工程地質(zhì)分析原理課程設計-滑坡形成機理及穩(wěn)定性評價

1、目錄摘要-1一、 滑坡概況-11.1自然地理-11.2地質(zhì)概況-11.3滑坡特征-2二、 巖村滑坡的形成機理-4三、 滑坡穩(wěn)定性分析-63.1 參數(shù)分析-63.2 穩(wěn)定性計算-8四、 滑坡防治措施及方案-10參考文獻-11巖村滑坡形成機理及穩(wěn)定性評價 班【摘要】 在介紹了巖村滑坡地質(zhì)概況的基礎上分析滑坡的形成機理并采用傳遞系數(shù)法對滑坡進行了穩(wěn)定性分析；判斷巖村滑坡處于危險期，并提出相應的防治治措施及方案。【關鍵詞】傳遞系數(shù)法；穩(wěn)定性分析；巖村滑坡；危險期；治理措施Analysis and Appraisal of Slope Stability in YancnnWANG Xiao-yong【

2、Abstract】 After introducing the general geology of Yan Cun landslide , Analysis of the formation mechanism of landslide and using transfer coefficient method to conduct a stability analysis of landslide; judged at risk of landslide Iwamura period, and the corresponding control measures.【Key Words】 T

3、ransfer coefficient method stability analyse，Yan Cun landslide Dangerous period the control measures一、滑坡概況l.1 自然地理巖村滑坡位于四川盆地某城市市中區(qū)，地處長江和佳江的交匯地帶，呈半島狀，土地資源十分緊張。在經(jīng)濟建設迅速發(fā)展的80年代，市中區(qū)斜坡土地得到了大量的利用，交通線路不斷改進，高層建筑逐漸增多。但與此同時滑坡災害事件也日趨嚴重，巖村滑坡就是災害之一。 該地區(qū)屬于亞熱帶氣候，溫暖潮濕，雨量充沛，多年平均降雨量在1200mm以上，并常有暴雨出現(xiàn)。長江和佳江是市中區(qū)兩大地表水系，水位

4、年平均變化幅度達20m以上，平均低水位158m，高水位181m，1981年為百年一遇的特大洪水，水位達193m，正在籌建中的三峽工程，按175m蓄水方案修建大壩，該地區(qū)最高拱水位將達205m左右。1.2 地質(zhì)概況滑坡區(qū)基巖地質(zhì)構(gòu)造屬川東隔檔式褶皺中的一復向斜內(nèi)部，巖層產(chǎn)狀平緩，傾角10°以下，傾向在SW200°270°范圍變化。無明顯的斷裂構(gòu)造，優(yōu)勢節(jié)理產(chǎn)狀：75°82°；346°81°，263°85°?；鶐r地層為侏羅系（J25）泥巖砂巖互層，為內(nèi)陸河潮沉積，呈紫紅色。相對堅硬的砂巖組成了滑坡區(qū)的上部平臺

5、狀地形，泥巖及崩積物則組成斜坡主體。崩積物(Q4al)主要由砂巖塊石及泥巖風化粘土組成，厚度分布特點是斜坡上部薄，中前部相對較厚。人工堆石為近期在砂巖體中開挖地下洞室而堆棄于斜坡后部的基巖大塊石。 滑坡區(qū)屬河流侵蝕、剝蝕的低山丘陵地貌，斜坡頃部為平臺，河谷岸坡的坡度由上至下逐漸變緩，在縱剖面上呈內(nèi)凹的地形。下伏基巖相對不透水，為弱含水層。據(jù)洞室調(diào)查，基巖洞室絕大多數(shù)為干洞，偶見裂隙有滲水現(xiàn)象。斜坡地帶入滲的地表水則匯集于基巖頃面，形成崩積層中的上層滯水。 該地區(qū)新構(gòu)造運動不強烈，屬受活斷裂包圍的穩(wěn)定地塊，地震基本烈度為度。1.3 滑坡特征滑坡主滑方向為NW方向，后緣有一系列NE-SW方向的拉張

