张峰水库左岸滑坡体稳定评价分析

张峰水库左岸滑坡体稳定评价分析（精选6篇）

张峰水库左岸滑坡体稳定评价分析 第1篇

张峰水库左岸滑坡体稳定评价分析

张峰水库左岸滑坡体失稳对导流泄洪洞和左岸单薄山梁稳定造成威胁,文中通过分析滑坡体形成原因及条件,采用定性与定量方法,对左岸滑坡体现状及水库蓄水后各种状况的稳定性进行了计算及评价,并提出相应的处理措施.

作 者：郝永刚 HAO Yong-gang  作者单位：山西省水利水电勘测设计研究院,太原,030024 刊 名：山西水利科技 英文刊名：SHANXI HYDROTECHNICS 年，卷(期)： “”(4) 分类号：P642 关键词：张峰水库   滑坡   稳定计算  

张峰水库左岸滑坡体稳定评价分析 第2篇

溪洛渡水电站是一座以发电为主,兼有拦沙、防洪和改善下游航运条件等综合利用效益的巨型水利枢纽。大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高278 m。

坝址区河道顺直,河谷断面呈对称的“U”型,谷底较宽阔平缓,两岸山体陡峻雄厚。坝区边坡的岩层为玄武岩。缓倾角的层间、层内错动带和随机分布的裂隙构成了边坡中主要的结构面。左岸拱肩槽边坡岩体软弱结构面的分布状况见图1。在开挖仿真模拟过程中,精细模拟了左岸发育的层间错动C7、C8、C9以及两组优势节理裂隙组的影响。

左岸开挖步序为:首先一步开挖至缆机平台700 m高程,随后每10 m一个台阶逐步开挖,直至360 m高程。拱肩槽开挖后形成上、下游边坡和拱肩坝头边坡,是走向、坡度变化的复杂空间曲面。

2有限元模型与计算假定

2.1有限元模型

计算模型采用大地坐标(486 682.20,2 806 762.79,0)为坐标原点,北偏西48.3°为Y轴正方向,竖直向上为Z轴正方向。左右边界分别为X=0 m和X=500 m,前后边界分别为Y=550 m和Y=-250 m,底边界为Z=0m。

建立天然边坡和开挖成型边坡的有限单元模型见图2～图3,总单元33 706个,节点37 530个,其中总开挖单元3 687个。

2.2边坡力学参数

根据提供的地质资料,岩体参数取值见表1。

2.3计算假定

2.3.1初始地应力场

初始地应力是影响岩土工程设计与施工的一个重要因素。在中等地应力区,浅表边坡稳定可直接以自重应力场作为初始地应力场;深埋洞室稳定则通常要反演构造初始地应力场。与实际观测资料相比,自重应力场往往偏低,而构造应力场一般偏高。实测地应力资料表明溪洛渡坝区属中等地应力区,对其拱肩槽开挖边坡的稳定,应分别考虑由自重作用与构造作用引起的两种初始地应力场下进行分析。该坝区构造应力场反演过程详见文献[1]。

2.3.2爆破开挖效应

边坡开挖时因爆破振动及应力释放等原因,在靠近临空面部位形成松动圈和卸荷松弛带。松动圈受爆破振动和表层强卸荷双重影响,表现为岩体中产生新裂隙,结构面大量张开、错位,岩体力学性能有较大弱化,深度一般不超过5 m。卸荷松弛带受卸荷影响,主要表现为结构面的张开与错位,岩体力学参数降低幅度较小,深度一般不超过20 m。

本文在模拟爆破开挖效应时,主要考虑开挖引起的卸荷作用以及爆破引起的松弛作用。卸荷作用通过把沿开挖作用面的初始地应力场反向后转换成等价的“释放荷载”,然后施加于开挖面来体现。爆破松弛效通过降低开挖面附近岩体的力学参数来体现:开挖面附近0～3 m范围和3～12 m范围内,材料分别按60%和80%折减弹模和力学参数。

3有限元分析与稳定评价

3.1有限元模拟

分别对自重与构造初始地应力场下左岸拱肩槽边坡形成全过程进行有限元仿真模拟。采用的三维弹粘塑性有限单元程序属自主开发,其基本原理见文献[2],已广泛用于解决实际工程问题[3,4]。

首先进行自重地应力场下的仿真分析:先施加自重进行弹粘塑性有限元计算,模拟天然自重地应力场;然后进行各开挖步的弹粘塑性有限元模拟,分析边坡岩体的应力、变形、点安全系数分布情况;最后基于模拟结果评价边坡稳定性。接着进行构造地应力场下的仿真分析:先利用反演分析获得天然构造地应力场;然后进行各开挖步的弹粘塑性有限元模拟,分析边坡岩体的应力、变形、点安全系数分布情况;最后基于模拟结果评价边坡稳定性。

3.2自重应力场下边坡稳定性

3.2.1天然边坡稳定性评价

图4是左岸天然边坡Y=400 m剖面的安全系数等值线图。层间错动带局部及边坡浅表部位点安全系数在1.0～1.1之间,其他部位点安全系数均大于1.1。该天然边坡整体稳定性良好。

3.2.2开挖边坡稳定性评价

(1)位移分布。

①各方向位移分量中,以铅直向最大,顺河向次之,横河向最小,表明变位主要以卸荷回弹为主。

②开挖过程中位移增量普遍较小,但开挖到450～400 m高程时,位移增量相对较大,尤其是横河向较大,且指向河床。主要原因是该范围内坡型变化较大,且左岸发育,有P2β6层内强风化夹层。

③开挖边坡成型后,各方向位移分量表现出如下规律:横河向位移为9～15.5 mm,指向河床的最大位移分量在上游侧410～480 m高程附近,指向山体的最大位移分量在下游侧和拱端400～440 m高程附近;顺河向位移为11～18.5 mm,指向上游侧的最大位移分量在下游侧410～500 m高程附近,指向下游侧的最大位移分量在上游侧410～450 m高程附近;铅直向位移基本向上,最大位移分量为22.5 mm,出现在410～430 m高程拱端附近。

(2)应力分布。

边坡开挖后的应力结果符合一般规律。

(3)点安全系数分布。

人工边坡形成过程中点安全系数基本都大于1.00。人工边坡成型后,620～700 m高程范围,开挖面附近点安全系数由4.0逐渐减少到1.1;其他高程开挖面附近点安全系数在1.05左右。420～440 m高程附近点安全系数较小,且向山体延伸较深。

