云阳西城古滑坡稳定性影响因素分析.pdf

四 川 水 利 云阳西城古滑坡稳定性影响因素分析宋文平(南充水利电力建筑勘察设计研究院四川 南充)【摘 要】库岸边坡岩土体的稳定性受多种内在、外部因素的影响 所处不同环境的坡体受到各种因素的影响程度也不尽相同 文章以云阳县西城古滑坡为实例计算了多种影响因素下的稳定性系数并在此基础上通过对比分析多种影响因素对该滑坡稳定性影响程度的大小从而得出了诱发该古滑坡再次滑动的主要因素并对该滑坡的监测预警或治理提供参考【关键词】滑坡 稳定性系数 影响因素 库岸边坡 中图分类号:文献标志码:文章编号:()一般而言天然斜坡或人工边坡的稳定性主要由两大类影响因素决定 一是内在地质特征包括地质构造、初始地应力、地形地貌、岩土体物理力学性质二是外部环境因素包括水的作用、地震影响、人类活动 就库区边坡而言水的作用包括大气降雨特别是暴雨库水位骤升和库水位骤降 据相关资料统计的库区滑坡发生在水位上升期间的滑坡发生在水位下降期间 内在地质特征是控制性因素外部环境因素是诱发因素 天然斜坡和人工边坡所处的内、外部环境不同 影响其稳定性的最主要因素是不同的 只有计算分析出对坡体稳定性程度最大的影响因素才能采取针对性的监测预警方案和针对性的有效防治措施 内在地质特征对坡体稳定性影响在高初始地应力、区域地质构造比较复杂、褶皱发育强烈、新构造运动比较活跃的地区边坡的稳定性是较差的另外边坡的岩土类型、岩层产状、节理裂隙切割发育特征、软弱夹层性状、岩溶发育情况也是决定边坡变形破坏的主要因素边坡坡体的地形地貌特征也是边坡稳定性变化发展过程的动态反应 不同的地形地貌特征对应的坡体稳定性是不同的 坡体地形的起伏、坡面的陡缓、坡体前缘的临空条件、坡体侧面冲沟切割等这些地形地貌特征均对坡体稳定性有重要影响 外部环境因素对坡体稳定性影响水的作用是影响坡体稳定性的最常见的外部诱发因素 水的作用又可以分为静水作用和动水作用 静水作用一则改变岩土体的重度导致下滑力增大抗滑力减小稳定性降低二则水对滑动带或滑动面的软化作用导致滑动面的岩土体强度降低引起稳定性下降 动水作用则是通过渗流力使坡体产生渗透破坏进而降低坡体的稳定性地震作用对斜坡稳定性的影响是通过水平地震力使下滑力增大和抗滑力减小从而引起斜坡失稳滑动 另外地震作用会引起沙土、粉土液化降低有效应力促使坡体产生滑动人类活动对坡体的影响主要表现在坡体上土方开挖或堆填 在坡体的下滑段削方减重在坡体的抗滑段填方堆载在坡体前缘剪出口堆载压脚均有利于坡体稳定 反之则不利于坡体稳定在坡体的中部开挖则有可能产生次级滑动 云阳西城古滑坡地质概况云阳县西城古滑坡地处重庆市三峡库区云阳县旧城区位于长江左岸 滑坡后缘较陡直前部稍缓平面形态呈“圈椅状”整体坡度约 滑坡体前缘临近长江剪出口位于水面以下剪出口高程约为 后缘高程约为 滑坡体南北纵向长约 东西横向宽约 该滑坡体为第四系全新统崩坡积的粘性土夹碎块石组成 四 川 水 利滑坡体后缘厚度 左右中部厚度 左右前缘厚度 左右 滑床岩体为侏罗系中统紫红色砂泥岩互层岩层产状 滑动面(带)沿基覆界面由堆积体与下覆紫红色砂岩、泥岩的接触界面控制滑带土为可塑状粉质黏土厚度 滑坡典型剖面见图、图 滑坡体的物理力学参数根据试验数据、反演计算和经验数据综合取值见表 表 滑坡物理力学参数天然重度(/)饱和重度(/)有效粘聚力()有效内摩擦角()渗透系数(/)滑体 滑带 图 滑坡典型剖面图 滑坡典型剖面 滑坡稳定性计算分析 计计算算模模型型及及理理论论方方法法由于滑带土厚度不足 与滑坡堆积体的厚度相较而言较薄故滑坡渗流和稳定性计算模型可以简化为两层:堆积体和下覆基岩滑床基岩的渗透系数值很小可视为不透水体 根据云阳县气象资料当地触发滑坡大规模发生的暴雨强度为/累积降雨量 本次计算暴雨强度取值/累积降雨量 