河南省国道G344闫沟村段滑坡稳定性分析

，，

(河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院，河南 郑州 450001)

1 滑坡基本特征

1.1 滑坡体现状特征

2017年10月2日新增国道G344嵩县阎沟村段，在持续降水条件影响下，公路发生滑坡，滑体长约100 m，宽约125 m，推测厚度14～29 m，总体滑向125°，已变形滑距约1.2 m。

滑坡体自初次滑动变形后，一直处于不稳定状态，滑坡体北段沿公路走向裂缝继续下滑，水平位移与垂向位移均有较大变化。截止2017年10月底，滑坡体平面近椭圆形，长轴长约124 m，长轴走向约37°，短轴长约75 m，面积约7 354 m2，后缘裂缝垂向最大位移约3.25 m，水平最大位移约1.37 m，总体滑向125°，平均移动速率可达2～3 cm/d。

1.2 滑动面位置

结合工程地质钻探成果，初步判定滑坡体有两层滑动面。第一层滑动面位于公路下方挡墙根部以下约18～19 m，为棕红色泥岩，极为破碎，采集到的岩芯绝大部分呈碎块状，局部因长时间水泡呈稀泥状，与下方黑色硬质泥岩接触。同时该层滑动面与滑坡前缘剪出口基本对应，因此判定该层滑动面存在，且全部贯通。

第二层滑动面位于公路下方挡墙根部以下约25.8～26.8 m，岩体破碎，采取岩芯呈碎块状、泥状，含有未风化的小砾石，数量较多，长度可达1 m，根据全孔地层对比，判定可能为滑带充填物。因此，判定该层滑动面存在，空间结构上与上层滑动面结构基本近似。根据现场地貌及钻探控制深度综合认为，该层滑动面为最底层滑动面。

2 闫沟村滑坡形成机理分析

闫沟村滑坡处于北西—南东向断层带上，滑坡体上部有新增G344国道高达10余米的填方路基荷载，因不均匀沉降产生路面裂缝，在暴雨时，雨水沿裂缝渗入路基，造成路基软化，土体强度急剧下降，不足以维持上部土重及车辆动荷载；滑坡下部岩层主要为泥岩、砂质泥岩层，与单层厚度约2 m粉砂岩互层，底部岩层有两层疑似滑动面的破碎带。上部疑似滑动面与前缘剪出口基本对应，已发生滑动，滑面已明显贯通。

闫沟村滑坡属于中深层滑坡，为道路高填方路基加载后，沿断层面及下部岩体层面和破碎带连通面滑动的推移式滑坡。闫沟村滑坡地下水补给较为充足，含水的粉砂岩层及岩体破碎带软化顶底板及形成薄弱结构面，使滑坡易沿薄弱结构面滑动。同时，滑坡区地下水的水位较高，基本与路基挡墙根相平，水的扬压力对滑坡的启动有一定程度推动作用。

3 滑坡稳定分析及评价

3.1 滑坡稳定性极限平衡法分析

3.1.1 计算模型

目前土质边坡稳定性分析方法主要是极限平衡法，根据滑动面的不同分为以下几类：圆弧滑动面条分法包括简化毕肖普条分法、瑞典法；平面或折线形滑动面包括传递系数法和摩根斯坦-普莱斯法，其中传递系数法分为显式解法和隐式解法。

闫沟村滑坡为一系列沿软弱夹层滑动的滑坡体，滑面形态受软弱层面微起伏的总体控制，后壁顺裂隙面拉开；滑坡地质结构较复杂且规模较大，充分考虑稳定性计算模型与滑坡特点的适应性，本次计算模型采用适用于折线滑动面的传递系数法模型，根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)附录A.0.3中规定，计算方法采用传递系数法隐式解。如图1，传递系数法隐式解计算简图及公式如下：

图1 传递系数法计算简图

Pn=0

Pi=Pi-1ψi-1+Ti-Ri/Fs

ψi-1=cos(θi-1-θi)-sin(θi-1-θi)tanφi/Fs

Ti=(Gi+Gbi)sinθi+Qicosθi

Ri=cili+[(Gi+Gbi)cosθi-Qisinθi-Ui]tanφi

式中：Fs为滑坡稳定性系数；ψi为传递系数。Pi为作用在第i计算条块上的剩余推力；Gi为作用在第i计算条块上的垂直力；Gbi为作用在第i计算条块上的水平力；Ri为第计算条块滑体抗滑力(kN/m)；Ti为第计算条块滑体下滑力(kN/m)；ci为第计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值(kPa)；φi为第计算条块滑带土的内摩擦角标准值(°)；li为第计算条块滑动面长度(m)；θi为第计算条块底面倾角(°)；Qi为第计算条块所受地震力(kN/m)。

