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第16章 滑坡的现场调查与分析(2)

以极限平衡法分析滑坡稳定性时,安全系数Kc是一系列参数的函数,表示为是一些具有某种分布的随机变量,所以函数Kc也是随机变量,按一定的分布规律分布在一定范围内。为了求得Kc的分布,首先要确定各计算参数的分布形式,即密度函数,通过计算确定滑坡的破坏概率。

(4)图解分析法

这一方法的优点主要是省略了繁琐的计算,快速、直观;缺点是带有一定的经验和概念性。因此一般用在规划阶段或初步分析阶段。

图解分析法大体可分为两类:图表分析法和图解分析法。

图表分析法,实际上是滑坡稳定计算的图表化,适用于任何形式的滑面,如平面、弧面和双面滑动的楔体。

图解分析法,即利用图解形式直接判断滑坡的稳定性。斯拉扬诺夫滑坡稳定玫瑰图、实体比例投影图、楔体赤平投影和全空间赤平投影均属此类方法。但严格来讲,上述分析仍属定性范畴,除了方位角的度量值外,都需要配合静力平衡分析进行评价。

2.稳定性的宏观判别

(1)地貌特征

滑坡体坡度较缓,地面较平整,土体密实无松动坍塌现象,两侧沟谷已下切深达基岩;滑坡后壁较高,无擦痕;滑坡平台宽大,且已夷平;滑坡前缘斜坡较缓,无裂缝和凸起,坡上有河水冲刷过的痕迹,并堆积了漫滩、阶地,河水已远离滑坡舌部,舌部坡脚有清晰泉水,则该滑坡较稳定。反之,滑坡体坡度较陡(平均坡度30°左右),坡面高低不平,有松动坍塌现象;地表水、泉、湿地发育;滑坡后壁不高,有擦痕,滑坡前缘有坍塌现象;滑坡平台面积不大,有向下缓倾或后倾现象;滑坡前缘斜坡较陡,剪出口凸起,有纵横裂缝,滑坡前缘处于河水冲刷之下,坡上无漫滩、阶地,有时有季节性泉水出露,则该滑坡不稳定。

滑坡坡面形态在纵剖面上可分为直线坡、凹形坡和凸形坡。在总坡度相同的情况下,滑坡稳定性顺序为凹形坡直线坡凸形坡。此外,陡崖处的岩屋地貌常发育有不稳定崩塌体。

(2)植物特征

崩滑体滑坡草木丛生,树木高大直立,滑坡后缘壁长满了草木,则该崩滑体滑坡较稳定;反之,崩滑体滑坡草木不多,有马刀树、醉汉林,滑坡后缘壁草木少,则该崩滑体滑坡不稳定。

(3)建筑物特征

崩滑体滑坡上建筑物有开裂、倾斜等受破坏现象,则该崩滑体滑坡活动迹象明显,不稳定;反之,则较稳定。

(4)位移特征

崩滑体上出现裂缝,崩滑体绝对位移(相对崩滑区外围稳定地段)越大,速率越快,裂缝相对位移越大,滑坡后缘裂缝连通率(用百分比表示)越大,则该滑坡越不稳定;反之,则较稳定。

(5)坡体结构特征

崩滑体滑坡有倾向于临空面的软弱层面(带),如堆积层下伏泥质基岩面或风化面、软质岩层的层面、软弱土夹层、硬质岩层与下伏软质岩层的接触面、各类岩体中的断裂面等。

这些软弱层面及其组合的产状越有利于向临空面倾倒、滑移,该处滑坡越是活动,崩滑体滑坡越不稳定,软弱层面的抗剪强度越低,也愈不稳定;反之,则较稳定。

综合滑坡稳定性的基本判别特征,可以按照稳定程度进行滑坡稳定性分类。

(1)老滑坡

斜坡面不顺直,呈无规律的台阶状,呈现弧圈状或簸箕状低洼微地貌。坡面一般长有植物,较大的树木呈现“马刀树”、“醉汉林”。滑坡、岸坡常为凸岸,将河流向对岸挤压,有时因滑坡体被冲走而成凹岸,但多残留有巨漂孤石,岸坡并有坍塌迹象。河流阶地被超覆或剪断,阶地面不连续,堆积物层次不连续或上下倒置,产状紊乱。斜坡前缘有泉水或湿地分布,喜水植物茂盛。滑坡后缘地带出现双沟同源或洼地,沟壁已较稳定,草木丛生。滑坡体斜坡常呈上凹下凸起伏,前缘(土体)被挤出,呈舌状凸起,地层不连续,产状不一致;两侧地层多有扰动和松动现象,有裂缝和拖曳褶曲;后缘壁较陡且有坍塌遗迹。冲沟沟壁或人工滑坡,有时可见滑坡滑动面痕迹。

(2)稳定滑坡

主滑体己堆积于前缘地段,堆积坡面已较平缓密实,建筑物无变形迹象。滑坡壁多被剥蚀夷缓,壁面稳定,多长满草木。河流已远离滑坡舌,不再受洪水侵蚀,植被完好,无坍塌现象。滑坡两侧自然沟谷稳定。地下水出露位置固定,流量、水质变化规律正常。