依据三峡水库调度情况本次计算水位从 下降到 下降速度/水位从 上升到 上升速度/在工程实践中考虑地下水渗流作用影响的常用方法主要有:()容重代替法对于水位以下土体计算滑动力时取饱和重度计算抗滑力时取有效重度()静水压力法对于透水性好的岩土体则假定地下水位以下的水压力沿深度呈直线分布宋文平:云阳西城古滑坡稳定性影响因素分析 容重代替法和静水压力法是等效的但在某些工况下会产生很大的误差 前一种是以土骨架作为研究对象采用土的有效重度和水的渗透压力来计算渗流作用对边坡稳定性的影响后一种是以土体作为研究对象考虑滑裂面上的孔隙水压与(在外坡面上有静水时)坡体表面上的静水压力 李广信、陈祖煜等认为在边坡稳定性计算时考虑计算地下水的渗透压力趋向于把问题复杂化实际上只需考虑孔隙水压力的影响即可也就是在计算坡内有渗流、坡外有水情况的边坡稳定性时采用等效置换的方法即坡外水位以下的土体采用有效重度不计坡外的静水压力孔隙水压力采用超静孔压目前渗流计算是以数值模拟为主常用的数值模拟计算方法主要有边界元法、有限单元法和有限差分法 本文采用 软件 模块对相应工况下滑坡体地下水浸润线进行有限元计算分析边坡稳定性进行定量计算的方法有极限平衡法、数值计算法和不确定性分析法 在工程实践中计算边坡稳定性时极限平衡法使用的最多本文使用 软件中的/模块采用 法计算滑坡体的稳定性系数 该法属于极限平衡法中的严格条分法对于任意滑动面均满足力和力矩的平衡 计计算算结结果果与与分分析析在计算稳定性系数时首先使用 软件 模块对暴雨工况、库水位变动工况下的滑坡 体 内 浸 润 线 进 行 计 算 然 后 直 接 导 入/模块进行相应工况下的稳定性系数计算其结果见表 表 滑坡稳定性系数稳定性系数天然工况暴雨工况库水位下降库水位上升剖面 剖面 根据表 中的稳定性系数进行对比分析可得出:在各种情况下剖面的稳定性系数比剖面的稳定性系数大很多约 说明即使同一坡体不同部位的稳定性是不同的充分表明地形地貌对稳定性的显著影响边坡的稳定性受内在地质特征决定控制 暴雨工况下滑坡的稳定性下降幅度 库水位下降工况下的滑坡稳定性系数下降幅度 库水位上升工况下的滑坡稳定性系数上升幅度 由此可见暴雨、库水位下降和库水位上升三种工况对该滑坡的稳定性影响明显但在坡体不同部位影响程度差异较大 其中暴雨对该滑坡的影响程度相对较大坡外库水位下降对该滑坡的影响程度相对较小坡外库水位上升工况下滑坡的稳定性系数不降反而上升这是因为坡外水位上升时下滑力减少的幅度比抗滑力减少的幅度更大且在本次计算时未能考虑水对岩土体强度降低作用 结语通过本文对云阳西城古滑坡的计算分析表明坡体的内在地质特征起决定性影响 暴雨是诱发该古滑坡体再次发生滑动的相对较大外部影响因素坡外库水位是相对较小外部影响因素两者对坡体稳定性都有显著影响本文计算分析的欠缺之处:()没有计入水的软化作用引起岩土体强度的降低()未考虑边坡非饱和区的基质吸力对岩土体的抗剪强度的贡献()未对地震作用和人类活动对坡体稳定性影响程度进行计算分析且只进行了单因素分析未考虑多因素同时作用的影响 后续分析中可以针对上述欠缺之处进行更深入的研究参 考 文 献朱冬林任光明聂德新等.库水位变化下对水库滑坡定性影响的预测.水文地质工程地质():.陈祖煜.关于“渗流作用下土坡圆弧滑动有限元计算”的讨论之一.岩土工程学报():.陈立宏李广信.关于“渗流作用下土坡圆弧滑动有限元计算”的讨论之二 兼论边坡稳定分析中的渗透力.岩土工程学报():.郑颖人时卫民孔位学.库水位下降时渗透力及地下水浸润线的计算.岩石力学与工程学报():.马崇武刘忠玉苗天德.江河水位升降对堤岸边坡稳定性的影响.兰州大学学报:自然科学版():.():.作者简介:宋文平()男四川阆中人工程师硕士主要从事岩土工程和工程地质勘察工作