工程地质分析原理课程设计-滑坡形成机理及稳定性评价.doc

目录

摘要-------------------------------------------------------------1

一、 滑坡概况-----------------------------------------------------1

1.1自然地理--------------------------------------------------1
1.2地质概况--------------------------------------------------1
1.3滑坡特征--------------------------------------------------2

二、 岩村滑坡的形成机理--------------------------------------------4

三、 滑坡稳定性分析------------------------------------------------6
3.1 参数分析-------------------------------------------------6
3.2 稳定性计算-----------------------------------------------8

四、 滑坡防治措施及方案--------------------------------------------10

参考文献----------------------------------------------------------11

岩村滑坡形成机理及稳定性评价
班
【摘要】 在介绍了岩村滑坡地质概况的基础上．分析滑坡的形成机理并采用传递系数法对滑坡进行了稳定性分析；判断岩村滑坡处于危险期，并提出相应的防治治措施及方案。
【关键词】传递系数法；稳定性分析；岩村滑坡；危险期；治理措施
Analysis and Appraisal of Slope Stability in Yancnn
WANG Xiao-yong
【Abstract】 After introducing the general geology of Yan Cun landslide , Analysis of the formation mechanism of landslide and using transfer coefficient method to conduct a stability analysis of landslide; judged at risk of landslide Iwamura period, and the corresponding control measures.
【Key Words】 Transfer coefficient method stability analyse，Yan Cun landslide Dangerous period the control measures
一、滑坡概况
l.1 自然地理
岩村滑坡位于四川盆地某城市市中区，地处长江和佳江的交汇地带，呈半岛状，土地资源十分紧张。在经济建设迅速发展的80年代，市中区斜坡土地得到了大量的利用，交通线路不断改进，高层建筑逐渐增多。但与此同时滑坡灾害事件也日趋严重，岩村滑坡就是灾害之一。
该地区属于亚热带气候，温暖潮湿，雨量充沛，多年平均降雨量在1200mm以上，并常有暴雨出现。长江和佳江是市中区两大地表水系，水位年平均变化幅度达20m以上，平均低水位158m，高水位181m，1981年为百年一遇的特大洪水，水位达193m，正在筹建中的三峡工程，按175m蓄水方案修建大坝，该地区最高拱水位将达205m左右。
1.2 地质概况
滑坡区基岩地质构造属川东隔档式褶皱中的一复向斜内部，岩层产状平缓，倾角10°以下，倾向在SW200°~270°范围变化。无明显的断裂构造，优势节理产状：75°82°；346°81°，263°85°。
基岩地层为侏罗系（J25）泥岩砂岩互层，为内陆河潮沉积，呈紫红色。相对坚硬的砂岩组成了滑坡区的上部平台状地形，泥岩及崩积物则组成斜坡主体。崩积物(Q4al)主要由砂岩块石及泥岩风化粘土组成，厚度分布特点是斜坡上部薄，中前部相对较厚。人工堆石为近期在砂岩体中开挖地下洞室而堆弃于斜坡后部的基岩大块石。
滑坡区属河流侵蚀、剥蚀的低山丘陵地貌，斜坡顷部为平台，河谷岸坡的坡度由上至下逐渐变缓，在纵剖面上呈内凹的地形。
下伏基岩相对不透水，为弱含水层。据洞室调查，基岩洞室绝大多数为干洞，偶见裂隙有渗水现象。斜坡地带入渗的地表水则汇集于基岩顷面，形成崩积层中的上层滞水。
该地区新构造运动不强烈，属受活断裂包围的稳定地块，地震基本烈度为Ⅵ度。
1.3 滑坡特征
滑坡主滑方向为NW方向，后缘有一系列NE-SW方向的拉张裂缝，居民建筑物受到严重影响。据调查，人工洞室开挖于1970-1980年之间，地面裂缝最早发现在1981年。1981年四川盆地普降暴雨，江河水位达百年一遇特大水位。目前，滑坡的活动已严重威胁经由滑坡区的主干公路的正常通车。滑坡现处于蠕滑阶段，且在每年的雨季，位移明显增大。

