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摘要:本文以贵州省黔西南州册亨县双江镇钡镐社区不稳定斜坡地质灾害隐患点为例,对其稳定性计算方法、计算结果和评价进行分析,为隐患点的防治提供可靠参考依据,保证防治工程的合理及有效性。
关键词:不稳定斜坡;稳定性计算;稳定性评价
不稳定斜坡是一种常见的地质灾害隐患,一旦演变为地质灾害,会威胁下游村民的生命财产安全,造成重大的经济损失与人员伤亡。因此,需要通过地质灾害治理工程来降低、消除地质灾害隐患。在布置治理工程前,应通过稳定性计算与分析来确定的不稳定斜坡的稳定程度[1],根据计算与分析结果对不稳定斜坡进行综合评价,为地灾治理工程的布置提供可靠的参考依据。
1 地灾隐患点概况
册亨县双江镇坝镐社区不稳定斜坡地质灾害为原有地灾台账隐患点,编号为:522327000005,目前已安装监测设备两台。该地质灾害点由3处不稳定斜坡(BP1、BP2和BP3)组成,均为册亨县易地扶贫搬迁工程双江镇安置点项目建设开挖山体形成,边坡岩体比较破碎,开挖形成高陡边坡后局部出现掉块、变形垮塌下挫,其中不稳定斜坡(BP1、BP2)危及册亨县易地扶贫搬迁安置区双江镇坝镐社区安置点123户535人、停车场和流动人员的生命财产安全,对区内公路的正常运行造成严重威胁,该边坡需及时进行支护,以保证册亨县易地扶贫搬迁安置区双江安置点、停车场、体育场和环城公路的安全;本次稳定性计算及评价对象即为不稳定斜坡(BP1、BP2)。
2 稳定性计算
2.1 计算方法与工况
2.1.1 计算方法与公式
勘查表明:坝镐社区不稳定斜坡(BP1、BP2)变形体主要由第四系残坡积物组成,物质组成以含碎石粘土、粉质粘土为主。本次不稳定斜坡稳定性采用典型性剖面进行稳定性分析,采用折线滑动法对不稳定斜坡体进行稳定性计算[2] [3]。
2.1.2 计算工况及荷载组合
(1)计算工况
不稳定斜坡体稳定性的主要诱发因素为强降雨,且在上述因素作用下,不稳定斜坡变形破坏迹象明显。因此,本次稳定性验算考虑以下两种计算工況,其中工况2为设计的控制工况。对不同降雨工况下的不稳定斜坡稳定性计算,主要通过抬升地下水位,增大滑体内的静水压力(或渗透压力)来得以体现。
工况1:天然状况(滑体自重)+地面荷载 ,安全系数取1.20。
工况2(设计工况):滑体自重+20年一遇暴雨(滑体自重+暴雨,2/3饱水)+地面荷载,安全系数取1.15。
(2)计算荷载
①自重:为滑体自重,对于滑体重度在具体计算中,地下水位面以上的滑体取天然重度,地下水位面以下的滑体取饱和重度。
②地面荷载:地面荷载主要为不稳定斜坡体上的其它荷载建筑,本次计算不考虑。
2.2 计算参数
针对该不稳定斜坡目前的变形破坏现象以及其所处状态分析,对斜坡体进行反演分析是具备条件,同时也是符合实际的。为此,本次不稳定斜坡稳定性计算参数的确定采用室内土工试验成果与滑带土参数反演相结合的方式进行综合确定。
2.2.1 室内土工试验
从土工试验统计结果可看出:斜坡土天然密度r0为1.92 g/cm3,饱和密度rsat为1.98 g/cm3,计算到其重度γ为19.2kN/m3,饱和重度γsat为19.8kN/m3,天然内聚力C值为26.12kPa、φ值为12.98°,饱和内聚力C值为21.42kPa、φ值为8.6°。
2.2.2 参数反演
从试验统计可看出,室内试验值较正常值偏高,考虑不稳定斜坡岩土结构的物理状态,根据极限平衡条件对土抗剪强度C值和φ值进行反演,反演采用具有代表性的主滑剖面《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)中第13.2.2条公式计算,反演结果如表1:
2.2.3 参数的确定
