经常做滑坡勘察设计的同行,都非常熟悉,滑坡推力及稳定性系数的计算,离不开滑坡抗剪参数的选取。通常取得抗剪强度指标的方法有仪器测定法、反算法和经验数据对比法。由于滑带岩土介质的多样性,成因、成分和结果的复杂性和不均匀性,以及强度随外界因素变化的可变性,加之滑动过程本身多样性和复杂性,使仪器测定法很难准确模拟滑带岩土的实际受力状态和变化过程,因此,试验数据很难直接用于计算。在我们实际工作中,多采用以反算为主,参考试验数据和经验指标的综合方法。今天我将谈谈我在实际工作中,使用反算法时,对滑坡稳定系数取值的理解及应用。
反算法可分为恢复山体平衡和不恢复山体平衡两种情况。恢复山体平衡法使用于近期滑动过的滑坡,而且可以恢复滑动瞬间的形状,我们认为其处于平衡状态,反算时其稳定系数取1当然合适。但是,在我所遇到的滑坡勘察中,古滑坡或老滑坡较多,恢复其原始地ò非常困难,因此,我们一般根据滑坡所处的发育阶段(定性分析),判断当前相应的稳定性,给出一个稳定性系数,假定一个参数,用现有的一个断面反算,或利用二个断面联立进行反算,其公式在此我就不列举。如何判断其稳定性和所处的发育阶段其实是摆在我们面前的首要问题,我查阅了部分书籍及论文,其对滑坡的发展划分阶段及稳定系数取值的阐述均有所不同,使我在反算时,取滑坡稳定系数,产生了困惑。现将我查阅的资料分述如下:
1、《铁·工程不良地质勘查规程》中将滑坡发育阶段分为三阶段,见表1.1。这本规范是铁老大所编,应该是比较权威的,其表中滑坡主要标志的描述非常详细,值得借鉴,但其对各阶段的稳定系数的取值叙述的较为模糊,并û给出一个确定的区间。见下表。
阶段 |
判别式 |
主要标志 |
蠕动阶段 |
Ks1>Ks≥1 |
斜坡面上出现不连续裂缝,局部有¡起,错台或向坡下微量移动现象。在蠕动、挤压剧烈地段,可见垂直裂缝或呈弧形展布的裂缝并有局部的小规模坍塌。 |
滑动阶段 |
Ks<1 |
滑坡周界已形成,主裂缝贯通,错台清晰,滑动面已形成。滑坡体沿滑动面缓慢或快速整体向坡下移动。滑坡后缘张裂缝逐渐加宽,水塘、泉水突然干涸或浑浊;滑坡前部鼓胀突起,有坍塌现象;坡角有全水、湿地出¶;坡面上生长的树木歪斜。 |
稳定阶段 |
Ks>Ks1 |
滑坡体坡面平缓、滑坡舌伸入阶地,滑坡受挤压逐渐密实。坡面上的裂缝、错台多被充填或消失,坡面生长植被或辟为耕地。 |
注:Ks1是滑坡稳定安全系数,根据研究程度及其对工程的影响确定。
2、郑颖人、陈祖煜、王恭先等编著的《边坡与滑坡工程治理》中,将滑坡变形阶段划分为5个阶段,分别为蠕动阶段,挤压阶段,滑动阶段,剧滑阶段和稳定阶段,和一般教材上划分类似,该书详细描述了各阶段时滑动带、后缘、前缘、两侧及滑坡体的特征情况,还给出了不同阶段对应的稳定状态,浅显易懂,非常直观,但是稳定系数取值范Χ较大。详见该书P25页。
3、在一般教材书上,将滑坡变形阶段划分为五个阶段,蠕动阶段、挤压阶段、滑动阶段、大滑动阶段和固结阶段,蠕动挤压阶段Fs=1.01~1.05,等速滑动阶段,FS=0.97~1.00,加速滑动阶段Fs=0.95~0.98,但是这几个阶段的判断,û有给出详细的描述。
