布(N.Janbu)提出了普遍条分法的基本原理，l955 年毕肖普明确了土坡稳定安全系数，使该方法在目前的工程界成为普遍采用的方法[1]本文利用极限平衡理论之中的条分法对滑坡体进行分块，并结合 Excel，AutoCAD 等软件对滑体的稳定性系数和剩余推力进行了计算。

从而初步了解了该滑体的稳定性，为滑坡体加固设计提供了技术参数 2. 地质概况地质概况 三峡库区某滑坡位于香溪河左岸二里半村，为一典型老滑坡其前缘至香溪河，高程约170m，后缘高程 300m，纵向长 270m，横向宽 80m～180m，面积 6.6×104m2，估算体积约145×104m3滑体前缘临河地形坡度 30°～35°，中后部 10°～25°，滑体内见二级缓坡平台，一级高程约 260m～280m，第二级高程约 200m～220m 左右滑体物质以碎块石土及含泥碎石土为主，部分地段见大块岩体后缘圈椅状地形明显钻孔揭露堆积体最大厚度可达25.2m，主要为泥灰岩碎块石夹土，东侧有紫红色泥岩碎块石夹土滑带挤压紧密，为碎石及红色粘土，碎石呈次棱角～次圆状滑床为巴东组、沙镇溪组和香溪组岩层，岩层产状20°∠37°～56°，其中巴东组岩层多褶曲其工程地质剖面图如图 1 所示 J1xdelQdelQ 40° 37°56°20°2T2bT1j2T2b T3S56°20°NE59°公 路二 里 半 村图 例第 四 系 上 段 冲 积 物 （ 漫 滩 ）三 叠 系 下 统 嘉 陵 江 组三 叠 系 上 统 沙 镇 溪 组三 叠 系 中 统 巴 东 组 第 二 段三 叠 系 中 统 巴 东 组 第 一 段砂 质 页 岩砂 卵 石 层碎 (块 )石 土4alQ2bTTj1T1b22侏 罗 系 下 统 香 溪 组T3S1J xrQ人 工 堆 积坡 积 物滑 坡 堆 积 物delQ2dlQ长 石 石 英 砂 岩地 质 界 线滑 带 及 滑 动 方碳 质 页 岩粉 砂 岩泥 质 粉 砂 岩细 砂 岩图 1 滑坡工程地质剖面图 - 2 -3. 稳定性分析计算稳定性分析计算 3.1 稳定性计算参数及剖面划分稳定性计算参数及剖面划分 根据试验成果、参数反演以及参数类比综合确定各类岸坡计算参数（见表 1）。

表 1 滑坡稳定性分析计算参数表 滑带参数 滑体参数 内聚力（kPa） 内摩擦角（°） 容重 （kN/m3） 天然Ｃｄ 饱和Ｃｓ 天然 φｄ 饱和 φｓ 天然 γ 饱和 γｓ 22 20 19 17 20 21.5 根据滑坡的主滑剖面的地表及滑动面的起伏情况，将其划分为 25 个条块，如图 2 所示 香 溪 河滑 坡 剖 面 条 块 剖 分 图NE59°1510152025图 2 滑坡剖面条块剖分图 根据该滑坡的工程地质条件及滑坡的特征分析， 该滑坡可采用适用于折线型滑面的剩余推力法进行稳定性计算[1]在应用此方法进行计算时，视岩土体为刚体，以平面二维课题来处理， 即沿滑面走向取单位宽度的滑体进行计算， 不考虑两侧滑体的摩擦力及其之间的挤压力在考虑重力、静（动）水压力和地震力作用的情况进行稳定性计算根据钻探工程的成果，在天然工况下地下水位埋深较大，均在滑床以下 该滑坡在用剩余推力法计算时， 考虑水库蓄水后滑坡可能遇到的情况， 拟定出以下两种工况进行稳定性计算： 工况一: 天然状况； 工况二: 175m 水位+暴雨； 根据钻探工程的成果，在天然工况下地下水位埋深较大，均在滑床以下。

