重庆三峡库区滑坡治理工程勘察中的一些问题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,重庆三峡库区滑坡治理工程勘察中的一些问题,1,主要内容,一、关于滑坡的工程分类,二、仔细寻找滑面与剪出口,三、准确判断主滑方向，并按主滑方向构划主滑线,四、滑面参数的确定,五、关于渗透压力（动水压力）的计算,六、水位下降时浸润线的确定,七、不平衡推力法计算中存在的问题,八、稳定性计算和剩余下滑力计算所采用的工况,九、滑坡稳定性评价,2,为了保证库岸及新建城镇安全，防止自然灾害的发生，,政府决定对三峡库区地质灾害防治工程投入,40,亿元进行治理，这给库区人民带来了福音和机遇，仅重庆市就有,150,多项防治工程，但由于当前地质灾害防治技术还不够成熟，在防治工程的勘测设计中还存在一些问题。归纳起来主要有：,滑面的确定缺乏充分论证，往往,漏掉许多滑面与剪出口；,地质剖面并不在坡体的主滑方向，将其用来分析滑坡显然不合理；,滑带土的参数选取问题；,库水位降落情况下浸润线无合理算法；,动水压力的计算比较混乱；,计算工况的选取不规范；,不平衡推力法本身存在的问题等。,下面就滑坡防治工程勘测中的一些问题提出一些看法。,概 述,3,1.分类的目的,分类的目的是定性上反映滑坡体所处的滑动状态，便于采取相应的治理方法，定量上用于确定滑面参数的反算，合理选用滑面参数。,2.分类的方法,滑坡工程分类应当反映滑坡所处的发育阶段，在蠕动变形阶段还是滑动阶段，如果再细分的话，可按变形滑动状态分为,弱变形阶段、强变形阶段、微滑动阶段、强滑动,四个阶段。弱变形、强变形都属蠕滑阶段，尚没有形成明显贯通的滑动面。微滑动与强滑动都属滑动阶段，微滑动处于滑动的初期，强滑动表示已有明显滑动或者已经滑塌。,3.分类考虑的因素,主要有三个方面：,一是滑面的状态；,二是裂缝状态,；三是坡体上表征滑动的一些迹象。,表,1,示出了滑坡的工程分类,它是依据铁道部的分类和三峡库区勘察经验提出的。,表,2,给出重庆市三峡库区滑坡危岩勘察规定中的滑坡分类。,一,、关于滑坡的工程分类,4,表,1,滑坡的工程分类,特,征,类别,滑,坡,发,育,阶段,产生原因,滑动面,裂缝状态,坡体的变形,滑动迹象,弱变形阶,段,由于坡体内应力状态的改变，使某一部分首先达到抗剪强度，局部出现塑性变形区,主滑段滑动带在蠕动变形，但滑体尚未沿滑动带位移，少数探井及钻孔发现新的滑动面,后缘出现断断续续的张性裂缝,建筑物出现不连续的细微裂缝,强变形阶,段,蠕动区进一步扩大，中后部滑面形成，土体进一步向抗滑段挤压，后部裂缝贯通并错开，变形体两侧出现断断续续的羽毛状裂隙,滑动带已基本形成，滑体局部，尤其是中、后部地区沿滑动带位移，滑带土特征明显，较多探井及钻孔发现滑动带有镜面、擦痕及搓揉现象,后缘裂缝贯通，两侧出现断断续续的羽毛状裂隙。,建筑物拉张裂缝多而宽，少量沉陷，裂缝错开,5,表,1,滑坡的工程分类(续),特征,类别,滑,坡,发,育,阶,段,产生原因,滑动面,裂缝状态,坡体的变形,滑动迹象,微滑动阶,段,由于后部的挤压，抗滑地段的阻力逐渐被克服，形成新滑带和出口，滑坡体整体位移,整个滑坡滑动带已全部形成，滑带土特征明显，多数探井及钻孔发现滑动带有镜面、擦痕及搓揉现象，滑带土含水量常较高,后缘及两侧主裂缝贯通，两侧羽毛状裂缝错开，前缘出现断断续续的鼓张裂缝和不连续的放射状裂缝。滑坡体周界形成,前缘及两侧出现局部坍塌。中、后部水塘、水沟或水田渗漏。剪出口附近湿地明显，有,泉水,溢出，树木成醉树林,强滑动阶,段,随滑动距离的增加，滑带土结构进一步破坏滑面上土颗粒产生定向排列，强度降低，产生剧烈滑动,全部探井于钻孔发现滑动带有镜面，有破裂擦痕与搓揉现象，滑带土含水量高,后缘裂缝急剧张开并下错，滑动面形成并贯通,两侧及前缘大量坍塌。