6、裂縫，居民建筑物受到嚴重影響。據(jù)調(diào)查，人工洞室開挖于1970-1980年之間，地面裂縫最早發(fā)現(xiàn)在1981年。1981年四川盆地普降暴雨，江河水位達百年一遇特大水位。目前，滑坡的活動已嚴重威脅經(jīng)由滑坡區(qū)的主干公路的正常通車。滑坡現(xiàn)處于蠕滑階段，且在每年的雨季，位移明顯增大。 圖1 巖村滑坡平面圖表1 鉆孔地質(zhì)描述鉆孔號孔口標高（m）孔深（m）地質(zhì)描述及水位觀測K1-1581015.00-7.9m為長石石英砂巖塊石屬人工堆石7.9-8.1m為劇風化帶，可塑狀土，見有滑動擦痕。8.1-l5.0m為弱風化泥巖，層面產(chǎn)狀215° 8°雨季旱季鉆孔均無水 K1-3566.011.30-

7、4.2m為長石石英砂巖塊石，屬人工堆石4.25.m為崩積物，基巖碎塊占50%，粘土占50，底面有滑動擦痕。5.1-5.3m為劇強風化帶3.3-11.3m為弱風化泥巖與砂巖互層層面產(chǎn)狀240° 3°鉆孔水位雨季埋深4.9m旱季無水。 K1-7543.018.40-4.9m為崩積物基巖碎塊石占40%，粘土占60%底面有滑動擦痕1.9-9.3m為劇強風化帶； 9.3-18.4為弱微風化泥巖夾砂巖，層面產(chǎn)狀230° 6°；雨季水位埋深8.1m，旱季水位埋深8.6m。 K1-6552.020.50-8.5m為崩積物基巖碎塊石占60%，粘土占40%。底面有滑動擦痕8

8、.5-9.3m為劇強風化帶，9.3-18.4為弱微風化泥巖夾砂巖，層面產(chǎn)狀240°5°。雨季水位埋深4.8m，旱季水位埋深7.9m。K1-4558.010.60-1.8m為洪積粘土。1.8-6.3m為崩積物。未發(fā)現(xiàn)滑動面。6.3-10.6m為風化砂巖夾泥巖，層面產(chǎn)狀245° 6°雨季水位埋深零米，旱季水位埋深5.8米。 表2 巖土體物理力學性質(zhì)指標 巖性天然含水量(%)天然密度(g/cm3)顆粒密度(g/cm3)孔隙度(%)(°)C (MPa)粘土19.72.062.7637.4230.024泥巖4.82.532.7511.

9、94710.3砂巖4.12.512.6910.44518.4二、 巖村滑坡的形成機理；據(jù)調(diào)查，人工洞室開挖于1970-1980年之間，地面裂縫最早發(fā)現(xiàn)在1981年。說明是由于洞石開挖造成卸荷回彈，應力釋放進一步破壞了巖體的完整性、強度；加劇了各種外營力的活動同時開挖出砂巖堆棄在斜坡后部，導致了坡體內(nèi)局部應力集中，1981年的暴雨造成的特大水位，使滑動面抗剪性降低，導致滑體向臨空方向移動，造成后緣出現(xiàn)拉張裂縫；由于沒采取任何措施，每年雨季，水位上升和地表水進入滑體內(nèi)，造成滑面抗剪性降低，以致發(fā)展到蠕滑階段。根據(jù)以上分析：巖村滑坡變形破壞的地質(zhì)力學模式為：蠕滑拉裂。這類變形導致斜坡巖體向坡前臨空面

10、方向發(fā)生剪切蠕變，其后緣發(fā)育自坡面向深部發(fā)展的拉裂。主要發(fā)育在均質(zhì)或似均質(zhì)體斜坡中，傾內(nèi)薄層狀體坡中也可發(fā)生。一般發(fā)生在中等坡度（<40 0）斜坡中。巖村斜坡坡體物質(zhì)主要為泥巖、砂巖。坡度比為平緩。 蠕滑拉裂表現(xiàn)為一定形狀的巖體沿巖體中原有的軟面或在剪切面的蠕滑，并伴有向滑移面方向逐漸收斂的拉裂。斜坡體中的這類變形往往可于變形體的后緣直接觀測到拉裂縫，它是判斷變形的發(fā)生和進展情況的重要標志。巖村滑坡就是這種情況。 斜坡的蠕變，在坡體自重應力長期作用下發(fā)生的一種緩慢而持續(xù)的變形，這種變形包含某些局部破裂，并產(chǎn)生一些新的表生破裂面，坡體隨蠕變的發(fā)展而不斷松弛。由于斜坡后部堆積有因開挖洞室的基