上述结果表明,自重应力场作用下左岸拱肩槽人工开挖边坡稳定性较好。

3.3构造应力场下边坡稳定性

3.3.1天然边坡稳定性评价

图5是构造应力场下左岸天然边坡Y=400剖面的安全系数等值线图。层间错动带局部及P2β6层内强风化夹层附近点安全系数在1.0～1.1之间,其他部位点安全系数均大于1.1。相对自重应力场情况而言,构造应力场下天然边坡稳定性稍差,特别是山体由表及里,其点安全系数有所减小。

3.3.2开挖边坡稳定性评价

(1)位移分布。

①各方向位移分量中,以顺河向最大,横河向与铅直向位移相对较小,表明构造作用影响较大。

②开挖过程中位移增量普遍较自重应力场下位移增量大。开挖到500～370 m高程范围时,位移增量相对较大,尤其是水平向位移。

③开挖边坡成型后,各方向位移分量显示如下规律:横河向为-137 mm～27 mm,指向河床的最大位移分量在上游侧360～410 m与530～630 m附近,指向山体的最大位移分量在下游侧和拱端420～540 m附近;顺河向为-145 mm～103 mm,指向上游侧的最大位移分量在拱端410～420 m高程附近,指向下游侧的最大位移分量在上游侧400～430 m高程附近。铅直向位移基本向上,最大位移分量达到130 mm,在410～430 m高程拱端附近。构造应力场下的最大位移分量较自重应力场下显著增大。

(2)应力分布。

应力结果基本符合一般规律。因开挖爆破松弛和卸荷回弹作用,在坡面突出处和开挖面表面有拉应力产生,但量值较小。建议在施工过程中采取光面爆破等措施,减轻坡体应力集中的程度。

(3)点安全系数分布。

在构造应力作用下,人工边坡成型后,开挖面附近点安全系数都接近1.0;开挖面表面以及坡脚处屈服明显,点安全系数量值略小于1.0。边坡点安全系数均小于自重应力场下的点安全系数

上述结果表明,构造应力场下左岸拱肩槽开挖边坡基本稳定,但局部稳定性较自重应力场下稳定性有较大降低。

4结语

本文采用弹粘塑性有限单元法对自重应力场与构造应力场下溪洛渡水电站左岸拱肩槽边坡开挖过程进行了数值仿真模拟,对天然边坡和开挖边坡的变形、应力及点安全系数分布规律进行了对比分析,得出结论如下。

(1)自重地应力场作用下,左岸天然边坡的整体稳定和局部变形稳定条件均较好;构造地应力场作用下,左岸天然边坡整体基本稳定,但P2β6层内强风化夹层附近局部稳定性较差。

(2)自重应力场作用下,左岸边坡开挖过程中位移增量较小,整体稳定和局部变形稳定条件较好;构造应力场作用下,在人工边坡形成后左岸400～470 m高程附近变位较大,开挖面附近有较大范围屈服区,主要分布在各高程拱肩头附近和上游侧,在该范围内进行开挖施工时要特别注意安全,并应采取适当锚固措施保证边坡稳定。

(3)构造应力场作用下,上游开挖边坡位移较大,可能和顺河向构造应力偏大有关。另外,相邻的厂房进水口、泄洪洞进口开挖后,顺河向应力将会有所释放,从而在一定程度上减小拱肩槽边坡开挖引起的位移。考虑以上影响因素后,可以认为计算的开挖边坡顺河向位移较工程实际偏大。

由此可见,为确保中高地应力区高边坡工程的稳定与安全,应分别进行自重应力场与构造应力场下的稳定分析研究,可借鉴本文的分析思路与方法。

摘要：溪洛渡坝区属中等地应力区,为确保左岸拱肩槽边坡的安全,采用三维弹粘塑性有限单元法分别对自重应力场与构造应力场下溪洛渡左岸拱肩槽边坡开挖全过程进行了系统仿真模拟,研究了开挖过程边坡岩体的位移、应力及安全系数分布规律,对两种初始地应力场下的边坡稳定性进行了分析与评价。分析结果表明左岸拱肩槽人工开挖边坡稳定性良好。最后还结合分析成果对工程的设计与施工提出了相关建议。

关键词：溪洛渡,开挖边坡,初始地应力场,边坡稳定,弹粘塑性有限元

参考文献

[1]付成华,汪卫明,陈胜宏.溪洛渡水电站坝区初始地应力场反演分析研究[J].岩石力学与工程学报,2006,25(11):2 305-2 312.

[2]陈胜宏.计算岩体力学与工程[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

[3]陈胜宏.三峡工程船闸边坡的弹塑性自适应有限元分析[J].岩土力学,1998,19(1):13-19.

张峰水库左岸滑坡体稳定评价分析 第3篇

摘要：新平县马鞍山水库库区左岸坝肩岩体，施工过程中由于下部岩体开挖掏脚，致上部岩体开裂，致使左岸山坡岩体存在向库区滑动可能。为保证施工及运行期工程安全，设计单位对岩体稳定性进行分析，提出了施工工艺较简单，经济易行的工程处理方案，完工后经历了两个雨季的运行考验，现未出现任何变形、裂缝，证明原变形裂缝坡体已经稳定、安全，說明设计方案有效可行，处理效果明显。

关键词：马鞍山水库；库区左岸坝肩岩体稳定性分析；工程处理方案设计

1.引言

马鞍山水库地处新平县戛洒镇西部南恩河上游，距戛洒镇47km，距新平县城124km。南恩河天然产水特点是年际变化较大，主要集中在每年的6至10月份，年内分配不均致使戛洒镇片区工程性缺水严重，为解决这一问题，该水库被列为云南省“百件”骨干水源工程兴建。马鞍山水库为面板堆石坝，坝高81.0m，坝顶高程2001.50m，属小（一）型Ⅳ等工程，总库容614万m3。