坡体前缘形成滑坡舌，并明显伸出，或者坡体刚出现滑塌,6,表2 滑坡的变形滑动阶段划分,变形,滑动,阶段,滑动带及滑动面,滑坡前缘,滑坡后缘,滑坡两侧,滑坡体,变,形,阶,段,主滑段滑动带在蠕动变形，但滑体尚未沿滑动带位移，少数探井及钻孔发现新滑动面,无明显变化，未发现新的泉点,地表或建（构）筑物出现一条或数条与地形等高线大体平行的拉张裂缝，裂缝断续分布，多呈弧形向内侧突出,无明显裂缝，边界不明显,无明显异常,蠕,动,阶,段,主滑段滑动带已基本形成，滑体局部沿滑动带位移，滑带土特征明显，多数探井及钻孔发现滑动带有镜面、擦痕及搓揉现象,常有隆起，有放射状裂缝或大体垂直等高线的压致张裂缝，有时有局部坍塌现象或出现湿地或有泉水溢出,地表或建（构）筑物拉张裂缝多而宽且贯通，外侧下错,出现雁形羽状剪切裂缝,有裂缝及少量沉陷等异常现象,7,变形,滑动,阶段,滑动带及滑动面,滑坡前缘,滑坡后缘,滑坡两侧,滑坡体,滑,动,阶,段,整个滑坡滑动带已全面形成，滑带土特征明显，绝大多数探井及钻孔发现滑动带有镜面、擦痕及搓揉现象，滑带土含水量常较高,出现明显的剪出口并经常错出，剪出口附近湿地明显，有一个或多个泉点，有时形成了滑坡舌，滑坡舌常明显伸出，鼓张及放射状裂缝加剧并常伴有坍塌,张裂缝与滑坡两侧羽状裂缝连通，常出现多个结坎或地堑式沉陷带，滑坡壁常较明显,羽状裂缝与滑坡后缘张裂缝连通，滑坡周界明显,有差异运动形成的纵向裂缝，中、后部水塘、水沟或水田渗漏，不少树木成醉树，滑坡体整体位移,稳,定,阶,段,滑体不再沿滑动带位移，滑带土含水量降低，进入固结阶段,滑坡舌伸出，覆盖于原地表上或到达前方阻挡体而壅高，前缘湿地明显，鼓丘不再发展,裂缝不再增多，不再扩大，滑坡壁明显,羽状裂缝不再扩大，不再增多甚至闭合,滑体变形不再发展，原始地形总体坡度显著变小，裂缝不再扩大不再增多甚至闭合,表2 滑坡的变形滑动阶段划分(,续）,8问题1：,当前滑坡勘察中往往只给出一个滑面与一个剪出口，有些剪出口被遗漏。其原因是只注重寻找老的滑面，当不存在滑面时，常以强度较低的土层或者岩层上面的土层作为滑带，这种依据地质方法寻找滑面，有可能错找滑面与遗漏滑面。,问题2：,有些滑坡迹象是由于近年工程开挖或者水流渗入所引起的浅层滑坡，这些坡体属于潜在滑坡，滑面尚未形成，这些滑面常被遗漏或误认为老滑面滑动。,二、仔细寻找滑面与剪出口,图,1,残联滑坡,9,问题3：,三峡库区的坡体滑带土与滑体土的强度常常相差无几，有可能在库水位下落时，滑体内出现新滑面滑塌，而沿滑带却是稳定的。这也常易引起错找滑面或漏掉滑面。,问题4：,实际剪出口可能有多个，但如果只沿滑面找剪出口只有一个（第一剪出口），这种错误也是常见的。,二、仔细寻找滑面与剪出口（续1）,解决途径：,一是外业工作要做细，尤其应详细分析实际存在的滑坡边缘与找出的滑面的主滑方向是否能相互印证。如果不能印证必然存在其它滑面，尤其是潜在滑面。二是要加强内业分析工作，应画出滑坡体、滑带、滑床的形状，给出所有参数，采用程序自动寻找滑面，并且在某一滑面受阻时，再寻找其它滑面与新的剪出口，目前程序水平有限，应编制更为实用的程序。,图,2,多剪出口情况,10,问题：,在勘察工作中常发现地质剖面不在主滑方向，由此将引起稳定计算与推力计算失真。在此剖面上设置支挡结构，还可能引起坡体横向失稳。,原因：判断主滑方向失误,一方面是缺少地表位移矢量的监测；另一方面是勘测人员缺乏经验，不知道如何依据地形特征与裂缝分布状态来判断主滑方向。,如何在尚无监测情况下来确定主滑方向，有待进一步积累经验。,三、准确判断主滑方向，并按主滑方向构划主滑线,11,1.室内试验,由于三峡库区多系碎石土，碎石含量在,5%,80%,之间，一般为,20%,30%,，土体为粉质粘土。