(3)具有发生滑坡条件的斜坡

堆积土组成的上陡下缓的斜坡,岩(土)体中含有软弱夹层或不利于斜坡稳定的结构面,破碎岩石组成的陡峻山坡,岩浆岩、变质岩风化带组成的斜坡,断层破碎带中的谷坡,堆、坡积层下伏不透水层并具临空面的斜坡,由软岩组成和间夹软弱层的顺层地区(特别是倾角在10°~30°的斜坡),膨胀岩(土)地区滑坡,填筑土基底松软、地下水发育或积水、填筑前基底处理不当的斜坡。

3.滑坡推力与滑带土抗剪强度参数计算

极限平衡理论计算法是应用岩土力学的理论与方法,分析计算特定条件下各类斜坡的稳定性。这里主要讨论滑坡的推力计算方法和计算参数的确定。

1)滑坡的推力计算方法

滑坡体的推力计算是抗滑工程设计的重要依据,因此计算精度要求较高。首先在滑动主轴方向的地质纵断面上,按滑面(带)的产状和岩土性质将滑坡体划分为若干垂直条块,然后取单位宽度滑坡体的任一条块分离体作极限平衡状态下的静力分析。

第i条块的剩余下滑力(即该部位的滑坡推力)Ei可按下式计算:

当滑坡体条块上有特殊作用力作用时,应分别加入下滑力和抗滑力进行计算。若所得某条块的剩余下滑力为负值时,则说明自该条块以上的滑体是稳定的,并考虑其对下一条块的推力为零。

2)滑带土的抗剪强度参数反算方法

把滑坡恢复到刚滑动的瞬间,即认为坡体处于极限平衡(K=1)状态,选择适当的公式反求K=1时滑带土的抗剪强度参数c、?的值,然后用求得的c或?值,推求滑坡体的稳定性现状。

(1)综合内聚力(综合c)法适用于土质均一、滑带饱水且难以排出,特别是以黏性土为主的滑动带,即考虑?=0。

(3)综合c、?法

适用于以黏性土和岩屑碎粒组成的且二者含量相近的滑动带。这种情况可用两个不同的断面计算,解联立方程反求c和?。计算公式如下:

6.3斜坡岩体变形破坏现象的现场调查与分析实习

以古北口潮河关滑坡为例进行斜坡稳定性的调查与计算分析,场地工程地质条件参照第8章的相关内容。

1.目的与要求

①应用现场调查与测绘方法对滑坡、崩塌及变形体等斜坡变形破坏现象进行测绘调查。

掌握识别滑坡的基本要素和常见标志,学会现场调查工作的基本技能和一般方法;掌握区内崩塌、滑坡发育的基本规律,收集地层岩性、地质构造、岩体结构、地形条件、地下水等环境资料。

②初步了解根据斜坡岩体力学环境分析岩体变形破坏机制和滑坡诱发因素的基本思路。

③掌握斜坡稳定性的计算方法。

2.实习内容

1)现场调研

①完成对古北口潮河关滑坡的工程地质测绘,确定滑坡体边界并进行体积估算。

②调查坡体滑动特征,包括形成时间、位移变形方式、诱发因素、成灾程度及稳定性现状等。

③掌握滑坡外围地质背景,包括地层岩性及其组合特征、地层产状与岩体结构、控制性结构面与坡体临空面条件、地下水及地表水系等。

④分析滑动面位置及形态,绘制滑坡剖面图,判断滑坡体结构特征。

⑤分析判断滑坡形成的力学机制和主控因素。

⑥确定实测剖面位置,完成滑坡实测剖面3条,包括纵剖面2条、横剖面1条。技术要求如下:真实反映斜坡地形特征;准确测量滑床基岩产状和滑坡体岩块层面产状;测定后缘滑面、前缘剪出口及河水位的具体位置。

⑦确定样品采集点位置,使用简易山地工程,采集滑带土及滑坡体的原状试样各1组,应用便携式直剪仪试验方法,测定滑带土的抗剪指标(内聚力c、内摩擦角?),测定滑体的容重参数γ。

2)滑坡稳定性的计算分析

(1)岩体力学计算模型的建立

岩体力学计算模型的建立,是滑坡稳定性计算分析工作中最为重要的技术环节。对于古北口潮河关滑坡,应按下述步骤建立计算模型。

①根据实测资料绘制滑坡体的纵、横剖面图。

②以实测的后缘滑面及前缘剪出口位置作为控制点,在充分考虑斜坡岩体力学环境与滑坡形成机制的基础上,确定滑面位置及总体形态。

③依据实测描述记录,确定滑坡体的结构特征。

④在试验测试的基础上,利用实测剖面反算滑面抗剪指标c与?的值。

(2)滑坡体稳定性计算分析

根据需要选用相关的极限平衡计算公式,计算古北口潮河关滑坡在以下各种条件下的稳定性状况。

①滑坡体稳定性现状。

②暴雨作用时滑坡体饱水状态下的稳定性。

③地震动荷载作用下的稳定性。

④暴雨和地震同时作用时的稳定性。

⑤上述各种情况下的滑坡体推力。

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