水库枢纽工程于2012年2月份开工建设，2012年11月初，为开挖左岸灌浆廊道，从水库上游库区修建至左岸廊道的施工道路，施工道路布置于左岸坡设计趾板开挖边线上部，造成河床段趾板（高程1924.00m）左上部、高程1989.07m～2017.0 m之间边坡岩体沿层面开裂，裂缝长度25m，走向SE39°～57°，倾向NE，倾角36°～69°，裂缝波状起伏，倾角从上往下36°向69°逐渐变陡，后对裂缝进行工程地质测绘并对裂缝进行位移监测。至2013年1月22日层面裂缝上下两盘错距达1.5cm，J1隙面张开5.0～8.0cm，经分析，为岩体受道路开挖层面掉脚临空，顺层滑动所致。为保证工程施工及建成后运行安全，对该部位岩体进行稳定性分析，提出经济可行的工程处理方案设计势在必行。

2.库区左岸坝肩地形地质条件简介

马鞍山水库坝址区位于剥蚀构造高中山地貌区，河谷深切，相对高差200～500m。坝址段河床纵坡降5%左右。河槽两侧为陡岩，槽深10～20m，宽17～30m。左岸河床趾板上部为一山梁，地形坡45～55°，下部40～53°。

大坝轴线上游左岸边坡岩性为Pzd1绢云石英千枚岩，构造复杂。趾板C点下游为单斜构造，岩层产状为：走向NW35～40°，倾向SW，倾角70°～80°，层面粗糙，少量泥质充填。趾板C点上游为核部轴面倾向上游的一倒转背形褶曲构造，核部上部岩层产状变化较大，从上游往下游，倾角由缓变陡，上游：走向NW29°～36°，倾向NE，倾角35°～41°，层面泥质充填，较光滑；下游开挖边线附近：走向NW30°～40°，倾向NE，倾角70°～80°。核部下部岩层产状变化较小，基本与下游岩层产状一致，走向NW35°～40°，倾向SW，倾角75°～80°。开挖山体岸坡受其影响，核部附近及上部岩体破碎，呈层状块裂结构，岩体强风化状态，核部下部岩体为层状结构，为弱风化状态。核部上部岩层层面受错动影响，层面表面泥化现象严重，泥膜厚1.0～3.0cm不等。岩体发育主要较大结构面有：J1为背形核部张行破裂面，碎石砂泥充填，宽由上部向背形核部变窄至尖灭；上部宽22.0cm左右，是背形形成时，上部岩体张拉所至。延伸长约35.0m，产状为：走向NE40°，倾向NW，倾角49°。J2及J3为两条平行剪行结构面，隙面光滑，延伸长，长30.0～36.0m，产状为走向NW80°，倾向SW，倾角60°～65°。除上述较大结构面外，其次还发育有二组节理裂隙，一组为走向NE20°～30°，倾向NW，倾角50°～60°，与坡面反向，但倾角较陡，隙面粗糙，少量砂泥质充填。裂隙密度为3～5条/m，延伸较短，长度数厘米～数十厘米不等，为褶曲形成时核部上部岩层受拉所致，主要发育于坡面上部。另一组为：走向NW60°～80°，倾向SW，倾角38°～52°，与层面同向，与坡面交角较大，隙面光滑，无充填。裂隙密度为2～3条/m，延伸较短，长度数厘米～数十厘米不等。该两组节理裂隙的发育使左岸岩体略显破碎，岩体总体表现为层状块裂结构。

据勘察左岸坝肩q≤5.0Lu相对隔水层埋深9.5～42.5m，透水率q=5.2～78.6Lu，岩石透水性中等；坝肩上部高程2010.28m，地下水位高程1928.78m，地下水位埋深27.5m；中部高程为1966.63m，地下水位高程1943.03m，地下水位埋深23.6m；说明左岸地下水位高于河床，地下水由岸坡山体向河床排泄（见马鞍山水库左岸地形地质图）。

3.库区左岸坝肩岩体稳定性分析

3.1 岩体滑动模式分析及物理力学参数取值建议

通过对左岸坝肩平面工程地质测绘，该部位岩层为一倒转背形褶曲构造，地表出露为被形上翼倾角相对较缓地层，其中发育有J1及J2两条延伸较远的宽大裂隙构造与层面组合，形成了一平面上不规则的四边形楔状不稳定岩体，造成该岩体向河槽临空面滑移，地表开裂（层面裂缝上下两盘错距达1.5cm，J1隙面张开5.0～8.0cm，沿J2隙面下部隆起），主滑动方向为J2隙面与层面交线方向，倾向SE87.5°，倾角29°。滑动带界长度范围达40.1m，楔状不稳定岩体滑出的临空高程为1979.2m。

岩体、层面、J1及J2隙面物理力学参数建议取值见表1。

3.2 岩体稳定性分析计算

经勘察及作图分析（见稳定分析计算典型地质剖面图、赤平极射投影图），滑坡体平面形态为不规则的四边形。高程位于1792.6m～2022.6m之间，前缘宽约40m，主滑方向长75m，平面面积约2300 m2，体积约2.1万m3。楔状不稳定岩体滑出时，下滑力为岩体重力在主滑方向上的分力，抗滑阻力为重力在层面及J2隙面滑动时产生的摩擦力，采用作图法求得层面滑动面面积2812.2 m2，J2隙面滑动面面积630.3m2，由此得出该楔状不稳定岩体安全系数K计算式如下，计算结果见表2。

K=（γVcosα1tgφ1+A1C1+γVcosα2tgφ2+A2C2）/γsinα3

γ--- 岩体的重度（Kn/m3）

V--- 岩体的体积（m3）

α1--- 滑动方向层面视倾角（25.5°）

φ1--- 层面内摩擦角（°）

A1--- 层面滑动面面积（m2）

C1--- 层面粘结力（KPa）

α2--- 滑动方向J2隙面视倾角（62.5°）

φ2--- J2隙面内摩擦角（°）

A2--- J2隙面滑动面面积（m2）

C2--- J2隙面粘结力（KPa）

α3--- 主滑动方向（J2隙面与层面交线）倾角（29°）

经计算原地形状态下不稳定岩体抗滑稳定安全系数为1.11（结果见表2），处于稳定极限平衡状态，不满足规范K≥1.3要求，计算结果与实际基本吻合。

4.岩体边坡工程处理方案工程设计及处理后边坡稳定性分析计算

4.1 岩体边坡工程处理方案工程设计

马鞍山水库枢纽左岸变坡滑动的主要原因是地质条件较差，地形坡度过陡，加之坡面下部因开挖施工道路形成临空所致。设计方案采用了削坡卸荷、锚杆固坡，网喷护面、内外排水相结合的处理措施。