因而室内试验无法将真实的原状土进行试验，往往只取粉质粘土作试验。显然，其试验得出的强度应低于真实强度，因而实际应用时，应视碎石含量多少增大强度，目前一般乘以,1.2,左右的增大系数。改进的方法是采用室内碎石土大试件进行测试（如,25x25x25cm,），并对不同碎石含量的碎石土进行测试，从中得出规律性的认识，修正当前的室内测试值。,2.现场测试,碎石土现场大面积直剪试验能较好地反映碎石土的真实强度，但现场试验有时也显示出较大的离散性，尤其在现场含水量较高或碎石含量不均时。当土体含水量很高时，土体基本上处于饱和状态，而非自然状态。此时测出的强度不能作为自然状态下强度，而应作为饱和状态下的强度。此外，由于碎石土的测试方法尚不成熟，或者测试人员工作马虎，导致某些大剪试验强度低于室内测试值，此时应查明原因。现场试验时应给出土体含水量与饱水率，以便弄清大剪是在自然状态下还是在饱水情况下进行。,四、滑面参数的确定,12,3.反分析法,反算值一般只起到校核作用，因为反算受到其他许多因素的约束。,例如:,类弱变形体的坡体，根本不能反算。反算时,F,s,值的确定与坡体类别有关。,建议值:,类坡体,F,s,在,1.02,1.05,取值;,类坡体,F,s,在,0.99,1.01,取值;,类,坡体,F,s,在,0.95,0.98,取值。,按重庆市三峡库区滑坡危岩勘察规定（试行），,类坡体,F,s,在,1.01,1.05,取值;,类坡体,F,s,在,0.95,1.0,取值。,值的具体取值可采用敏感分析法。,四、滑面参数的确定（续1）,13,4.综合取值的原则,综合取值的原则应以测试值为基本值，尤其是碎石土应以现场实测试验值为主。并以反算值与地区经验值进行校核，对于一些偏离地区经验值或反算值较大的情况，一定要详细分析找出其原因。岩土抗剪强度指标应根据滑坡类别及荷载组合分别选用峰值强度指标、残余强度指标以及天然强度指标、饱和强度指标。,对,类坡体取峰值强度指标，,对类滑坡体可取残余强度指标，,对,、类坡体可在峰值强度与残余强度指标间取值。,按重庆市三峡库区滑坡危岩勘察规定（试行），,类坡体取峰值强度，,类坡体取峰值与残值之间，,类坡体取残值强度。,在天然状态下一般取天然强度指标，但暴雨、久雨情况下，在入渗深度范围内采用饱和强度指标，在入渗深度以外，可在天然强度与峰值强度间取值。,坡体无论处于何种变形滑动阶段，凡未滑动过的潜在滑面均取峰值强度。,四、滑面参数的确定（续2）,14,当坡体存在地下水或库水位降落时，稳定分析中需要考虑渗透压力。但渗透压力如何计算有各种不同的公式，而且计算中不仅考虑渗透压力，有的还考虑静水压力，计算中的混乱状态需要进行调整，我们以瑞典条分法为例，用渗流网和渗透压力的概念证明了渗透压力（动水压力）与土条中水重和周边静水压力是一对平衡力的结论，导出了以瑞典法静水压力转换到动水压力计算过程。,五、关于渗透压力（动水压力）的计算,图3 土条计算简图（用周边压力）,图,4,土条计算简图(用渗透压力）,15,五、关于渗透压力（动水压力）的计算（续1）,用土条周边静水压力表述的稳定系数表达式,用渗透压力表述的稳定系数表达,其中：，即等于土条中水的重量乘以水力坡降。,16,从公式看出，应用渗透压力表述安全系数时，对于浸润线以上取土条天然重度，而在浸润线以下取土条的浮重度与渗透压力，而不必再计算静水压力。,式中动水压力当前有多种写法，有些是近似的，但交通部的规范中常写成,，,但对三峡库区的碎石土，,n,在,0.4,左右，由此算得的动水压力小的多。尽管此公式与理论公式有差异，但对于一些渗透性很低的土，有人认为更接近实际。因而该式可以采用，,n,可以在,0.4,1.0,之间按渗透系数不同取值。