11、巖大塊石，坡體自重應力增加。導致滑坡蠕變加快。 蠕滑拉裂可分為三個階段。 （1）表層蠕滑。巖層向坡下彎曲，后緣產(chǎn)生拉應力。 （2）后緣拉裂，通常造成反坡臺階。當坡體后緣發(fā)育有陡傾坡內(nèi)的軟弱結(jié)構(gòu)面時，拉裂 更容易發(fā)育，這種破裂也可能在地震或人工爆破的觸發(fā)下突然產(chǎn)生。 （3）潛在剪切面剪切擾動。隨著變進一步發(fā)展迥部剪應力集中部位可被擾動擴容，使斜坡下半部分逐漸隆起，隨著變形體開始發(fā)生轉(zhuǎn)動，后緣明顯下沉，拉裂面由開初的張開轉(zhuǎn)為漸趨閉合，裂面互錯方向與前一階段恰好相反，這些跡象預示變形進入累進性破壞階段，一旦潛在剪切面被剪斷貫通，則發(fā)展為滑坡。 巖坡村滑坡目前處于蠕滑拉裂階段，滑坡的活動已嚴重威脅經(jīng)由

12、滑坡區(qū)的主干公路的正常通車。滑坡現(xiàn)處于蠕滑階段，且在每年的雨季，位移明顯增大。所以必須得極時治理。通過對滑坡區(qū)的地形地貌、滑坡體的空間結(jié)構(gòu)、地層巖性以及自然地理條件和人為因素的綜合分析可知,該滑坡是多種因素聯(lián)合作用的產(chǎn)物。其中,地層巖性和復雜的地質(zhì)構(gòu)造背景是滑坡形成的內(nèi)在原因,水文地質(zhì)條件和人類工程活動是誘發(fā)滑坡的主導因素。其成因主要有以下四點：(1)地形的影響滑體所在位置地面傾斜度較大，致使滑體的自重多半轉(zhuǎn)化為了下滑力，只有一小部分在提供抗滑力。(2)上部加荷滑體上部常年有崩積物和人工堆石使滑體上部加荷，增大了其下滑力。(3)地下水的影響一方面，較高的地下水位增加了滑體自重，產(chǎn)生了較大的浮托

13、力；同時，地下水還極大的降低了滑帶土的強度參數(shù)另外，由于佳江從該滑坡下部經(jīng)過，可能會對此產(chǎn)生切割侵蝕作用。(4)滑帶土的工程性質(zhì)滑帶為劇烈風化帶，其巖土體強度參數(shù)較低，故是導致滑坡體滑動的一個重要原因。三、滑坡穩(wěn)定性分析3.1 參數(shù)分析表3 滑帶土抗剪強度指標實驗值 編 號峰 值 強 度殘 余 強 度f(°)Cf(KPa)r(°)Cr(KPa)116.742.8  29.823.5  39.535.7  4306.9  516.625.5  61810.8134.9

14、71935.31712.581939.11420.1916.829.4  1017.146.7  112229.4  121815.7127.9131416.7112.8142314.7104.6151721.6108.1161913.7157.3171413.511.53.418156.813.34.1（一）計算參數(shù)取值1、滑坡體容重該滑坡由堆積物及粘土組成，由巖土體物理力學性質(zhì)指標得滑坡體天然容重天然=22.9KN/m3，飽水狀態(tài)下滑坡體容重作適當增加飽和=23.7KN/m3。2、滑帶土抗剪指標（1）室內(nèi)土體直剪法根據(jù)滑帶土抗剪強