削坡卸荷主要布置在边坡裂缝影响范围内，施工道路高程以上分为五级坡，坡比1：1～1：0.75，在高程2047m、2032m、2017m、2002m、1987m处分别设2.0m或3.0m宽戗台，施工道路以下设3级坡，坡比1：0.75～1：0.5，在高程1967m、1952m处分别设2.0m宽戗台。

锚杆固坡和网喷护面综合进行，根据边坡稳定分析结果，结合实际地质情况，将喷锚划分为Ⅰ、Ⅱ两个区域。Ⅰ区为采用Φ28螺纹钢筋锚杆，锚杆间距2.5m，梅花形布置，锚杆长9m，锚入8.85m，坡面挂Φ8双向双层钢筋网，喷150mmC20混凝土。Ⅱ区为采用Φ25螺纹钢筋锚杆，锚杆间距2.5m，梅花形布置，锚杆长3m，锚入2.9m，坡面挂Φ6单向双层钢筋网，喷80mmC20混凝土。

坡内排水为喷锚区域设Φ50PVC排水管，排水孔间距3.0m，孔深0.3～1.0m，并在岩体内的管头设反滤料。坡面排水为沿喷护面周边与山坡交接和高程2002m以上的戗台内侧设排水沟，以防止雨洪进入坡面和收集喷护面内雨水按设计要求集中排出，达到防止雨季上部坡面积水进入不稳定岩体的目的。

4.2工程处理后边坡稳定性分析计算

工程处理后，剩余不稳定岩体体积约0.49万m3，层面滑动面面积减为2159.0m2，J2隙面滑动面面积减为484.2m2，抗滑阻力增加了锚干Φ28共163棵（120N/mm2），抗剪断所提供的力为12038KN，经计算工程处理后，剩余不稳定岩体抗滑稳定安全系数达1.84（结果见表2），满足规范K≥1.3的要求。

5.结语

滑坡治理前后稳定性分析与评价 第4篇

该滑坡位于西南地区某县境内, 属于复合合型型滑滑坡, 滑坡宽约280m, 长约345m, 主要由堆积层层和和破破碎岩石滑坡组成。滑坡地区位于川东盆地长江江河河谷谷地带, 总体属于构造-侵蚀、剥蚀低山丘陵地貌貌滑滑, , 呈陡-缓交替的地形。滑坡区为亚热带暖湿气气候候, , 雨量充沛, 雨热同步, 常年雨日140d左右, 主要要集集中中在5~9月份, 致使该地围岩构造及岩溶裂隙隙较较发发育。

该滑坡的危害主要表现为古滑体前缘的变变形形体体对当地建筑物以及居民财产的威胁。由于当地地人人口口集中、房屋密集, 滑坡变形常造成该地区主要道道路路设设施及建筑民房等拉裂与错位, 在极端暴雨、洪水水等等因因素的触发, 持续急剧变形, 直接促使民房倾斜、、倒倒塌塌, , 酿成重大灾情事故。为了避免滑坡对当地居民民生生命命财产的危害影响, 应采取积极有效地防止措施施。。该该滑坡治理与否、采用什么样的治理方式及治理效效果果、、社会效益如何等这些都是大家广泛关注的问题题。。针针对该滑坡情况, 进行了滑坡的数值模拟, 验证滑坡治理的必要性及采用抗滑桩的治理效果。

2 数值模拟计算

笔者采用Midas GTS有限元模拟软件, 根据弹性有限元理论, 将这种大型滑坡体结构简化为平面求解的问题。基于有限元强度折减法, 采用Drucker-Prager屈服准则[1,2], 采用四边形等参单元进行网格划分模拟。

2.1 计算模型建立

依据该滑坡的相关工程布置断面图, 进行几何简化有限元模型建立。运用Midas/GTS软件中的边界约束功能, 可以设定模型的基本边界条件, 模型底部边界约束水平和竖直方向, 两侧边界约束水平方向, 上部边界设为自由。将模型结构划分为三部分, 即滑体、滑带和滑床, 采用相应的力学计算参数[3]。

2.2 计算参数选取

岩土材料及抗滑桩参数见表1。

2.3 设定模拟计算工况

设定两种模拟工况, 工况1为在天然状态下滑坡的稳定性及应力、应变模拟;工况2为治理工程实施后滑坡的稳定性及应力、应变模拟。

2.4 模拟结果及分析

2.4.1 工况1

该滑坡的简化计算模型x方向取250m, y方向取180m, 共划分为2356个单元, 2283个节点。网格划分如图1所示。

图2为滑坡滑动前后的变形位移云图, 从变形等值云图可以看出, 滑坡变形主要位于坡体中部和坡脚, 最大位移量达到1.32m, 位移量较大, 滑坡处于不稳定状态。

图3为滑坡天然状态下的最大剪切应变云图。从应变云图中可以看出, 整个滑坡剪切应变主要发生在滑坡中下部和坡脚, 且在坡脚形成应力集中, 变形较大, 即为滑坡剪出口, 与实际中滑坡前缘出现挤压变形破坏, 坡体中部出现大面积滑移比较吻合[4]。

通过有限元计算, 该滑坡在工况1下的稳定系数为0.9375, 说明滑坡是不稳定的。实际上滑坡已经出现了破坏变形, 表明治理该滑坡的必要性。

2.4.2 工况2

计算模型单元划分如图4所示, 桩采用梁单元, 滑坡岩土体采用四边形等参单元, 共2450个单元, 2436个节点。

滑坡治理后模拟结果如下:

由图5可知, 滑坡在采取了抗滑桩进行支挡之后, 滑坡的主要位移出现在滑坡的上部, 与图2相比, 位移量有了明显的减小, 在抗滑桩桩后滑动面以上的岩体的最大位移量仅为0.037m, 桩前坡脚的位移量也由治理前的1.3m减小到0.012m。

从治理后的最大剪切应变云图 (如图6所示) 可以看出, 在抗滑桩的作用下, 整个坡体剪切变形虽然仍处于滑带附近, 但主要发生在抗滑桩桩后, 最大剪应变的分布范围有一定的减小, 应变数值较小, 且没有形成贯通的滑动面。说明在采取了抗滑支挡结构以后, 坡体的稳定性有了一定的提高。