,五、关于渗透压力（动水压力）的计算（续2）,17,当库水位下降时，地下水位浸润线按下式 公式计算,六、水位下降时浸润线的确定,式中：,，为下降前后的水位（从隔水层算起）（,m,）；,上式为余误差函数，称为库水位对地下水位的影响系数，可按表,3,取值。,18,六、水位下降时浸润线的确定（续1）,为给水度，可按表,4,取值；也可按下列经验公式计算：,其中,:,k,渗透系数（,cm/s,）；,n,空隙率,t,下降所用的时间,(d),；,K渗透系数,(m/d),；,潜水流的平均厚度,(m),，取：,19,表,3,库水位对地下水位的影响系数,六、水位下降时浸润线的确定（续2）,0.03162,0.9643,0.2000,0.7731,1.0000,0.1573,0.0400,0.9549,0.2449,0.7291,1.1400,0.1069,0.0500,0.9436,0.2828,0.6892,1.265,0.0736,0.06325,0.9287,0.3162,0.6548,1.378,0.0513,0.07746,0.9128,0.4000,0.5716,1.483,0.0359,0.08944,0.8994,0.5000,0.4795,1.581,0.0254,0.10000,0.8875,0.6325,0.3711,1.643,0.0202,0.1265,0.8580,0.7746,0.2733,1.732,0.0143,0.1581,0.8232,0.8944,0.2059,1.789,0.0114,20,表4 给水度,六、水位下降时浸润线的确定（续3）,岩土类别,渗透系数（,cm/s,）,孔隙率,给水度,砾,2.4x100,0.371,0.354,粗砂,1.6x100,0.431,0.338,砂砾,7.6x10,-1,0.327,0.251,砂砾,1.7x10,-1,0.265,0.182,砂砾,7.2x10,-2,0.335,0.161,中粗砂,4.8x10,-2,0.394,0.180,砂砾,2.4x10,-3,0.302,0.078,中细砂,d,50,=0.2mm,1.1x10,-3,6.1x10,-4,0.4380.392,0.0740.039,含粘土的砂,1.1x10,-4,0.397,0.0052,含粘土（,1%,）的砂,2.3x10,-5,0.394,0.0036,含粘土（,16%,）的砂,2.5x10,-6,0.342,0.0021,含碎石,5%,的粉质粘土,8.33x10,-5,(0.072m/d),0.35,0.0124,含碎石,15%,的粉质粘土,1.62x10,-4,(0.14m/d),0.35,0.0198,含碎石,25%,的粉质粘土,9.26x10,-4,(0.80m/d),0.35,0.0508,含碎石,35%,的粉质粘土,1.88x10,-3,(1.62m/d),0.35,0.0681,21,当采用不平衡推力法计算时，存在着以下几个方面的问题:,问题1,：,当前不少部门采用手算，不仅速度慢，而且条数很少，一般只有,9,10,条，有的甚至仅有,3,4,条，导致计算结果有较大差异。,问题2：,目前计算中当土条中出现拉力时，有的取零，有的不取零，有些出现拉力时，就分段进行计算，我们认为后者做法较妥。按不平衡推力计算，有时在坡体后缘几个条块出现拉力，说明上部坡体的抗滑力已经大于下滑力，表明坡体上部不往下滑，这与实际不符，也与有限元计算不符。出现这种情况可能是滑面确定有问题，应重新确定滑面，然后重新计算。,七、不平衡推力法计算中存在的问题,修正前的滑面,修正后的滑面,图,6,顶部块体出现拉力的处理,22,问题3：,规范规定的计算公式与严格公式计算的不平衡推力相差较大。,规范规定的计算公式为：,七、不平衡推力法计算中存在的问题(续1),严格推导得到的公式为：,(该公式用增大滑体重量来使滑体达到极限平衡,并在传递系数中假定安全系数为1,由此求得稳定系数。),(该公式用降低滑面强度的方法使滑体达到极限平衡，以此得到稳定系数。),23,由于上面两种计算方法不同，导致由此计算的不平衡推力误差较大。