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萎主　璺　一曼　兰一要…１２…………………………一…………………………………一…………一　堑　墓　十堰城区岩质顺层滑坡滑面力学参数分析　邓　超，成　勇　（十堰市建筑设计研究院，十堰４Ｊ４２０００）　摘要以十堰城区西部某边坡因开挖不当诱发的顺层岩质滑坡为例，通过现场调查和滑坡滑动前的观　测，结合岩体室内试验，选取两个合适的地质剖面对滑面力学参数进行反演分析，取得反演力学　参数。对不同方法（室内试验法、工程地质类比法与反演分析法）确定的滑面力学参数进行了分　析评价，指出不同方法所获得的参数存在的差异性及其原因。最后，给出了反演分析所得参数的　有关特征，强调了反演分析法对十堰城区顺层岩质边坡开挖、支护设计时参数取值的意义。　关键词十堰岩质滑坡力学参数反演分析　中图分类号：ＴＵ４５７文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—５０９８（２００９）１２—００５５—０３　十堰城区广泛分布以片岩为主的变质岩系，受　剪强度参数反演分析的方法分为单参数反演和双参　区域地质构造和各种风化作用的影响，该类岩体片　数反演２种。前者在假定一个参数已知的前提下，　理清晰，层理发育，常有张开度较大、延伸长、具一定　反算另一个参数，通常选择对滑坡稳定性影响较敏　倾角的岩层面发育，此类岩层面常成为十堰城区岩　感的参数作为未知量；后者在反演中有２个未知参　质滑坡的最危险潜在滑面。在城区改造及兴建过程　数，通常选择２个距主滑面等距的剖面建立极限平　中，因开山整地时开挖不当或未采取适当的支护措　衡方程求解　。　施等原因，时有沿岩层面滑动的中小型岩质滑坡发　本文以十堰城区西部某工程开山整地诱发的岩　生，给当地人民的生命财产造成了一定威胁和损失。　质顺层滑坡为例，在ｃ、‘口值未知的情况下，分别采用　因此，对该类滑坡进行系统研究具有积极的现实意　室内剪切试验、工程地质类比和反演分析方法确定　义，而滑面力学参数（Ｃ、　值）取值的准确性对滑坡　滑面的抗剪强度参数，并进行综合评价分析。其中　稳定性计算及边坡开挖、支护设计至关重要。　反演分析法的应用突破了该市勘察单位长期以来因　目前确定滑面抗剪强度参数（ｃ、　）值的方法有　试验条件或经费限制仅凭地区经验结合相关规范获　剪切试验、工程地质类比和反演分析３种。滑面剪　得力学参数的办法，对十堰城区同类型边坡开挖、支　切试验分为现场试验和室内试验２种，受试样和试　护设计时岩层面力学参数的选取具有一定的参考价　验条件限制，试验数据通常很离散，需要进行统计、　值。　分析来确定¨　，而十堰地区岩质顺层滑坡滑面因既　不同于土质滑坡滑带，也有异于一般意义上的节理　１　滑坡概况及启滑机制　面，对于一般的工程滑坡，室内试验和现场大型剪切　该滑坡位于十堰市车城西路。滑坡滑动前山体　试验因试验条件、经费、时间等原因都较难实施或获　未开挖，边坡自然坡度２３。左右，坡顶标高３０３．１　Ｉｌｌ，　得准确的力学参数。工程地质类比在确定滑面抗剪　坡底标高２６６　１１７１，坡高３７　ｍ左右，坡顶中心部位有　强度参数时具有很强的主观性，在确定类比指标时　高压电塔和通信微波塔。根据前期调查，未发现异　又受到类比滑坡客观条件的限制。反演分析是确定　常迹象，边坡整体稳定。山坡岩体为钠长石英片岩，　滑面抗剪强度参数的一种有效的方法，根据滑坡的　呈单斜构造，岩体层理、节理发育，片理面与岩层面　宏观变形状况假设滑坡的稳定性系数，再反算滑面　基本一致。岩层产状为（６８。一７９。）　（３１。～３８。），　抗剪强度参数。反算是滑坡稳定性计算的逆过程，　坡体上部５　Ｉｌｌ左右呈强风化状，下部呈中风化状。　得到的参数更符合滑坡的变形情况，参数可以作为　主要发育有两组节理，一组产状为２５。／＿＿８４。，剪性，　试验数据选取的参考，若没有试验数据，可以直接作　节理面光滑平直，闭合状，无充填，延伸较长，密度１　为稳定性计算、工程设计的参数　叫　。目前，滑面抗　条／米；另一组产状为１６０。Ｌ８３。，节理面较光滑，半　［收稿日期］２００９—０６—０８　５５　