通过有限元计算可得, 滑坡治理后的稳定系数为1.4125, 满足安全系1.30的要求, 因此, 滑坡的治理是有效的。

4 结论

通过采用Midas/GTS有限元数值模拟软件, 分别对该滑坡天然状态下和抗滑桩治理后两种状态进行了边坡稳定性求解计算, 通过对比分析计算结果, 可得, 滑坡在天然状态下处于失稳状态, 随时都有突滑的可能性, 很有必要采取治理措施治理。通过采用抗滑桩工程治理该滑坡, 滑坡的位移变形得到了有效控制, 使滑坡体的稳定性得到了提高, 稳定安全系数由原来的0.9375提高至1.4125。因此, 可以评价该滑坡采取抗滑桩工程治理措施效果良好, 保障了当地建筑、交通及居民生命财产等的安全, 可产生巨大的经济和社会效益。

摘要：随着我国经济的快速发展, 各类交通及基础建设越来越多, 以此而诱发的滑坡数量也越来越多。由于不合理的开发利用及防护不当, 经常出现大量的天然或人工边坡滑塌失稳, 造成人员和财产的重大损失, 严重威胁着人们生产生活的正常运作。因此, 如何有效地防治滑坡灾害成为人们广泛关注研究的问题。依据西南地区某滑坡进行了滑坡稳定性数值模拟分析研究, 为该滑坡的治理提供了一定的参考。

关键词：滑坡,加固,有限元模拟,稳定性

参考文献

[1]Drucker D C, Prager W.Soil Mechanics and Plastic Analysis or Limit Design[J].Quarterly of Applied Mathematics, 1952, 10 (2) :157-165.

[2]刘金龙, 栾茂田, 许成顺, 等.Drucker-Prager准则参数特性分析[J].岩石力学与工程学报, 2006, 25 (增2) :4009-4015.

[3]吴博.安康环城干道滑坡稳定性分析及治理效果评价[D].长安大学硕士学位论文, 2012.

张峰水库左岸滑坡体稳定评价分析 第5篇

子洲至靖边段高速公路是国道主干线(GZ35)青岛—银川公路的重要组成部分。K130+460～K130+760天云煤矿改线段,路基侧边坡开挖过程中,由于施工放炮及连续暴雨等因素,导致K130+460～K130+760段基岩以上3级～6级边坡失稳滑塌,后经重新刷坡处理该段目前已处于稳定状态,刷坡后共分16级边坡,每级边坡高7 m～10 m,平台宽4 m～8 m,综合坡率约为1∶1.75。时隔1年,K130+575.3～K130+744.7段已施工完毕的高边坡3级～6级边坡又产生局部滑塌,并产生错台裂缝,错台高度2 m～3 m,为保证6级以上边坡稳定,防止产生边坡整体失稳。本文根据对该滑坡进行的勘察资料,确定了滑坡的范围和规模,分析、评价了其稳定性,并提出治理建议,以供工程技术人员对类似工程参考。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

滑坡所在地为黄土梁峁沟壑区,冲沟发育,切割强烈,沟谷多呈“V”形,基岩外露,谷坡较陡,25°～65°,水土流失严重。黄土梁峁与河谷相对高差达150余米。滑坡地貌明显,上部有圈椅状滑坡壁,坡面呈台阶状,上部陡,中下部变缓。

2.2 地层岩性

勘察区出露地层主要为第四系全更新统滑坡堆积层(Q${}_4^{\text{d}\text{e}\text{l}}$),上更新统风积马兰黄土(Q${}_3^{\text{e}\text{o}\text{l}}$)、中更新统风积离石黄土(Q${}_2^{\text{e}\text{o}\text{l}}$)、中更新统河流三、四级阶地冲积层(Q${}_2^{\text{a}\text{l}}$),其下局部下伏中侏罗系直罗组(J2z)灰色、浅绿色泥岩—砂岩,细粉砂岩夹泥岩互层等,产状较平缓,倾角2°～5°,分布在河谷两岸,构成了滑坡中前部的滑床。

2.3 地质构造与地震

滑坡勘察区位于陕北黄土高原稳定地块区,属陕甘宁盆地的一部分,褶皱、断裂不发育,地块隆起是其主要表现特征,地震活动较少,据历史记载仅发生过4级～6级地震,且分布零散。据GB 18306-2001中国地震动参数区划图和《陕西省活动性构造与地震震中分布图》,勘察区基本地震烈度为6度,场地地震反应谱特征周期T=0.35 s,地震动峰值加速度a<0.05g。勘察区地块总体上表现出较强的稳定性和完整性,未发现有断裂带。

2.4 水文地质条件

钻探调查,在勘察区路线两侧局部地段存在黄土陷穴,其周边黄土存在上层滞水的可能性极大。含水岩组的特性决定了本层地下水富水性差,分布极不稳定。勘察区为中侏罗系泥岩—砂岩,上部全～强风化泥岩层节理裂隙较发育,接受补给条件有利,富水性较好,其下微风化砂岩层则富水性较差,根据地下水含水层的岩性、赋存状态和水动力学等特征,勘察区地下水分为黄土孔隙裂隙水和基岩裂隙水,总体上看,勘察区基岩裂隙水基本上以点滴状下渗,下渗面不连续。说明该类型地下水贫乏。

3 滑坡工程地质特征

3.1 滑坡形态

该滑坡位于陕西省榆林市横山县魏家楼乡天云煤矿对面。整体上形态呈“簸箕”形,滑坡后缘高程为1 099.71 m,前缘高程为1 073.32 m,高差约27.0 m。路基三级边坡切削滑坡前缘,边坡坡度约为45°。滑坡前缘宽度约为76.0 m,顺主滑方向长约50.0 m,滑体最大厚度约为14.0 m,体积约2.1×104 m3,为一中型土质滑坡。

3.2 滑体岩土特征

由滑坡上钻孔及探井柱状图可知,组成滑坡体的岩土沿深度范围可以分为三层。上层为黄土状土(原黄土),多呈浅黄色,厚度5.0 m～7.0 m,滑体前缘最薄处约3.0 m,中间约6.7 m,后缘最厚处约8.0 m,垂直裂隙发育,岩性呈可塑～硬塑状态,结构较松散,钻孔岩芯呈散块状,夹有少量植物根系及黑色斑点,粉粒含量较高;中层黄土状土(原古土壤),褐黄～棕红色,厚度约2 m,硬塑状态,结构致密,钻孔岩芯呈柱状,夹有白色菌丝及少量钙质结核;下层为浅黄色黄土状土(原黄土),厚度在1.0 m～3.0 m之间,硬塑状态,结构致密,钻孔岩芯呈散块～短柱状,夹杂黑色斑点及白色菌丝。