根据该滑坡勘查过程中采取的试验样品分析测试结果,对比参数反演结果并结合以往经验取值[4]。内聚力c值与试验结果的内聚力值接近,可知该参数与滑坡滑动破坏的实际情况较吻合,而试验的内摩擦角φ值较高,可采用反演值与试验值按权重比例确定作为抗剪强度中的φ值;而饱和状态下的c值和φ值均偏高,因此采用试验值与反演值按权重比例取值,并以反演值为主[5]。在天然状态(工况Ⅰ)下和饱和状态(工况Ⅱ)下的计算参数取值见表2。
2.3 计算结果
不稳定斜坡稳定性计算结果如表3所示:
3 不稳定斜坡稳定性评价
根据计算结果,不稳定斜坡体在自然工况处于稳定状态,暴雨状态下局部不稳定、欠稳定,这与不稳定斜坡目前的现状一致。但在今后遇到大暴雨及长时间暴雨时,不稳定斜坡稳定性将下降,前缘垮塌面积扩大,极有可能带动斜坡整体下滑。因此,需对该不稳定斜坡体布置有效的工程治理措施,预防强降雨时斜坡体滑动变形。
4 结语
(1)不稳定斜坡体直接威胁下方册亨县易地扶贫搬迁安置区双江镇坝镐社区安置区123户535人、停车场和流动人员的生命财产安全,潜在经济损失预估约2500万元。
(2)针对滑体自重和滑体自重+暴雨两个工况,采用折线滑动法对滑坡地质灾害体进行稳定性计算。
(3)经计算,不稳定斜坡体在自然工况处于稳定状态,暴雨状态下局部不稳定、欠稳定。
(4)需对该不稳定斜坡体布置有效的工程治理措施,预防强降雨时斜坡体滑动变形。
参考文献
[1] 李荣伟,侯恩科.边坡稳定性评价方法研究现状与发展趋 势[J].西部探矿工程,2007,19(3):4-7.
[2] 王艳霞.模糊数学在边坡稳定分析中的应用[J].岩土力学,2010,31(9):3000-3004.
[3] 刘 洋. 白石水库坝体结构稳定性计算评价[J].中国水能及电气化,2020,11(25):56-59.
[4] 吴青松,严松涛,白遵诚,等.攀枝花仁和区啊喇村滑坡特征分析与稳定性评价[J].资源环境与工程,2020,34(3):400-403,444.
[5] 李元松,高晖,陈峰,等.乌尉高速公路边坡稳定性综合评价[J].水文地质工程地质,2018,45(4):150-156.
本文得到“贵州省地质矿产勘查开发局地质科研项目(项目编号:黔地矿科合〔2019〕9号)”资助。
关键词:不稳定斜坡;稳定性计算;稳定性评价
不稳定斜坡是一种常见的地质灾害隐患,一旦演变为地质灾害,会威胁下游村民的生命财产安全,造成重大的经济损失与人员伤亡。因此,需要通过地质灾害治理工程来降低、消除地质灾害隐患。在布置治理工程前,应通过稳定性计算与分析来确定的不稳定斜坡的稳定程度[1],根据计算与分析结果对不稳定斜坡进行综合评价,为地灾治理工程的布置提供可靠的参考依据。
1 地灾隐患点概况
册亨县双江镇坝镐社区不稳定斜坡地质灾害为原有地灾台账隐患点,编号为:522327000005,目前已安装监测设备两台。该地质灾害点由3处不稳定斜坡(BP1、BP2和BP3)组成,均为册亨县易地扶贫搬迁工程双江镇安置点项目建设开挖山体形成,边坡岩体比较破碎,开挖形成高陡边坡后局部出现掉块、变形垮塌下挫,其中不稳定斜坡(BP1、BP2)危及册亨县易地扶贫搬迁安置区双江镇坝镐社区安置点123户535人、停车场和流动人员的生命财产安全,对区内公路的正常运行造成严重威胁,该边坡需及时进行支护,以保证册亨县易地扶贫搬迁安置区双江安置点、停车场、体育场和环城公路的安全;本次稳定性计算及评价对象即为不稳定斜坡(BP1、BP2)。
2 稳定性计算
2.1 计算方法与工况
2.1.1 计算方法与公式
勘查表明:坝镐社区不稳定斜坡(BP1、BP2)变形体主要由第四系残坡积物组成,物质组成以含碎石粘土、粉质粘土为主。本次不稳定斜坡稳定性采用典型性剖面进行稳定性分析,采用折线滑动法对不稳定斜坡体进行稳定性计算[2] [3]。
2.1.2 计算工况及荷载组合
(1)计算工况
不稳定斜坡体稳定性的主要诱发因素为强降雨,且在上述因素作用下,不稳定斜坡变形破坏迹象明显。因此,本次稳定性验算考虑以下两种计算工況,其中工况2为设计的控制工况。对不同降雨工况下的不稳定斜坡稳定性计算,主要通过抬升地下水位,增大滑体内的静水压力(或渗透压力)来得以体现。