3.1.2 计算工况及防治工程等级

依据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219-2006)，确定其防治工程等级为Ⅰ级。主要荷载组合为暴雨工况和地震工况的组合。

为了研究滑坡体及变形体在各种情况下的稳定性，分别计算以下3种工况下的稳定性，分别为：(1)天然状态(考虑车辆荷载)；(2)自重(考虑车辆荷载)+暴雨，指坡体由于暴雨处于完全饱水状态下；(3)自重(考虑车辆荷载)+暴雨+地震，地震作用下坡体完全饱水的状态(地震烈度为6度，在计算分析中水平地震系数取0.05)。

3.1.3 计算参数的选取

1)试验参数。重度(γ)参数：本次取试验时土体重度值和野外大重度试验值的平均值，其天然重度(γ)为19.19 KN/m3，饱和重度γsat为20.14 KN/m3；力学抗剪强度参数：以滑坡体计算剖面附近各钻孔土试样实测残余剪试验值的平均值为基础(剔除异常值)，结合滑坡体岩土特征等，在计算过程中对其参数进行适当调整。

2)反算参数。考虑到该滑坡目前变形较为强烈，采用该区主滑剖面进行反算以确定滑面的抗剪强度参数是非常合适的，反算得到的参数最能代表滑坡沿滑动面的综合抗剪强度指标，据调查，该区是在连续降雨后发生滑动的，因此，反算时选取的工况是“自重+车辆荷载+暴雨”工况。

以滑坡主滑剖面Ⅱ-Ⅱ＇“自重+车辆荷载+暴雨”工况的稳定性系数K=0.90为反算值，采用推力传递模型，以不同的C值反求φ值。滑坡主剖面，反算剖面共分16个条块，各条块几何参数、反算结果见表1。

表1 滑坡Ⅱ-Ⅱ＇剖面抗剪强度参数反算结果表(K=1)

3)综合参数。该滑坡是一个老滑坡，后期经过多次蠕动变形后发生明显滑移，滑动面抗剪强度应趋向于残余强度，故结合残余剪切试验指标，结合反算结果综合确定，该滑坡体的稳定性及剩余推力计算时滑动带的参数为C=15.1 kPa，φ=100。

3.2 滑坡稳定性计算成果

根据综合确定的滑坡计算参数，分别对滑坡体Ⅰ-Ⅰ＇剖面、Ⅱ-Ⅱ＇剖面、Ⅲ-Ⅲ＇进行稳定性系数计算，计算工况分为3种，共完成3条剖面各3种荷载组合的推力和稳定性系数的计算，计算结果列于表2～表7。

表2 阎沟垴滑坡Ⅰ-Ⅰ＇剖面计算表

表3 Ⅰ-Ⅰ＇剖面稳定性和推力计算成果

3.3 滑坡稳定性综合评价

通过计算结果可知，在天然工况下，只有Ⅱ-Ⅱ＇剖面是基本稳定，Ⅰ-Ⅰ＇和Ⅲ-Ⅲ＇剖面均不稳定，这与现场调查滑坡的变形特征和变形速率基本吻合。暴雨工况下三条剖面均为不稳定。通过勘探、访问、计算综合分析，可见目前天然状态下滑坡基本处于不稳定状态，若遇暴雨或地震，该滑坡大概率会滑动，因此需要及时采取防治工程。

目前滑坡坡体受到车辆荷载的作用，加大了其下滑力，若遇暴雨天气，岩土体受到软化，进一步不利于滑坡的稳定。根据计算结果，暴雨工况下安全系数为0.86～0.93，滑坡后缘公路下挫达3 m，且有继续下挫的趋势，雨水入渗后将直接渗入软弱基岩面，产生扬压力及减小土体粘聚力，很可能造成滑坡，加之滑坡上覆路基土质松散，被雨水浸泡后更易下滑，必须对其采取防治措施。

表4 阎沟垴滑坡Ⅱ-Ⅱ＇剖面计算表

表5 Ⅱ-Ⅱ＇剖面稳定性和推力计算成果

4 结语

(1)本次采用传递系数法对已发生滑动的滑坡进行稳定性分析，计算结果与实际情况基本一致，该滑坡在三种工况下均处于不稳定状态，必须及时对其进行治理。

(2)传递系数法的安全系数隐式解可以通过编制程序来实现，同时该方法可以得出滑体剩余推力，有助于进行抗滑桩等防治工程的计算。

表6 阎沟垴滑坡Ⅲ-Ⅲ’剖面计算表

表7 Ⅲ-Ⅲ’剖面稳定性和推力计算成果