图1 岩村滑坡平面图

表1 钻孔地质描述
钻孔号
孔口标高（m）
孔深（m）

地质描述及水位观测
K1-1
581．0
15.0
0-7.9m为长石石英砂岩块石．属人工堆石．7.9-8.1m为剧风化带，可塑状土，见有滑动擦痕。8.1-l5.0m为弱风化泥岩，层面产状215° 8°．雨季旱季钻孔均无水．
K1-3
566.0
11.3
0-4.2m为长石石英砂岩块石，属人工堆石．4.2—5.]m为崩积物，基岩碎块占50%，粘土占50％，底面有滑动擦痕。5.1-5.3m为剧强风化带．3.3-11.3m为弱风化泥岩与砂岩互层．层面产状240° 3°．钻孔水位雨季埋深4.9m．旱季无水。
K1-7
543.0
18.4
0-4.9m为崩积物．基岩碎块石占40%，粘土占60%．底面有滑动擦痕．1.9--9.3m为剧强风化带； 9.3--18.4为弱微风化泥岩夹砂岩，层面产状230° 6°；雨季水位埋深8.1m，旱季水位埋深8.6m。
K1-6
552.0
20.5
0-8.5m为崩积物．基岩碎块石占60%，粘土占40%。底面有滑动擦痕．8.5--9.3m为剧强风化带，9.3--18.4为弱微风化泥岩夹砂岩，层面产状240°5°。雨季水位埋深4.8m，旱季水位埋深7.9m。
K1-4
558.0
10.6
0-1.8m为洪积粘土。1.8--6.3m为崩积物。未发现滑动面。6.3--10.6m为风化砂岩夹泥岩，层面产状245° 6°．雨季水位埋深零米，旱季水位埋深5.8米。

表2 岩土体物理力学性质指标

岩性
天然含水量(%)
天然密度(g/cm3)
颗粒密度(g/cm3)
孔隙度(%)
φ(°)
C (MPa)
粘土
19.7
2.06
2.76
37.4
23
0.024
泥岩
4.8
2.53
2.75
11.9
47
10.3
砂岩
4.1
2.51
2.69
10.4
45
18.4

二、 岩村滑坡的形成机理；
据调查，人工洞室开挖于1970-1980年之间，地面裂缝最早发现在1981年。说明是由于洞石开挖造成卸荷回弹，应力释放进一步破坏了岩体的完整性、强度；加剧了各种外营力的活动同时开挖出砂岩堆弃在斜坡后部，导致了坡体内局部应力集中，1981年的暴雨造成的特大水位，使滑动面抗剪性降低，导致滑体向临空方向移动，造成后缘出现拉张裂缝；由于没采取任何措施，每年雨季，水位上升和地表水进入滑体内，造成滑面抗剪性降低，以致发展到蠕滑阶段。
根据以上分析：岩村滑坡变形破坏的地质力学模式为：蠕滑——拉裂。这类变形导致斜坡岩体向坡前临空面方向发生剪切蠕变，其后缘发育自坡面向深部发展的拉裂。主要发育在均质或似均质体斜坡中，倾内薄层状体坡中也可发生。一般发生在中等坡度（β<40 0）斜坡中。岩村斜坡坡体物质主要为泥岩、砂岩。坡度比为平缓。
蠕滑——拉裂表现为一定形状的岩体沿岩体中原有的软面或在剪切面的蠕滑，并伴有向滑移面方向逐渐收敛的拉裂。斜坡体中的这类变形往往可于变形体的后缘直接观测到拉裂缝，它是判断变形的发生和进展情况的重要标志。岩村滑坡就是这种情况。
斜坡的蠕变，在坡体自重应力长期作用下发生的一种缓慢而持续的变形，这种变形包含某些局部破裂，并产生一些新的表生破裂面，坡体随蠕变的发展而不断松弛。由于斜坡后部堆积有因开挖洞室的基岩大块石，坡体自重应力增加。导致滑坡蠕变加快。
蠕滑——拉裂可分为三个阶段。
（1）表层蠕滑。岩层向坡下弯曲，后缘产生拉应力。
（2）后缘拉裂，通常造成反坡台阶。当坡体后缘发育有陡倾坡内的软弱结构面时，拉裂 更容易发育，这种破裂也可能在地震或人工爆破的触发下突然产生。
（3）潜在剪切面剪切扰动。随着变进一步发展迥部剪应力集中部位可被扰动扩容，使斜坡下半部分逐渐隆起，随着变形体开始发生转动，后缘明显下沉，拉裂面由开初的张开转为渐趋闭合，裂面互错方向与前一阶段恰好相反，这些迹象预示变形进入累进性破坏阶段，一旦潜在剪切面被剪断贯通，则发展为滑坡。
岩坡村滑坡目前处于蠕滑拉裂阶段，滑坡的活动已严重威胁经由滑坡区的主干公路的正常通车。滑坡现处于蠕滑阶段，且在每年的雨季，位移明显增大。所以必须得极时治理。
通过对滑坡区的地形地貌、滑坡体的空间结构、地层岩性以及自然地理条件和人为因素的综合分析可知,该滑坡是多种因素联合作用的产物。其中,地层岩性和复杂的地质构造背景是滑坡形成的内在原因,水文地质条件和人类工程活动是诱发滑坡的主导因素。其成因主要有以下四点：
(1)地形的影响
滑体所在位置地面倾斜度较大，致使滑体的自重多半转化为了下滑力，只有一小部分在提供抗滑力。
(2)上部加荷
滑体上部常年有崩积物和人工堆石使滑体上部加荷，增大了其下滑力。
(3)地下水的影响
一方面，较高的地下水位增加了滑体自重，产生了较大的浮托力；同时，地下水还极大的降低了滑带土的强度参数}另外，由于佳江从该滑坡下部经过，可能会对此产生切割侵蚀作用。
(4)滑带土的工程性质
滑带为剧烈风化带，其岩土体强度参数较低，故是导致滑坡体滑动的一个重要原因。
三、滑坡稳定性分析
3.1 参数分析

