滑坡滑动面强度参数敏感性分析及其反演

叶李胜

（核工业河源工程勘察院，广东 河源 517001）

滑坡勘查中滑动面抗剪强度参数的确定是一项十分重要且复杂的工作。抗剪强度参数取值的正确性和可靠度，直接反映了勘查工作的质量，影响滑坡稳定性评价及防治工程设计的合理性、安全性及经济性。目前确定滑动面抗剪强度参数的方法主要有土工试验方法、工程类比法和反演法[1-2]。土工试验法简单直观，易于操作，试验方法技术成熟、结果可靠，因此被广泛应用于工程实践当中[3]，但有时也存在取样困难的问题，另外，试样的原状性、代表性及试验条件和方法都对参数产生较大影响。工程类比法注重类似工程经验，实际运用中却难以把握，地质环境千变万化，不同的滑坡成因、岩土性质、边界条件决定了工程类比法不可能准确地得出边坡滑带土的强度参数。反演法是边坡强度参数估算的常用方法之一，通过已知的稳定系数和勘查确定的滑动面等条件，反演得到滑坡的综合抗剪强度参数值。反演法的综合性较好，能将欠考虑的外部作用因素融入到反演的抗剪强度参数当中，使结果更切合实际。

本文对新洞滑坡滑动面强度参数进行敏感性分析，在此基础上进行反演计算，结合土工试验综合确定强度参数值，为防治工程设计提供准确可靠的依据。

1 滑坡地质环境条件

新洞滑坡位于广东省连平县田源镇新河村新洞西北侧山坡上，该边坡早在二十多年前就发生过滑坡，随后坡脚经常发生一些小崩塌。2005年，滑坡前缘靠近坡脚民房又发生一次崩塌，导致一栋民房一楼外墙被土掩埋约3.0m，崩落土体约100m3，此后该滑坡未发生过滑动，一直处于相对稳定状态。

区内为低山丘陵地貌，所在山体海拔不超过400m，滑坡体海拔在245～291m之间。地势整体呈北高南低，山体坡度10°～35°。滑坡体所在边坡为土质边坡，坡脚处最低为245m，滑坡后缘为291m，现状坡度为在14°～28°之间。

滑坡区地层为单斜构造，下伏地层为泥盆系上统帽子峰组（D3m），岩性为砂岩、页岩及钙质砂页岩，岩层产状190°∠30°。据钻探揭露，滑坡体岩性自上而下为坡残积粉质粘土（Qdel）、帽子峰组全风化及强风化泥质粉砂岩（D3m）。

2 滑坡现状及特征

滑坡体平面上呈上窄下宽的“簸箕形”，滑向137°，垂直滑向方向滑体长约83m。滑坡后壁位于278.0～290.5m之间，呈圈椅状，破裂壁高约0.5～1.5m，破裂面已风化，现已看不到擦动的痕迹。滑坡滑动面为折线型，基本位于土岩界面处，属于典型的堆积层土质滑坡（图1），滑体最厚处约13.4m，最薄处约1.5m，平均厚度约4.4m，滑体物质组成主要为坡残积粉质粘土，据《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）[4]，总体上该滑坡属于浅层滑坡，力学性质上，坡脚因建房开挖边坡，使得下部先滑动，上部失去支撑而变形，属于牵引式滑坡。滑体面积约12577m2，平均厚度4.4m，体积为55339m3，依《广东省地质灾害隐患点特征认定和灾害分级标准（试行）》（2014），属于大型滑坡。

3 强度参数敏感性分析

3.1 土工试验结果

对滑坡取样进行室内土工试验，试验结果如表1所示。

表1 滑坡体室内土工试验物理力学参数表

3.2 传递系数法稳定性计算

室内土工试验统计，滑带土粘聚力c值范围为12～20kPa，内摩擦角φ值范围8°～14°，由于离散程度较大，c取差值2作为计算步距，φ取差值1作为计算步距，选取滑坡主轴断面1-1′，采用传递系数法，计算滑坡在最不利状态下（坡体饱和）的稳定系数。计算结果见表2。

表2 传递系数法稳定系数计算表（剖面1-1′）

敏感度系数越大，说明该因素对Fs越敏感，该因素的微小变化将对Fs产生较大的影响。本滑坡稳定系数取1.05，对应表2中c=18kPa，φ=11°，以此为基准值进行敏感性分析。

3.2 Fs对c的敏感性分析

根据表2稳定性计算结果，Fs-c的关系见图2，Fs-c近似于线性变化，呈递增关系。取φ=11°，c=12～20kPa进行敏感性分析，其敏感性计算结果见表3。c对滑坡稳定性敏感度系数为13.3%～20.6%，平均值为16.25%。

图2 Fs-c关系曲线图

表3 Fs-c的敏感度系数表

3.3 Fs对φ的敏感性分析

根据表2稳定性计算结果，Fs-φ的关系见图3，Fsφ近似于线性变化，呈递增关系。取c=18kPa，φ=8°～14°进行敏感性分析，其敏感性计算结果见表4。φ对滑坡稳定性敏感系数为29.1%～40.6%，平均值为34.9%。

图3 Fs-φ关系曲线图

表4 Fs-φ的敏感度系数表

根据上述分析结果，Fs对φ的敏感度系数约为Fs对c的敏感度系数的2.15倍，表明内摩擦角φ值比粘聚力c值对滑坡的稳定性更敏感；另外，图2与图3中Fs-φ关系曲线的斜率大于Fs-c关系曲线的斜率，也可以得出同样的结论。

4 滑动面强度参数反演

将c值进行区间分段，选取c值分别为15、16、17、18、19、20kPa，在滑坡目前状态及边界条件下，运用传递系数法反算可得到φ值。当滑坡稳定系数Fs=1.05时，滑坡主轴断面1-1′反演得到的一系列抗剪强度参数（c，φ）为（15，10.38）、（16，10.32）、（17，9.67）、（18，9.31）、（19，8.95）、（20，8.58）。滑坡副断面2-2′反演得到的一系列抗剪强度参数（c，φ）为（15，12.71）、（16，

11.48 ）、（17，10.24）、（18，8.98）、（19，7.72）、（20，6.44）。据此得出滑坡断面1-1′、2-2′的强度参数c、φ值的关系曲线如图4所示。

图4中两条曲线的交点数据为c=17.6kPa，φ=9.5°即为本滑坡滑动面抗剪强度参数反演值。室内试验的滑带土粘聚力c值范围为12～20kPa，内摩擦角φ值范围8°～14°，经对比分析，反演值位于室内试验值的中位数附近，说明反演强度参数较为合理可靠。

图4 c-φ关系曲线图反演分析图

5 结论

（1）Fs对φ的敏感度系数约为Fs对c的敏感度系数的2.15倍，内摩擦角φ值比粘聚力c值对滑坡的稳定性更敏感。

（2）反演值位于土工试验值的中位数附近，反演强度参数较为合理可靠。

（3）本文以某特定土质滑坡作为研究对象，基于传递系数法对滑动面强度参数进行了敏感性分析及反演，与室内试验值相互印证，反演参数较为合理，该方法可为类似工程提供一定参考借鉴。