公路滑坡滑带土力学参数思考和分析
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公路滑坡滑带土力学参数思考和分析
作者:郭锐
来源:《建筑工程技术与设计》2014年第22期
【摘要】滑带土力学参数是滑坡稳定性评价和工程设计的关键和难点,确定c、值的方法
主要有室内及现场试验、工程地质类比和反演分析等.以巴东县该滑坡为实例,对其滑带土力
学参数主要采用了反演分析,得到相应的几组c、值,并与试验数据和工程地质类比数据进行
对比,综合分析后得出合理的c、值。
【关键词】滑带土;力学参数;反演分析;综合分析
引言:
在滑坡稳定性分析中,滑带土的粘聚力(c)和内摩擦角(叻等强度参数的正确与否,直
接影响滑坡的稳定性验算和防治工程设计。本文通过不同的方法对该滑坡滑带土力学参数进行
了分析,主要采用反演分析,并将反演参数与试验数据和工程地质类比数据进行对比,综合分
析后得出合理的c冲参数。
一、某滑坡特征
(一)滑坡地形地貌及空间形态
该滑坡位于为第四系崩坡积物沿土岩界面滑动的中型土质滑坡、滑坡平面形态呈"簸箕"
形,形态清晰,边界明显,剪出口位于该外侧陡坎处。该滑坡滑体前缘高程为327m、宽约
Zoom,后缘高程为425m、宽约50m,纵长228m,面积为3.8×104m2;滑体厚度为9.3~
15.7m,平均厚度为11.3m,滑坡体积为43104m3。滑动方向为311°.该滑坡东西向总体为沟坡
相间,两侧以东西两冲沟为界,坡体中部发育一条冲沟。东侧冲沟总体流向为308°,沟宽为
8~12m,深为3~6m,沟底基岩出露;西侧冲沟总体流向为313°,沟宽为6~10m,深为3~
8m。坡体南北向呈北低南高、台坎相间地形。坡体坡度变化较大,总体为后缘陡(坡度为
23°)、中部缓(坡度为21°)、前缘该人工改造严重。滑坡体内发育有两级大的平台。
(二)滑坡物质组成
滑床基岩总体倾向南西,产状为210°∠33°,为三叠系中统巴东组第二段(T2b2)紫红色
中厚层~厚层状泥岩及粉质泥岩,节理裂隙发育,倾角为40°~45°。滑坡滑体主要为第四系崩
坡积碎块石土、粘土和粉质粘土夹碎石。碎块石土主要性质为:紫红色夹灰绿色,中密~密
实,稍湿~饱和,土呈硬塑~可塑状,碎块石含量为40%~60%,直径为2mm-2m,主要成分
为紫红色夹灰绿色泥岩、粉砂质泥岩,棱角状,强风化~中风化。根据钻孔、探井揭示,该滑
坡的滑带平均埋深为11.6m,主要物质成分为粘土、粉质粘土夹碎石。土的主要性质为:紫红
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色,中密~密实,湿润~饱和,可塑~软塑状,有的可见揉皱现象。碎石成分为紫红色泥岩,
次磨圆度,直径为5lnm~20mm,含量为5%~10%。该滑坡工程地质纵剖面见图1:
影响该边坡稳定最重要的内在因素,是地形地貌、岩土结构及其物理力学性质。边坡开
挖、公路修建及降雨,尤其是持续降雨和暴雨,是诱发西五路滑坡变形失稳的重要因素。
二、滑带土力学参数评价
(一)滑带力学参数反演分析
反演分析是利用滑坡极限平衡分析方法对滑带c、值进行敏感性分析,从而获得一系列滑
坡稳定性安全系数与c、值关系曲线,然后利用这些关系曲线,结合现状稳定性评估指标和试
验值,即可得到滑坡稳定性分析的c、值。合理确定滑坡反演分析的状态是其重要前提之一,
反演分析的状态应根据现场勘察确定。状态条件的分析包括地下水、滑体几何边界、现状稳定
性评估指标等。
通过对该滑坡剖面反算,得出c、值对稳定性系数的敏感性。滑带土粘聚力。每降低
1kPa,稳定性系数将减小0.018~0.019;内摩擦角少每降低10,稳定性系数将减小0.047~
0.049。可以得出,值对稳定性系数的影响比c值要大。
下滑段滑体产生拉裂缝,发生主动破坏,与阻滑段共同作用,推挤抗滑段沿新生的挤压剪
切面向临空面最薄弱处挤出,形成整体滑动。在这一过程中,滑坡下滑段、阻滑段和抗滑段的
受力状态是不同的。阻滑段一般为纯剪切破坏,下滑段为张扭性的主动破坏,抗滑段则为压扭
性的被动破坏。由于各段的破坏条件及滑面物质不尽相同,所以滑带土的强度指标是不同的。
处于蠕滑阶段的滑坡,其滑动面还未完全贯通,贯通的部分c、值为残余强度,未贯通的部分
可能还存在峰值强度。一般滑坡滑体的滑动面比较深,不容易取到滑带原状土样做试验;而滑
坡前缘和后缘的滑动面比较浅,比较容易通过探槽或探井取得土样做试验确定参数。所以先用
试验方法确定滑坡下滑段和抗滑段的c、值,再反算滑坡阻滑段的c值,得到阻滑段滑带综合
抗剪强度。该滑坡后缘已经有了拉裂变形现象,所以后缘条块的粘聚力c和内摩擦角值取残余
强度。
(二)反分析参数与试验数据对比分析
为取得该滑坡滑带土参数,在滑坡不同地方打钻孔5个,探槽6个,探井2个。在滑带的
不同位置共取土样30组做土工试验,采用饱和快剪和饱和固结快剪、慢剪试验方法得到滑坡
滑带土强度指标。由于该滑坡主要是受降雨影响,大部分滑带在水位线以下,因此,滑带土饱
和固结快剪强度应为峰值强度。试验发现,试验值略大于反算值。这是因为滑坡从开始变形至
今仍处于变形过程中,其现有滑动面处于未固结状态,因而滑带土的饱和快剪试验更接近于滑
带实际状态。
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综合反演分析、室内试验、工程类比得出的参数:剖面c、值相同情况的参数为(19,
15.5°),c、值分段的情况,阻滑段参数为(20,15.6°),室内试验值为(18.5,17°)。由于
反算法所得结果,代表了滑带土的平均抗剪强度,试验所得结果很大程度上代表了试样本身的
抗剪强度,因而在滑坡稳定性评价及滑坡推力计算中,其强度参数的取值应将两者相结合,针
对评价方法的不同及反分析与试验方法的各自特点,合理地取值。在工程地质类比中,对相同
成因类型滑坡滑动带采用合理的类比准则确定。通过反演分析、试验值及类比法综合确定滑坡
滑带参数为'c=19kPa,=16。。
三、结语
采用几种不同的反分析方法对该滑坡滑带土力学参数进行反算,不同方法得出的力学参数
指标具有可比性。建议在确定滑带土力学参数时,采用多种计算方法,根据不同方法的用性,
合理地确定c、值。综合分析法能将所考虑的各种作用因素融入抗剪强度指标中,使滑坡稳定
性评价和工程设计更符合实际,因而应该通过力学参数分析、工程地质分析及定性与定量相结
合的综合分析确定滑坡滑带土力学参数。
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