ＧＥＯＴＥＣＨＮＩＣＡＬ　ＥＮＧｌＮＥＥＲＩＮＧ　ＷＯＲＬＤ　Ｖｏｌ　１２　Ｎｏ　１２　闭合，无充填，延伸较长，密度４条／米。此外，边坡　上部还发育有一条张性裂隙，产状为６５。／７８。，泥　状态时，应使边坡临界状态的各因素符合实际情况。　表１　给出了通常情况下滑坡稳定性系数和变　形状态的关系。根据前面对本滑坡宏观变形状况的　分析，判断本滑坡处于剧滑状态，确定稳定性系数为　０．８５。　质充填，延伸较长。该山坡西侧临空，规划保留山体　中心顶部（标高３０３．１　ｍ）已有电力、通信设施，在　北、东、南三个方向开山整地作为建筑场地，场地标　高２７６　ｍ。为整平场地，需从坡体三面向中心开挖　并形成一孤立山坡，拟开挖坡度为７３。。在未采取　表１　滑坡不同发展阶段的稳定性系数　支护措施情况下，施工单位对该山坡进行了由下而　上、由边缘向坡体中心的分级开挖。根据开挖过程　中的观测，当东侧坡脚开挖至距坡体中心３８　１ＴＩ、标　高２８５　ｍ、坡度６５。时，边坡上部顺坡向裂隙明显变　宽，两组节理产生微变；当坡脚开挖至距坡体中心　３４　ｍ、标高２８０　ｍ、坡度６５。时，边坡上部裂隙及两组　节理张开度明显变大，岩体有错动迹象，施工方紧急　撤走施工人员及设备，３个ＪＪ，Ｈ￣后，山体向东侧顺岩　层面整体下滑，坡顶电塔随滑体一同下座，高压线路　中断。据滑坡发生后的现场调查，滑体长约２６　ｍ，　前缘宽２３　ｍ，后缘宽８　ｍ，滑面与产状６８。／＿３１。的岩　层基本一致，光滑平直，呈镜面状，其前缘标高２９０　ｍ，后缘标高３０３　ｉｎ，滑体体积约１１００　ｉｎ　。该滑坡属　直线型单一滑面的小型滑坡，滑坡后壁及两侧壁均　为原坡体节理面。　该滑坡所在场地地下水位在２５８　ｍ左右，滑坡　滑动期间正处于旱季，因此排除地下水对边坡稳定　性的影响。经综合分析，造成滑坡启动的原因有３：　是坡体本身存在各种利于滑动的结构面，尤其是　顺坡向岩层面和后缘切割坡体的节理面；二是山体　前缘开挖，边坡变陡，改变了原有应力状态，使得坡　体上部张应力集中，原有顺坡向岩层面和侧向切割　的大倾角节理面张开度变大，而开挖坡脚，减小了阻　滑力且前缘形成一临空面，给滑坡的发生创造了力　学和空间条件；三是开挖过程中采用了爆破手段，剧　烈震动给滑面的快速贯通创造了条件，且开挖过程　中未采取任何支护措施。　综上所述，该滑坡是一起典型的人类活动诱发　的工程滑坡，滑坡特征比较清楚，促成滑坡发生的各　种内外地质作用明显，滑动条件简单，是十堰城区改　造和兴建过程中常见的滑坡型式。　２滑面力学参数反演分析　为正确反演滑面力学参数，应首先确定滑坡的　反分析的状态，通常称为临界状态，是指在确定工况　的评估指标下的边坡即时状态，包括坡面形态、滑带　赋存条件、地下水位和外荷载等因素。在确定计算　５６　反演分析采用双参数法，选择２个距主滑面等　距的剖面，建立极限平衡方程。因本滑坡滑面单一　平直，设定两个剖面的ｃ、　值相同；另外，根据现场　实际情况，本次计算不计地下水作用并忽略地震力　的影响，仅考虑滑体的重力（根据室内试验，滑体片　岩天然重度ｙ＝２５　ｋＮ·ｍ　）作用。滑坡处于极限　平衡状态时，滑体的稳定性系数　ｃＬ＋ｔａｎｑ９∑（　ＣＯＳＯｔ）　式中：　为稳定性系数；Ｌ为滑面长度；　为第　ｉ块滑体所受的重力；ｏｔ为滑面倾角。　以上方程有两个未知数，选择两个剖面可以建　立两个方程，因此方程具有唯一解。将滑体的物性　指标和几何形态参数代入上式，解得滑面力学参数　为：Ｃ＝２　ｋＰａ、　＝２７。。　３　滑面力学参数综合评价　通过对在该滑坡滑床部位采取的带层面岩样进　行的室内试验，得到经统计修正后的滑面抗剪强度　指标（即摩擦强度）为：ｃ＝２０　ｋＰａ、　＝３２。。　作者所在单位在十堰市工程建设过程中，承担　了大量山体开挖、边坡支护设计项目，取得了丰富的　工程边坡经验。因工程进度、资金的限制，很多边坡　开挖、支护设计的参数都是根据工程地质类比法结　合当地经验选用，没有进行足够的现场及室内试验，　但工程质量很好，没有出现过工程事故，取得了良好　的社会效益。在这些边坡设计、治理项目中，根据岩　体实际情况，主要将边坡分为圆弧滑动型和平面滑　动型，其滑面抗剪强度指标因岩体结构面发育情况和　