根据钻孔及探井所揭露的滑动面位置,可以推断出该滑坡的滑动面剖面形状为近似圆弧形,滑坡前缘大致与基岩面紧密接触。

3.3 滑坡变形破坏与成因分析

根据野外调查和勘探,该滑坡是在边坡重新刷坡完毕后,发生连续暴雨,雨水沿土体表面垂直裂隙及落水洞下渗而引发的。滑坡产生后,边坡中上部出现错台裂缝,错台高度达2 m～3 m,严重威胁到了路基安全;坡体表层也出现了弧形的张拉裂缝,裂缝宽度0.5 cm～3 cm,深度1 m～6 m,个别裂缝已深入至强风化基岩中。

总体来看,造成滑坡的成因主要有以下几点:

1)坡体结构是形成滑坡的物质基础。上覆黄土,下伏泥岩—砂岩是易滑坡地层,本边坡上部黄土易渗水,下部泥岩相对隔水,从而形成滑动带,使其具备了滑坡的条件。2)连续暴雨是滑坡产生的直接诱因。雨水弱化了潜在滑动面的抗滑能力,增加了后缘的静水推力,大大降低了坡体的稳定性。3)高边坡开挖过程中,由于放炮及土方开挖等工程因素,造成土体结构松动,破坏原有的坡体平衡,边坡前缘形成高陡临空面,边坡土体发生应力重分布,是形成滑坡的另一重要因素。

4 滑坡稳定性评价

4.1 滑坡区域稳定性评价

4.1.1 定性评价

现场调查表明,滑坡体所反映的宏观变形迹象已很明显,主要由于之前爆破施工刷坡及连续暴雨造成的。坡体后缘错台裂缝不断扩展和下挫,前缘土体有被推出顺坡滑落的现象,均反映了该滑坡目前处于不稳定状态,对公路建设已造成直接威胁。

4.1.2 稳定性计算

1)计算方法。

鉴于该滑坡体为土质坡体,根据滑坡分布特征,按GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范推荐的滑坡稳定性计算公式:

$F{}_s=\frac{{\displaystyle \sum R}{}_i}{{\displaystyle \sum {\rm T}}{}_i}$ (1)

Ni=(wi+wbi)cosθi+Pwisin(αi-θi) (2)

Ti=(wi+wbi)sinθi+Pwicos(αi-θi) (3)

Ri=Nitanϕi+ciLi (4)

其中,Fs为边坡稳定性系数;wi为第i块段滑体所受的重力,kN/m;wbi为第i块段滑体地表建筑的单位宽度自重,kN/m;θi,αi分别为第i块段计算条块地面倾角和地下水面倾角,(°);ϕi为第i块段计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值,(°);Pwi为第i块段条块单位宽度的动水压力,kN/m;Ni为第i块段滑体在滑动面法线上的反力,kN/m;Ri为第i块段滑体在滑动面切线上的反力,kN/m;Ti为作用于第i块段的滑动分力,kN/m;ci为第i块段土的粘聚力,kPa;ϕi为第i块段土的内摩擦角,(°);Li为第i块段滑动面长度,m。

2)滑坡稳定性计算。选取滑坡主剖面计算稳定性,计算分块见图1。

根据JTG D30-2004公路路基设计规范,分别计算正常工况(天然状态)和非正常工况Ⅰ(饱水状态)下滑坡稳定性。利用极限平衡法进行滑坡稳定性计算一般要提供滑坡土体的重度,滑动面的内聚力和内摩擦角。该滑坡为土质滑坡,滑体土土质比较均匀,天然状态下滑体土的重度参考土工试验成果取18 kN/m3;饱水状态下滑体土的重度取22 kN/m3。

运用前述计算公式分别计算正常工况(天然状态)和非正常工况Ⅰ(饱水状态)下滑坡稳定性。考虑到拟建公路的等级及滑坡发生后的破坏性大小,安全系数取k=1.25。

通过计算,天然状态下稳定系数为1.044;饱水状态下稳定系数为0.996,说明在自然状态和连续降雨的条件下都可能失稳。

4.2 边坡未滑区域稳定性计算

1)Ⅱ—Ⅱ′剖面未滑坡段整体稳定性评价(6级～15级台阶)。

运用规范推荐的Bishop法计算边坡稳定系数,计算所需的物理力学参数由土工试验结果报告取平均值,计算剖面图及参数取值如图2所示。计算结果表明,天然状态下Ⅱ—Ⅱ′剖面未滑坡段(6级～15级台阶)整体稳定性系数为1.202,应进行治理。

2)Ⅰ—Ⅰ′剖面整体稳定性评价(3级～16级台阶)。

同理运用Bishop法计算稳定系数,本计算所需的物理力学参数参考Ⅱ—Ⅱ′剖面,计算剖面图及参数取值如图3所示。计算结果表明,天然状态下Ⅰ—Ⅰ′剖面未滑坡段(3级～16级台阶)稳定性系数为1.253,但在各种不利条件下可能失稳,建议进行加固处理。

5 结论与建议

该滑坡所在的斜坡已经发生明显的蠕滑,处于极不稳定状态,按照滑坡治理贯彻“安全、经济、彻底”的原则,综合考虑各种条件与因素,建议对于支挡工程的位置,尽可能利用滑体抗滑段的抗滑力,以减少支挡结构的荷载。同时应针对滑坡的具体特点,根据滑坡各部分的稳定性、滑动面埋深及滑坡体的特点,可分段采取不同的整治措施。具体措施包括以下几方面:

1)支挡措施。现场变形迹象和稳定性计算均表明,该滑坡处于临界极限平衡状态,滑体厚度较大,滑坡前缘地形陡(约30°),若完全清除现有滑坡体,将可能导致其后缘坡体失去支撑而下滑,因此建议在滑坡前缘采用挡土墙或抗滑桩等工程支挡措施,对坡面进行不同程度的防护加固处理。