在工况二暴雨情况下，考虑整个滑体均处于饱和状态 - 3 -3.2 稳定性计算要求稳定性计算要求 该滑坡在用剩余推力法计算时，考虑水库蓄水后斜坡可能遇到的各类情况，特别是最危险的情况，可按以下两种不同工况进行推力计算：天然状况和设计工况其中设计工况按照 175m 水位+暴雨的荷载组合进行计算考虑到该滑坡治理工程的重要性以及香溪河水位变化情况，综合确定设计工况下的安全系数为 1.10 要求: （1）根据滑坡剖面及计算参数，利用极限平衡法中的剩余推力法进行稳定性计算，包括天然工况和最危险工况； （2）在设定安全系数的前提下，利用剩余推力法计算的结果确定和设计推力； 3.3 稳定性计算（采用减小抗滑力法）稳定性计算（采用减小抗滑力法） 3.3.1 稳定性系数计算原理稳定性系数计算原理 由《滑坡稳定性计算规范》定性系数有两种算法[2]： ①显算算法：安全系数 k=总下滑力/总抗滑力 ②隐式算法（迭代法）：基本公式如下 根据分块后最后一块的剩余推力En为： 11tancossinEn−−+−−=nnnnnnnnnELcWWλφαα[3] 其中： En——第 n 块条块的剩余推力 1−nE——第 n-1 块条块的剩余推力 nW——第 n 块条块的重度 nφ——第 n 块条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值 nc——第 n 块条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值 nL——第 n 块条块滑动面长度 nα——第 n 块条块的倾角 1−nλ——第 n-1 块计算条块剩余下滑力向第 n 块计算条块的传递系数 nnnnnnφααααλtan)sin()cos(111−−−=−−−利用减小抗滑力方法则安全系数由下式求得： KLcWEWnnnnnnnnn1)tancos(sinEn11×+−+=−−φαλα 首先给定一个 K，则 E=… …… 总可以找到 En=0 求得 K. 当 K>0 滑坡体不稳定； 当 K=0 滑坡体处于极限状态； 当 K<0 滑坡体不稳定； - 4 -3.3.2 稳定性系数计算过程稳定性系数计算过程 ①利用 AutoCAD 软件计算已经分好的各个条块面积 s 及滑体长度 l。

②利用 Excel 软件及 C 语言编制循环程序通过迭代法计算出稳定性系数 K[4] 3.3.3 计算结论计算结论 Excel 表格设计如下： 天然工况下：当安全系数 K=1.23647,剩余推力 E=0.069229929,近似趋近于零，可以认为在天然状态下稳定性系数为 1.23647,由于此时稳定性系数大于安全系数 1.10,所以此时滑坡不用治理! 175m 水位+暴雨工况下： 当安全系数 K=1.078445,剩余推力 E=0.05996622KN,近似趋近于零，可以认为在 175m 水位+暴雨工况下稳定性系数为 1.078445,由于此时稳定性系数小于安全系数1.10,所以此时滑坡要治理! 表 2 天然工况稳定性系数计算表 天然工况稳定性系数计算（K=1.236476) 滑块面积 s 天然γ 天然 重力 Ｃｄ φｄ安全系数 K坡体长度l 天然传递 系数 倾角 剩余推力 En 49.3113 20 986.226 22 191.236476 32.0541 0 32 0 117.3608 20 2347.22 22 191.236476 27.7557 1 32 195.6727574 170.728 20 3414.56 22 191.236476 25.5182 0.971924 27 439.0933588 40.4665 20 809.33 22 191.236476 6.3929 1 27 491.9624176 65.8736 20 1317.47 22 191.236476 11.2074 1 27 563.7794005 69.5272 20 1390.54 22 191.236476 15.4069 1 27 575.9199264 60.518 20 1210.36 22 191.236476 13.1254 1 27 591.5600144 103.7549 20 2075.1 22 191.236476 17.3181 1 27 710.6229271 166.4617 20 3329.23 22 191.236476 18.4635 0.97813862 23 814.0035412 153.5734 20 3071.47 22 191.236476 12.4827 1 23 1004.690649 224.0544 20 4481.09 22 191.236476 15.6543 1 23 1328.390928 406.9395 20 8138.79 22 191.236476 21.8043 1 23 2034.238966 459.591 20 9191.82 22 191.236476 19.8413 1 23 2916.534144 599.7156 20 11994.3 22 191.236476 22.1332 0.971924 18 2970.652079 587.5762 20 11751.5 22 191.236476 21.9167 1 18 3099.782363 256.9624 20 5139.25 22 191.236476 12.0768 1 18 3111.914508 75.9968 20 1519.94 22 191.236476 4.743 1 18 3094.662626 251.4871 20 5029.74 22 191.236476 21.5922 0.87488655 1 1010.636651 24.4093 20 488.186 22 191.236476 5.0948 1 1 792.5805625 11.441 20 228.82 22 191.236476 6.6352 1 1 614.8062841 5.054 20 101.08 22 191.236476 2.1017 1 1 551.0319118 42.8465 20 856.93 22 191.236476 14.9718 1.02648371 8 182.1899378 6.0913 20 121.826 22 191.236476 2.7621 1 8 116.404843 4.0866 20 81.732 22 191.236476 3.9471 1 8 35.01214531 1.0096 20 20.192 22 191.236476 1.8089 1 8 0.069229929 - 5 -表 3 设计工况下稳定性系数计算表 暴雨+水位工况稳定性系数计算（K=1.078445) 滑块面积 s 饱和 γｓ 饱和重力 饱和Ｃｓ 饱和φｓ安全系数K 坡体长度 l传递系数 倾角 剩余推力 En 49.3113 21.5 1060.193 20 17 1.0784 32.0541 0 32 0 117.3608 21.5 2523.257 20 17 1.0784 27.7557 1 32 215.75844 170.728 21.5 3670.652 20 17 1.0784。