岩土工程界第１２卷第１２期　风化程度而不同。一般来说，按圆弧滑动计算的边坡　岩体多属切层崩滑体，而平面滑动型边坡则具有明显　的优势结构面，往往是顺坡向发育的岩层面、节理面。　对于本论文所述边坡，为顺层岩质边坡，且受多组节　理切割，岩体为强～中风化状，根据以往经验，其支护　设计所取参数值可取为：Ｃ＝１５　ｋＰａ、　＝１８。。　由上述３种不同途径取得的参数可以看出，经　反演分析获得的Ｃ值小于工程地质类比法取值和室　内试验值，　值大于工程地质类比法取值小于室内　试验值。而多位本领域学者在对影响边坡稳定性的　因子（Ｃ、　值）进行敏感性分析后认为，　值是影响　滑坡稳定性的敏感因子，粘聚力和内摩擦角对滑坡　稳定性影响程度的比值为１：３　Ｌ　ｓ，７１。因此，内摩擦角　取值的准确性对边坡稳定性计算更为重要。　以上３种方法所取滑面抗剪强度值存在较大差　异，经分析，有以下原因：①反演法所研究对象是已　经产生滑动的滑面，而该滑面是众多结构面中最不　利的面，且对于本滑坡，滑动前受过爆破震动等人为　因素影响，滑面已贯通，抗剪强度尤其是ｃ值将会小　于未受扰动的潜在滑面的强度值；室内试验和工程　地质类比法所研究对象是一般性的结构面，往往不　是最不利的结构面，都具有一定的粘聚力，其Ｃ值也　必大于反演分析值；②工程地质类比法是在成功工　程案例基础上，对各内外地质因素分析后的综合取　值，具有很强的经验性，一般为确保工程安全，多偏　于保守，故其抗剪强度尤其是　值偏小；③室内试　验值虽然是最直观可信的客观数据，但样品的随机　性和离散性较大，因样本数量有限，往往并不能反映　整个边坡的真实情况，且试验样品一般是结构面胶　结较好、未经显著破坏利于试验的岩体，其ｃ、　试验　值也就大于反演法和工程地质类比法所得值，故在　实际工程应用中，应将试验值经过一定的数学方法　统计取舍或乘以小于１的系数，而不是直接利用。　对于十堰城区一般性岩质工程边坡，其岩体结　构面强度参数的取值应介于反演分析值和室内试验　值，具体视边坡的个体情况而定。在实际工程设计　中，要做好客观详细的工程地质调查与监测，对各种　岩体结构面尤其是对边坡不利的结构面要有足够深　入的认识，参数的选取要兼顾地区共性和边坡个体　特性的差异，其中工程地质类比法取值最好能有一　定的室内试验值作为参照，这样才不至于太过失真，　才能使工程设计做到既经济合理，又安全适用。　４　结论　（１）在滑坡滑动前后通过对边坡的详细调查，　认为该滑坡发生的内因是坡体存在多组不利结构　面，尤其是受顺坡向的岩层面和一组近于垂直坡向　及两组近于平行坡向的陡倾节理面切割；外因是对　山体不当开挖形成了较大临空面，边坡上部张应力　集中，下部阻滑力减小，结构面受爆破松动，抗剪强　度急剧变小，从而诱发了高速工程滑坡。　（２）分别应用反演分析法、室内试验和工程地　质类比法取得滑面力学参数，结果表明反演分析所　得Ｃ值小于工程地质类比取值和室内试验值，‘Ｄ值　大于工程地质类比取值而小于室内试验值。　（３）本文所述顺层岩质边坡反演分析方法对十　堰城区同类岩质边坡在开挖、支护设计时参数的取　值具有一定的参考意义，但应注意岩质边坡的区域　共性和个性特征。　（４）在边坡开挖、支护设计前应注重岩体结构　面的调查，尤其是顺坡向结构面，它往往是造成十堰　城区岩质工程滑坡的最危险潜在滑面。　参考文献　［１］徐建平，胡厚田，张安松，等边坡岩体物理力学参数的统计特　征研究　ｊ］岩石－，Ｊ学与工程学报，１９９９，１８（４）：３８２～３８６．　［２］　彭亚明，彭军还，张彬，等．三峡库区某滑坡抗剪强度参数的　反演分析［Ｊ］．桂林工学院学报，２００３，２３（３）：２７９～２８３．　［３］　王小虎，胡海浪．观音岩水电站铅厂沟滑坡体参数反演分析　［Ｊ］．黑龙江水专学报，２００６，３３（４）：２５～２７．　［４］李端有，甘孝清．滑坡体力学参数反分析研究［Ｊ］．长江科学院　院报，２００５，２２（６）：４４～４８．　［５］　柴波，段坤龙，简文星．滑坡计算参数反演分析的优化算法　［Ｊ］．武汉理工大学学报，２００７，２９（１１）：９８～１０２．　［６］徐汉斌，王军．反算法中滑坡稳定系数的取值问题［Ｊ］．四川　地质学报，１９９９，１９（１）：８６～８９．　［７］陈松，陈国金．公路滑坡滑带土力学参数分析［Ｊ］．公路，　２００８．４（４）：２Ｏ～２４．　５７　

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