15、度指標實驗值，作了其天然狀態(tài)的殘余剪切試驗，得C=6.13Kpa，f=11.57°。表4 滑帶土樣主要物理力學指標統(tǒng)計表巖土單元指標統(tǒng)計數(shù)區(qū)間值平均值標準差變異系數(shù)統(tǒng)計修正系數(shù)標準值滑帶土內(nèi)聚力（Kpa）103.420.17.573.2310.2170.4516.13內(nèi)摩擦角（度）10101712.681.980.0980.36511.57（2）極限平衡反演分析法反演分析法是在極限平衡原理的基礎上，假定產(chǎn)生蠕滑的滑坡體處于極限平衡狀態(tài)，即滑動力和抗滑力的平衡，計算得到滑動面的綜合抗剪指標，滑坡處于蠕動擠壓階段，取穩(wěn)定系數(shù)即1.001.05，等速滑坡穩(wěn)定系數(shù)取0.981.00，加速滑坡

16、穩(wěn)定系數(shù)取0.950.98。利用上述原理對滑坡體的一條勘探剖面進行反演計算，所得結(jié)果見表5。表5 反演分析法所得滑帶土抗剪強度指標表計算剖面滑坡現(xiàn)狀及穩(wěn)定系數(shù)計算條件f（°）AA¢雨季滑坡裂縫加寬、加長，滑坡處于等速運動狀態(tài)，旱季滑坡裂縫停止變形，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定系數(shù)滑面飽合時取0.98，天然狀態(tài)時取1.35。（天然狀態(tài)）假定C=711.5（滑面飽和）假定C=57.5綜上分析，將上述兩種方法所得結(jié)果進行綜合對比，考慮不利因素影響，結(jié)合本滑坡實際情況，取天然狀態(tài)下抗剪力學強度指標：C=7Kpa，f=11.5°，滑面飽和狀態(tài)下抗剪力學強度指標：C=15Kpa，f

17、=7.5°。 分析11個條塊，經(jīng)過1：1比例在CAD中顯示(附件二)。滑帶土抗剪強度指標試驗值見表6，穩(wěn)定性計算參數(shù)見表6.表6 穩(wěn)定性計算表編號滑面傾角滑面長度/m塊體面積/m2水下面積水上面積/m2滑體重量/KN水流傾角16815.718.490.008.4964.1002689.1518.610.0018.61140.5003267.5142.600.0042.60859.1604268.2036.220.7435.48740.732552937.81231.8616.56215.304609.53286376.8052.894.9447.95951.283673711.069

18、9.5410.6688.881791.48368137.6879.5511.1468.211792.481391323.04182.3842.32140.064137.581310335.2234.188.4425.74653.7633113316.5856.045.4150.631064.3633注：水下面積單位m2 ，水流傾角單位度。3.2 穩(wěn)定性計算（一）滑坡穩(wěn)定性計算（傳遞系數(shù)法）該法適用于滑面為折線形的斜坡穩(wěn)定性計算，假設每條塊的不平衡推力平行于該滑面，考慮水壓力及動荷載效應?；路€(wěn)定性系數(shù)公式為假設：(1)將各條塊視為剛體，條塊間有剩余推力。(2)第i條塊承受第i一1塊的剩余推力，

19、方向與第i一1塊滑動面平行。計算剩余推力。利用計算公式編程求解穩(wěn)定性系數(shù) ?？紤]巖性及地下水位的變化，在分析中，將剖面劃分為11個條塊。見附件二。表7 滑坡穩(wěn)定性計算成果表計算剖面號狀 態(tài)穩(wěn)定系數(shù)11¢天然狀態(tài)Ks1.02滑面充水Ks098（二）滑坡推力計算對一條剖面采用條分法即傳遞系數(shù)法計算其天然狀態(tài)、滑面充水的滑動推力（見計算剖面圖），計算結(jié)果見表8。取天然狀態(tài)下的安全系數(shù)為1.20，滑面飽水狀態(tài)下安全系數(shù)為1.15。傳遞系數(shù)法滑坡滑坡推力公式：Fi=K Ti +yiFi-1Ni tanjIci l i¼¼¼¼（2）Fi第i塊段滑體的剩余下滑推力yi=cos（qiqi+1）sin（qiqi+1）×tgjiK滑坡推力安全系數(shù)Fi-1第i-1塊段滑體的剩余下滑推力其它符號同式（1）。當Fi0時，取Fi=0。表8 滑坡推力計算成果表剖面號11¢狀 態(tài)天然狀態(tài)滑面充水穩(wěn)定系數(shù)1.020.98安全系數(shù)1.201.15各條塊下滑推力Ei(KN/m)13582211218931692504228319527