2)截排水措施。降雨入渗是加剧该滑坡活动的触发因素。因此,在滑坡坡面上的排水,具体可根据地形和已有自然冲沟设置截排水系统。

建议在工程施工前,应先回填边坡上已有拉张裂缝及落水洞并夯实,防止降雨时地表水大量渗入滑体内,进一步恶化滑体的稳定性。施工时,应尽量避免对坡体的大量扰动。应该不定时地清除截排水沟中的淤泥,以免截排水设施起不到应有的作用。建议在施工期间对滑坡进行人工观测,及时了解施工对滑坡的影响和滑坡变形的发展趋势,保证施工安全。

摘要：介绍了某高速公路滑坡治理工程中已查明的滑坡区工程地质条件,滑坡体的结构,滑动面、滑动带的位置,在此基础上分析、评价了该滑坡体的成因、演化过程及稳定性现状,并对其发展趋势进行了预测,提出了相应的防治措施,对类似工程具有积极的指导意义。

关键词：公路滑坡,成因,稳定性,防治措施

参考文献

[1]JTJ 064-98,公路工程地质勘察规范[S].

[2]JTJ 004-89,公路工程抗震设计规范[S].

[3]JTG D30-2004,公路路基设计规范[S].

[4]GB 50021-2001,岩土工程勘察规范[S].

张峰水库左岸滑坡体稳定评价分析 第6篇

关键词：滑坡,稳定性,极限平衡法,分析评价

1 滑坡体概况

新县西山路土坯凹滑坡位于新县县城西南侧, 西山路与向阳路交叉口向南1 km处, 白毛尖山西坡。滑坡平面呈不规则马蹄形, 坡面阶梯状, 坡底高程105 m, 坡顶高程156 m, 相对高差51 m。坡体上部为自然边坡, 坡度22° ~ 26°, 下部部分坡段为人工切坡, 坡度63° ~ 80°, 滑坡主滑方向SW245°, 轴向长104 m, 横向最大宽度140 m。滑坡体中上部厚度一般在2 m ~ 5 m左右, 平均厚度约4 m, 中下部厚度相对较厚, 约5 m ~ 10 m, 平均厚度约6 m, 总体积约5. 7×104m3, 属浅层小型残坡积层滑坡。

该滑坡的变形始于2007年, 当年因山体人工切坡放炮开挖的影响, 坡体前缘临空, 斜坡后缘及中部出现多处细小拉张裂缝, 导致坡体建筑物变形。2008年汛期雨水径流沿裂隙、节理入渗, 坡体自重增加, 坡体饱水后, 入渗雨水沿基岩风化界面, 斜坡体在 ( 静) 动水压力和重力累进性破坏作用下, 原有裂缝有所加大。这些变形特征, 说明了滑坡体受某些不利因素的影响, 变形较明显, 并逐步向下滑趋势演化。

2 滑体结构特征

2. 1 滑体岩性特征

根据滑坡体所处的环境地质条件, 结合野外地质调查及勘探资料, 滑坡体组成岩性主要为少量的第四系上更新统残坡积物 ( Q3el + dl) 和早白垩纪细粒二长花岗岩 ( K1X1ηγ) 。

1残坡积土: 主要为棕黄色、褐黄色或灰褐色粉质粘土, 内夹少许砾石, 微湿, 植物根孔及虫孔发育, 分布于二级坡陡坎以上部分的表层, 厚度0 m ~ 1 m。坡脚前缘临空面, 因人工切坡残坡积土层基本被开挖清除, 直接出露强风化基岩。

2全风化花岗岩 ( K1X1ηγ) :

上部: 层厚0 m ~ 1. 5 m, 灰色 ~ 灰褐色, 稍湿, 松散, 由粘性土、花岗岩全风化土及砂粒混合组成, 结构疏松, 孔隙及虫孔发育, 顶部含植物根系。

中部: 层厚3 m ~ 6 m, 肉色 ~ 黄白色, 结构基本破坏, 但尚可辨认, 多呈中密状, 节理裂隙较发育, 透水性较强。

下部: 层厚2 m ~ 4 m, 肉色 ~ 黄白色, 原岩结构, 局部结构破坏, 在勘探揭露发现该层夹杂2条 ~ 3条粘土及砂粒软弱带。颗粒密度由上到下紧密, 下部强度接近于强风化层。

3强风化花岗岩 ( K1X1ηγ) : 褐黄色 ~ 灰白色 ~ 淡红色, 细粒花岗岩结构, 块状构造。原岩结构已破坏, 呈砂土状, 厚层状产出, 含较多风化粘性土, 结构疏松 ~ 一般, 孔裂隙网纹状发育, 层厚3. 9 m ~ 30. 7 m。

4中风化花岗岩 ( K1X1ηγ) : 灰白色 ~ 肉红色, 细粒花岗结构, 块状构造, 岩芯呈块状和长柱状, 长5 cm ~ 25 cm。花岗岩新鲜, 岩体较完整, 此层钻探未揭穿。

2. 2 滑面特征

根据钻孔及地表工程揭露, 在滑带土的底面上发现有摩擦镜面与擦痕现象, 块状碎石被挤压平躺, 具定向排列特征, 确定滑坡的最大主滑面位于上覆全风化花岗岩和下伏风化较弱的花岗岩之间。滑动面埋深最深可达35 m, 由于风化程度、节理裂隙发育程度导致的结构性质差异, 地表水下渗后在滑床表面汇集, 不能很快渗入风化较弱的基岩中, 会沿滑动带产生流动, 该滑动面局部贯通, 并充填粘土、石英砂粒等, 发生了蠕动变形。

2. 3 滑床特征

浅层滑坡的滑床岩性为强风化花岗岩, 基岩顶面附近岩石风化强烈, 节理裂隙较发育, 向下风化程度减弱, 过渡为强 ~ 中风化花岗岩, 其分布高程为93 m ~ 142 m。

3 滑坡影响因素分析

滑坡变形与其所处的地质环境条件、岩土特性、降雨影响及人类工程活动有关:

1) 地形地貌: 滑坡属丘陵斜坡地貌, 坡度22° ~ 26°, 山体东北高, 西南低, 山顶高程170 m, 自然坡面地表植被繁茂, 树木、杂草及灌木发育, 植被覆盖率大于85% 。坡体下部人为改造有三级台坎, 高0. 5 m ~ 13 m, 宽5 m ~ 30 m, 坡脚有人为切坡, 临空面较高, 滑坡主滑方向与山体倾向基本一致, 具有前陡后缓和阶梯状的特征。