4、一本δ颁布的《滑坡防治设计细则》中这样介绍的,反算滑坡滑带岩土抗剪强度指标时,应根据滑坡地裂缝出现的类型、部λ和过程,判断滑坡所处的滑动阶段,遵循下列原则确定滑坡稳定系数。 ①滑坡处于蠕动挤压变形阶段时,滑坡稳定系数可取1.0~1.05。②滑坡处于正在匀速滑动或时滑时停阶段时,滑坡稳定系数可取0.98~1.0。③滑坡处于剧烈滑动阶段时,滑坡稳定系数可取0.95~0.98。④ 滑坡处于滑舌停止移动至全滑坡固结下地裂缝闭合的固结阶段时,滑坡稳定系数可取1.05~1.15。但是这几个阶段的判断,仍û有给出详细的描述。
5、郑颖人所著的《有限元极限分析法及其在边坡中的应用》中,将滑坡变形破坏阶段划分为四个阶段,分别为稳定状态、弱变形状态、强变形状态和临滑状态。该书是在《边坡与滑坡工程治理》对滑坡阶段划分的基础上,从地质变形、λ移速率监测和坡体稳定性定量分析三个方面,提出的滑坡的四阶段演化过程。见下表或详见该书P286。
变形阶段 |
稳定 状态 |
弱变形状态 |
强变形状态 |
临滑状态 |
变形速度 |
零速度 |
等速变形 |
加速变形 |
剧速变形 |
稳定安全 系数 |
>1.10 |
1.10~1.04 |
1.04~1.01 |
1.01~1.00 |
现 场 观 察 指 标 |
边(滑)坡体及其上面的建筑物均无明显变形,无地裂缝 |
主滑带剪应力超过其抗剪强度发生蠕动,裂缝逐渐扩大并使牵引段发生拉裂; 边(滑)坡体无明显变形;边(滑)坡后缘地表或建筑物上出现一条或数条地裂缝,由断续分布而逐渐贯通;滑坡两侧、滑坡前缘均无明显变形或滑坡两侧出现羽状裂缝。坡体中上部出现下沉、下错等现象。 |
主滑段和牵引段滑面形成,滑体沿其下滑推挤抗滑段,抗滑段滑带逐渐形成;坡体中、上部下沉并向前移动,下部受挤压而抬升,变松。后缘主拉裂缝贯通,加宽,外侧下错,并向两侧延长;边坡两侧中、上部有羽状裂缝出现并变宽,两侧剪切裂缝向抗滑段延伸;前缘地面有局部¡起,先出现平行滑动方向的放射状裂缝再出现垂直滑动方向的鼓胀裂缝,有时有坍塌,泉水增多或减少 |
滑体开始整体向下滑移,重心逐渐降低;抗滑段滑面贯通,从地面剪出,整个滑动面贯通,滑坡整体滑移 后缘裂缝增多,加宽,地面下陷,滑坡壁增高,建筑物倾斜;两侧裂缝与后缘张裂缝及前缘剪出口裂缝完全贯通,两侧壁出现;前缘坍塌明显,泉水增多并混浊,剪出口附近出现鼓丘 |
综合以上五份资料,我个人觉得郑院士所著的《有限元极限分析法及其在边坡中的应用》中所述的滑坡阶段划分较为合理,比《边坡与滑坡工程治理》中划分的更细致,并且把各阶段滑坡的变形特征做了定性的描述,包括现场观察指标和监测数据指标,这样不仅为我们现场调查判断提供了比较完整的理论依据,去更加清晰地分析滑坡形成机制及演化,而且能够提供各阶段所对应的滑坡稳定系数。
当然,可能还有其它的滑坡阶段划分方案,由于资料源有限,本人只能罗列这ô多,最后,希望这些资料对滑坡勘察设计的同行有一定的帮助。