经过推导可以近似得到：,为了说明这个问题，我们举一个简单的例子：,假定滑体的下滑力为,100KN,，由 值计算的抗滑力为,90KN,，现假定安全系数为,1.15,，求其不平衡推力。,用规范的公式可得：,用严格公式可得：,两种方法得到的推力基本服从 。若用两种方法计算坡体的稳定系数，则可得到相同的结果,0.9,。,七、不平衡推力法计算中存在的问题(续2),24,七、不平衡推力法计算中存在的问题(续3),安全系数,0.85,0.90,0.95,1.00,1.05,1.10,1.15,1.20,规范公式,-53.3,-53.48,389.84,1378.08,2366.31,3354.45,4345.44,5337.08,本文公式,-62.7,-59.43,383.13,1378.08,2283.21,3110.16,3870.95,4571.86,0.85,0.90,1.02,1.00,1.04,1.08,1.12,1.17,安全系数0.85,0.90,0.95,1.00,1.05,1.10,1.15,1.20,规范公式,-56.9,-57.05,-57.22,-57.39,502.83,1482.43,2462.02,3442.58,本文公式,-66.9,-63.39,-60.23,-57.39,506.56,1405.42,2230.26,2990.64,0.85,0.90,0.95,1.00,0.99,1.05,1.10,1.15,表5,算例1：不同安全系数下滑坡剪出口的剩余推力（KN）稳定系数0.932,表,6,算例,2,：不同安全系数下滑坡剪出口的剩余推力（,KN,）,稳定系数,1.023,通过算例分析可得到如下结论：,（1）在稳定系数附近两种方法计算得到的推力相差很小。由此可以看出用简化方法计算滑坡的稳定系数是可行的,（2）用规范公式计算的推力比严格公式得到的公式大，该误差随坡体稳定系数的增大而减小，随安全系数的增大而增大。,25,目前在勘察中，采用如下四种工况：,工况,：自然状态（含附加荷载）,工况：,自然状态,+,暴雨或久雨,工况,：自然状态,+,暴雨或久雨,+175m,坝前库水位,工况,：自然状态,+,暴雨或久雨,+,坝前库水位由,175m,降至,145m,工况,与工况,是已经出现过的工况，当滑坡体与库水位无关时，工况,是控制工况。,工况,、,是尚未出现的工况，在四个工况中工况,是控制工况。地震是特殊工况，在三峡库区一般不是控制工况，因而滑坡勘查中不列入此工况。,八、稳定性计算和剩余下滑力计算所采用的工况,26,滑坡的稳定性评价根据滑坡防治工程等级，滑坡的稳定状态来进行定量评价。,九、滑坡稳定性评价,表6,滑坡及危岩防治工程分级表,级别,一级,二级,三级,滑坡危害对象,县级和县级以上迁建城市。,主要迁建集镇。或大型工矿企业、重要桥梁、国道专项设施。,一般迁建集镇。县级或中型工矿企业、重要桥梁、省道及一般专项设施。,致灾程度,危害人数,1000,5001000,1000,5001000,10000,500010000,5000,27,九、滑坡稳定性评价（续1）,滑坡推力计算时，安全系数的取值应根据防治工程等级按表7取值。,表,7,滑坡安全系数取值表,滑坡防治,工程等级,一级,二级,三级,F,st,1.201.25,1.15,1.051.10,表,8,滑坡稳定状态划分,滑坡稳定系数,滑坡稳定状态,不稳定,欠稳定,基本稳定,稳定,28,谢谢大家,29,滑坡后缘拉裂缝,30,农机厂住宅西侧剪切裂缝,31,净坛路北侧水泥格梁鼓张裂缝,32,剪出口处下水道水水泥墙水平剪切裂缝,33,滑坡前缘泉水,34,