工况1:天然状况(滑体自重)+地面荷载 ,安全系数取1.20。
工况2(设计工况):滑体自重+20年一遇暴雨(滑体自重+暴雨,2/3饱水)+地面荷载,安全系数取1.15。
(2)计算荷载
①自重:为滑体自重,对于滑体重度在具体计算中,地下水位面以上的滑体取天然重度,地下水位面以下的滑体取饱和重度。
②地面荷载:地面荷载主要为不稳定斜坡体上的其它荷载建筑,本次计算不考虑。
2.2 计算参数
针对该不稳定斜坡目前的变形破坏现象以及其所处状态分析,对斜坡体进行反演分析是具备条件,同时也是符合实际的。为此,本次不稳定斜坡稳定性计算参数的确定采用室内土工试验成果与滑带土参数反演相结合的方式进行综合确定。
2.2.1 室内土工试验
从土工试验统计结果可看出:斜坡土天然密度r0为1.92 g/cm3,饱和密度rsat为1.98 g/cm3,计算到其重度γ为19.2kN/m3,饱和重度γsat为19.8kN/m3,天然内聚力C值为26.12kPa、φ值为12.98°,饱和内聚力C值为21.42kPa、φ值为8.6°。
2.2.2 参数反演
从试验统计可看出,室内试验值较正常值偏高,考虑不稳定斜坡岩土结构的物理状态,根据极限平衡条件对土抗剪强度C值和φ值进行反演,反演采用具有代表性的主滑剖面《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)中第13.2.2条公式计算,反演结果如表1:
2.2.3 参数的确定
根据该滑坡勘查过程中采取的试验样品分析测试结果,对比参数反演结果并结合以往经验取值[4]。内聚力c值与试验结果的内聚力值接近,可知该参数与滑坡滑动破坏的实际情况较吻合,而试验的内摩擦角φ值较高,可采用反演值与试验值按权重比例确定作为抗剪强度中的φ值;而饱和状态下的c值和φ值均偏高,因此采用试验值与反演值按权重比例取值,并以反演值为主[5]。在天然状态(工况Ⅰ)下和饱和状态(工况Ⅱ)下的计算参数取值见表2。
2.3 计算结果
不稳定斜坡稳定性计算结果如表3所示:
3 不稳定斜坡稳定性评价
根据计算结果,不稳定斜坡体在自然工况处于稳定状态,暴雨状态下局部不稳定、欠稳定,这与不稳定斜坡目前的现状一致。但在今后遇到大暴雨及长时间暴雨时,不稳定斜坡稳定性将下降,前缘垮塌面积扩大,极有可能带动斜坡整体下滑。因此,需对该不稳定斜坡体布置有效的工程治理措施,预防强降雨时斜坡体滑动变形。
4 结语
(1)不稳定斜坡体直接威胁下方册亨县易地扶贫搬迁安置区双江镇坝镐社区安置区123户535人、停车场和流动人员的生命财产安全,潜在经济损失预估约2500万元。
(2)针对滑体自重和滑体自重+暴雨两个工况,采用折线滑动法对滑坡地质灾害体进行稳定性计算。
(3)经计算,不稳定斜坡体在自然工况处于稳定状态,暴雨状态下局部不稳定、欠稳定。
(4)需对该不稳定斜坡体布置有效的工程治理措施,预防强降雨时斜坡体滑动变形。
参考文献
[1] 李荣伟,侯恩科.边坡稳定性评价方法研究现状与发展趋 势[J].西部探矿工程,2007,19(3):4-7.
[2] 王艳霞.模糊数学在边坡稳定分析中的应用[J].岩土力学,2010,31(9):3000-3004.
[3] 刘 洋. 白石水库坝体结构稳定性计算评价[J].中国水能及电气化,2020,11(25):56-59.
[4] 吴青松,严松涛,白遵诚,等.攀枝花仁和区啊喇村滑坡特征分析与稳定性评价[J].资源环境与工程,2020,34(3):400-403,444.
[5] 李元松,高晖,陈峰,等.乌尉高速公路边坡稳定性综合评价[J].水文地质工程地质,2018,45(4):150-156.
本文得到“贵州省地质矿产勘查开发局地质科研项目(项目编号:黔地矿科合〔2019〕9号)”资助。