表3 滑带土抗剪强度指标实验值

编 号
峰 值 强 度
残 余 强 度
φf(°)
Cf(KPa)
φr(°)
Cr(KPa)
1
16.7
42.8

2
9.8
23.5

3
9.5
35.7

4
30
6.9

5
16.6
25.5

6
18
10.8
13
4.9
7
19
35.3
17
12.5
8
19
39.1
14
20.1
9
16.8
29.4

10
17.1
46.7

11
22
29.4

12
18
15.7
12
7.9
13
14
16.7
11
2.8
14
23
14.7
10
4.6
15
17
21.6
10
8.1
16
19
13.7
15
7.3
17
14
13.5
11.5
3.4
18
15
6.8
13.3
4.1
（一）计算参数取值
1、滑坡体容重
该滑坡由堆积物及粘土组成，由岩土体物理力学性质指标得滑坡体天然容重γ天然=22.9KN/m3，饱水状态下滑坡体容重作适当增加γ饱和=23.7KN/m3。
2、滑带土抗剪指标
（1）室内土体直剪法
根据滑带土抗剪强度指标实验值，作了其天然状态的残余剪切试验，得C=6.13Kpa，f=11.57°。
表4 滑带土样主要物理力学指标统计表
岩土
单元
指标
统计数
区间值
平均值
标
准
差
变异
系数
统计修正系数
标准值
滑带土
内聚力（Kpa）
10
3.4～20.1
7.57
3.231
0.217
0.451
6.13
内摩擦角（度）
10
10～17
12.68
1.98
0.098
0.365
11.57
（2）极限平衡反演分析法
反演分析法是在极限平衡原理的基础上，假定产生蠕滑的滑坡体处于极限平衡状态，即滑动力和抗滑力的平衡，计算得到滑动面的综合抗剪指标，滑坡处于蠕动挤压阶段，取稳定系数即1.00～1.05，等速滑坡稳定系数取0.98～1.00，加速滑坡稳定系数取0.95～0.98。利用上述原理对滑坡体的一条勘探剖面进行反演计算，所得结果见表5。
表5 反演分析法所得滑带土抗剪强度指标表
计算剖面
滑坡现状及稳定系数
计算条件
f（°）
A—A¢
雨季滑坡裂缝加宽、加长，滑坡处于等速运动状态，旱季滑坡裂缝停止变形，滑坡处于稳定状态。稳定系数滑面饱合时取0.98，天然状态时取1.35。
（天然状态）假定C=7
11.5
（滑面饱和）假定C=5
7.5
综上分析，将上述两种方法所得结果进行综合对比，考虑不利因素影响，结合本滑坡实际情况，取天然状态下抗剪力学强度指标：C=7Kpa，f=11.5°，滑面饱和状态下抗剪力学强度指标：C=15Kpa，f=7.5°。
分析11个条块，经过1：1比例在CAD中显示(附件二)。滑带土抗剪强度指标试验值见表6，稳定性计算参数见表6.
表6 稳定性计算表
编
号
滑面倾角
滑面长度/m
块体面积/m2
水下面积
水上面积/m2
滑体重量/KN
水流倾角
1
68
15.71
8.49
0.00
8.49
64.10
0
2
68
9.15
18.61
0.00
18.61
140.50
0
3
26
7.51
42.60
0.00
42.60
859.16
0
4
26
8.20
36.22
0.74
35.48
740.73
25
5
29
37.81
231.86
16.56
215.30
4609.53
28
6
37
6.80
52.89
4.94
47.95
951.28
36
7
37
11.06
99.54
10.66
88.88
1791.48
36
8
13
7.68
79.55
11.14
68.21
1792.48
13
9
13
23.04
182.38
42.32
140.06
4137.58
13
10
33
5.22
34.18
8.44
25.74
653.76
33
11
33
16.58
56.04
5.41
50.63
1064.36
33
注：水下面积单位m2 ，水流倾角单位度。
3.2 稳定性计算
（一）滑坡稳定性计算（传递系数法）
该法适用于滑面为折线形的斜坡稳定性计算，假设每条块的不平衡推力平行于该滑面，考虑水压力及动荷载效应。
滑坡稳定性系数公式为

