某冰水堆积体人工边坡稳定性分析

王 伟， 卢鹏飞， 廖崇高， 徐 晶

(西部战区空军勘察设计院，四川成都 610041)

[通信作者]廖崇高(1973—)，男，博士，高级工程师，主要从事地质工程及管理工作。

天然斜坡或人工边坡形成过程中，岩(土)体内部原有的应力状态将随着过程的进行而发生变化，引起应力重分布和应力集中等效应，斜坡岩(土)体为适应这种新的应力状态，将发生不同形式和不同规模的变形与破坏，如滑坡、崩塌等[1]。冰水沉积物是经冰水搬运，沉积在冰川内部或附近的堆积物，又称冰水沉积物[2]。对冰水堆积物的工程特性研究较多，谢春庆等[3]对川西地区冰碛土的工程性质进行了系统地研究，认为冰碛层总体上为一种良好的地基和填料，可作为机场、公路、房屋等建筑地基。祁昊、冯文凯等[4]通过对四川理县桃坪冰水堆积物在不同含水率条件下进行不固结不排水三轴剪切试验，以研究含水率变化对抗剪强度的影响，认为对桃坪堆积体上广泛存在的浅层滑坡，应积极开展降雨量动态监测、优化改进灌溉方式以及加强坡体表部排水设施建设等工作。沈习文等[5]对双江口水电站左岸红旗桥冰水堆积体边坡的成因进行了研究，并分析边坡稳定性特征及施加支护措施后边坡的整体稳定性。

某边坡坡脚为公路，坡顶为重要保护目标。坡顶高程为564.5 m，坡脚高程为547.7 m，坡高约17 m，上陡下缓，坡度45°～75°，坡面主要为冰水沉积层，局部已发生小型滑坡。为保证坡顶设施交通安全运行和坡脚交通安全，须对该边坡进行治理工程勘查工作，查明地质环境条件及地质灾害的现状、特征等，分析滑坡的发展趋势和危害程度，为边坡治理设计提供数据支撑。

1 地质环境条件及分析

工程区属亚热带湿润季风气候区，多年平均气温16.3 ℃，极端最高气温36.3 ℃，极端最低气温-4.4 ℃，多年平均降水日为178.9天，多年平均降雨量为1 289.0 mm，年内降水分配极不均匀，主要集中在5～9月，占年降水的79%。多年平均蒸发量1 025.5 mm，多年平均蒸发量大于同期降水量。

工程区为浅丘地貌，由于人类工程活动，坡顶整平后修建了重要保护设施，坡脚被开挖平整后并修建公路，坡面植被发育，以乔木、灌木、杂草为主，开挖面坡度较陡，未分级，仅在坡脚处设置了高度约1 m的挡土墙。

工程区雨量充沛，特别是雨季，短时强降雨致使地表径流丰富，工程区地貌为浅丘，坡顶地表水为无组织的自然渗流的方式排泄。暴雨时坡体受到强烈冲刷，故强降雨对边坡稳定性有较大影响；对边坡坡脚的强烈改造，对边坡稳定性起到了决定性影响。

2 坡体工程地质与水文地质条件

2.1 工程地质条件

根据工程地质水文地质测绘及工程地质钻探成果，工程区岩土层主要为植物层(Q4pd)和冰水冰碛沉积层(Q2fgl)组成，岩土体结构划分详见表1。

2.2 水文地质条件

工程区地下水类型为第四系孔隙潜水，主要接受大气降水及塘、田等地表水补给，向地势低洼处径流排泄，蒸发和人工取水也是重要排泄方式之一。地下水位埋深约4.65 m，相应高程557.69 m，枯丰期水位最大变幅为2～5 m，一般变幅为2～3 m。

3 边坡稳定性分析

3.1 边坡稳定性定性分析

据调查访问，坡脚处道路已修建多年，近坡侧设1 m高简易挡土墙，边坡一直处于稳定状态，坡体乔木竖直，无“醉汉林”“马刀树”等现象佐证了此结论。2020年8月，在连日强降雨作用下，粉质黏土发生软化，土体产生蠕滑变形，且有切坡形成滑坡前缘临空面和张拉裂隙，滑体前缘部分开始滑出并牵引后部滑动，滑坡体方量约20～26 m3，为小型浅层牵引式堆积层滑坡。

3.2 边坡稳定性定量分析

3.2.1 滑坡体物理力学参数取值

滑坡体物质组成为粉质黏土和卵石土，为土质边坡，土体抗剪强度一般，根据现场工程地质钻探揭露情况、室内试验

表1 工程地质岩土体划分

表2 土层物理力学参数计算值

成果，结合相关工程经验参数，土体计算参数见表2。

3.2.2 基本假设

拟建工程为重要保护目标，重要性等级高，使用时间久。工程区雨量充沛，特别是雨季，短时强降雨致使地表径流丰富，假定暴雨工况下地下水水位浸没边坡填筑体约2/3厚度；场区抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度为0.10g。计算考虑天然工况、暴雨工况、地震工况和极端的暴雨加地震工况。

3.2.3 安全系数取值

根据GB/T 32864-2016《滑坡防治工程勘查规范》有关对滑坡稳定状态划分的规定，稳定性评价标准见表3。

表3 滑坡稳定状态划分

3.2.4 计算结果

GEO5是来一款自捷克的岩土工程分析设计软件，具有更加人性化的人机交互界面、更加灵活自由的设计方式，支持中、美、欧等74种规范，包含了边坡稳定分析、挡土墙设计、基坑设计、基础设计和勘察数据管理、三维地质建模等29个模块，能够提供传统软件无法涉及的复杂问题解决方案。

本次利用GEO5软件的土质边坡稳定性分析模块，采用毕肖普法(Bishop)、瑞典条分法(Fellenius)、简布法(Janbu)和摩根斯坦法(Morgenstern-Price)等方法对滑坡进行稳定性计算分析，计算剖面见图1。

计算结果及评价：计算结果见表4。

根据计算结果可见，边坡在天然工况下处于基本稳定状态，在暴雨工况和地震工况下稳定状态为欠稳定，在暴雨加地震工况下不稳定。

4 地质灾害危险性评价

据调查访问，工程区已发生的滑坡为小型滑坡，未造成人员伤亡和大的经济损失。滑坡后缘呈弧形，滑壁局部可见张拉裂缝，裂缝走向与滑坡主滑方向垂直，裂缝长度约0.5～1.2 m，宽度0.05～0.2 m，深度约0.1 m。边坡暂时处于极限

图1 计算滑坡剖面

表4 边坡稳定性计算结果

稳定状态，在暴雨工况下，具有再次滑塌的风险，在暴雨+地震工况下，可能将发生在规模滑坡，严重威胁坡顶的重要保护目标。

5 结论与建议

通过对冰水堆积体边坡进行稳定性分析，可得出结论：

(1)边坡在天然工况下能保持稳定，在暴雨工况、地震工况下稳定性系数较小，在暴雨+地震工况下不稳定。

(2)建议对滑坡地段斜坡采用修筑护坡、堡坎、格构锚固或挡墙等防护措施，与现有护坡、堡坎相接，封闭土体，以免地表水和雨水进入斜坡土体内，防止其软化、变形、蠕滑；并修筑截排水沟，防止和减少地表水、雨水从斜坡顶部渗入，有效排出于坡体以外，从而保证斜坡安全，以免产生新的滑坡。

(3)建议将滑坡治理时间安排在旱季，在斜坡地段进行挖方刷坡、施工前，应做好施工组织设计，制定挖方的施工顺序，编制专项的边坡治理方案、进行合理边坡防排水设计，避免引起新的滑动，造成工程滑坡。