2) 地层岩性: 滑坡坡体为粘性土夹碎石及全 ~ 强风化花岗岩, 碎石土及全 ~ 强风化岩石的结构松散, 裂隙发育。根据现场调查, 滑坡中部覆盖少量薄层碎石粉质粘土, 下部为黄褐色全风化花岗岩, 在坡体中部二级平台临空面底部有一构造裂隙, 并伴有漏浆现象, 与坡体上部裂隙贯通, 形成了倾向临空面的结构面, 加之该结构面倾向与滑坡体倾向一致, 为滑坡的进一步发展创造了有利条件。

3) 降雨因素: 滑坡体位于新县县城, 降雨量较充沛, 夏季暴雨集中, 多发生在7月, 8月份, 每年6月份 ~ 8月份的降雨量占年降雨量的40% 以上。坡体表层土孔隙大, 强风化层裂隙发育, 造成雨水沿坡体形成地表径流渗入到坡体内部, 降低坡体岩土抗剪强度, 同时地表水转化为地下水, 增加了坡体的下滑力, 不利于坡体稳定性。

4) 人类建设活动因素: 坡体前缘为一人工切坡形成临空面, 坡度63° ~ 80°, 高差5 m ~ 13 m。地势较陡, 高差较大, 为斜坡物质势能转化提供了有利条件; 同时由于人为改变滑坡体的地形地貌, 土 ( 岩) 体结构发生变化, 致使滑坡体前缘抗滑力降低, 并且地形的变化使得地表水的排泄发生变化, 这些人为因素都会造成坡体的新的滑移变形。

4 滑坡稳定性计算与评价

4. 1 滑体岩土物理力学参数指标确定

在滑坡体中部、坡体前缘分别进行3次、1次大体积重度试验, 试验测得天然重度分别为19. 6 k N/m3, 19. 7 k N/m3, 滑坡体成分基本一致, 在进行滑坡稳定性力学计算时取天然重度19. 6 k N/m3。

在坡体残坡积土 ~ 全风化花岗岩土层中取土样6组, 全 ~ 强风化交界面取滑带土样8组, 分别进行室内土工试验, 土样物理力学指标均值分析如下:

残坡积土 ~ 全风化花岗岩物理力学指标: 密度ρ =1. 96 g/cm3, 天然快剪: 凝聚力C = 14. 0 k Pa, 内摩擦角φ = 17. 8°; 饱和快剪: 凝聚力C = 11. 0 k Pa, 内摩擦角φ = 13. 6°。

全 ~ 强风化交界面滑带土物理力学指标: 密度ρ =1. 97 g/cm3, 天然快剪: 凝聚力C = 12. 0 k Pa, 内摩擦角φ = 16. 5°; 饱和快剪: 凝聚力C = 10. 2 k Pa, 内摩擦角φ = 12. 6°。

在钻孔岩芯中取滑床岩样7组, 进行室内岩石力学试验, 滑床岩石物理力学指标均值如下: 天然快剪: 凝聚力C = 22. 5 k Pa, 内摩擦角φ = 30. 4°; 饱和快剪: 凝聚力C = 18. 3 k Pa, 内摩擦角φ = 26. 7°。

综合取值: 岩土性状有一定的差异, 在不同地段的滑带土的C, φ值也有变化, 因此计算参数选取还应采用反演法、当地经验数值和规范综合确定。根据滑坡目前稳定状态, 按照稳定系数为1. 05反算出主滑面C, φ值, 最后确定岩土物理力学参数计算指标取值见表1, 表2。

4. 2 主滑面的确定

通过工程软件搜索最危险滑动面, 并与现场勘查判定的滑动面进行对比分析, 确定本次对滑坡稳定性计算中选择主滑剖面2—2'和3—3'进行计算。

4. 3 计算工况的确定

滑坡体位于新县县城西南, 本区域为地震基本烈度6度区, 地震动峰值加速度为0. 05g, 地震动反应谱特征周期为0. 35 s。该滑坡与地下水位、降雨量大小及地震等因素密切相关, 进行滑坡的稳定性计算考虑以下工况: 1) 天然状态 ( 自重) ; 2) 暴雨 ( 连续降雨) ; 3) 地震; 4) 三种工况的组合。

4. 4 计算方法的确定

因滑动面是折线, 且滑坡体主要成分是全风化花岗岩, 所以选用传递系数法进行滑坡稳定性系数及剩余下滑推力计算。

4. 5 滑坡稳定系数计算

根据DZ/T 0218—2006滑坡防治工程勘查规范E. 1. 2滑动面为折线形时稳定系数计算公式 ( E. 9) 分别计算2—2'-1, 2—2'-2, 3—3' 剖面的稳定系数, 2—2'-1, 2—2'-2, 3—3' 剖面的稳定系数计算结果见表3。

5 滑坡稳定性评价结论

通过计算数据分析, 在天然状态下, 2—2'剖面下部滑坡体处于稳定状态, 上部处于不稳定状态, 这和现场调查观测到坡体上部出现张拉裂隙相吻合, 3—3'剖面处于基本稳定状态; 在暴雨工况下, 2—2'剖面上部滑坡体将处于不稳定状态, 3—3'剖面处于不稳定状态。除局部因开挖边坡存在不稳定外, 自然条件下滑坡整体基本稳定, 存在大范围失稳变形的可能性较低; 在暴雨条件下, 滑坡体内裂隙开始发展, 存在大范围失稳变形的可能性。同时也说明, 在目前情况下, 坡体软弱结构面和暴雨是该滑坡失稳的主要控制因素, 因此, 该滑坡在遇强降雨及治理工程施工期间应加强巡查监测, 防止滑坡灾害发生。

参考文献

[1]李奇, 吴松峰.新县西山路土坯凹滑坡治理工程施工图设计书[R].2013.

[2]GB 50330—2002, 建筑边坡工程技术规范[S].

[3]李奇, 吴松峰.新县西山路土坯凹滑坡应急勘查报告[R].2013.

[4]DZ/T 0218—2006, 滑坡防治工程勘查规范[S].

[5]周琼.某建筑场地岩质开挖边坡稳定性分析[J].山西建筑, 2014, 40 (8) :73-75.