假设：
(1)将各条块视为刚体，条块间有剩余推力。
(2)第i条块承受第i一1块的剩余推力，方向与第i一1块滑动面平行。①计算剩余推力。②利用计算公式编程求解稳定性系数 。③考虑岩性及地下水位的变化，在分析中，将剖面划分为11个条块。见附件二。
表7 滑坡稳定性计算成果表
计算剖面号
状 态
稳定系数
1～1¢
天然状态
Ks
1.02
滑面充水
Ks
0．98
（二）滑坡推力计算
对一条剖面采用条分法即传递系数法计算其天然状态、滑面充水的滑动推力（见计算剖面图），计算结果见表8。取天然状态下的安全系数为1.20，滑面饱水状态下安全系数为1.15。
传递系数法滑坡滑坡推力公式：
Fi=K Ti +yiFi-1－Ni tanjI－ci l i¼¼¼¼（2）
Fi——第i块段滑体的剩余下滑推力
yi=cos（qi－qi+1）－sin（qi－qi+1）×tgji
K——滑坡推力安全系数
Fi-1——第i-1块段滑体的剩余下滑推力
其它符号同式（1）。当Fi＜0时，取Fi=0。
表8 滑坡推力计算成果表
剖面号
1—1¢
状 态
天然
状态
滑面
充水
稳定系数
1.02
0.98
安全系数
1.20
1.15
各
条
块
下
滑
推
力
Ei
(KN/m)
1
35
82
2
112
189
3
169
250
4
228
319
5
270
368
6
332
405
7
389
479
8
456
569
9
351
457
10
218
305
11
156
261
（三）滑坡稳定性评价
1—1¢剖面在天然状态下的稳定系数为1.02，滑坡体处于蠕滑挤压运动状态。在滑面充水条件下稳定系数为0.98，滑坡体处于加速运动状态。
综上所述，根据滑坡稳定性分析和计算结果，该滑坡在天然状态条件下处于蠕滑挤压运动状态，在滑面充水条件下处于加速运动状态，以此须进行必要的工程治理措施。
四、滑坡防治措施及方案。
岩村滑坡处于蠕滑阶段，且在每年的雨季，位移明显增大。以此必须采取抗滑治理措施。
结合滑坡形成机理，本文提出如下抗滑治理措施：
(1)削坡减载工程；
削方减载--削方时必须正确设计削方断面，遵循“砍头压脚”的原则。
(2)抗滑桩加固工程；
修筑支、挡建筑物以支撑、抵挡不稳定岩体。支、挡建筑物的基础必须砌置在滑移面以下。
(3)地表排水工程。
a.阻止外围地表水进入滑坡区--沿滑坡边界修筑天沟。
b.在滑坡区内，为减少降雨渗入，可在坡面修筑排水沟。在岩质斜坡中还可采用灰浆沟缝等措施。截断地下水流对于防止深层滑动或治理较大型的滑坡是很有效的，一般采用地下排水坑道。
斜坡若有含水层时，水平坑道设在含水层与隔水层之间效果较好

参考文献
1. 《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）
2. 工程地质分析原理/张倬元等编著. -2-北京：地质出版社
3. 工程地质手册（第四版）-2007
4. 土力学/卢廷浩主编 -南京：河海大学出版社
5. 岩土工程勘察/王奎华主编. –北京：中国建筑工业出版社