工程地質(zhì)分析原理課程設(shè)計(jì)-滑坡形成機(jī)理及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

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(jī)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(jì)算-8四、 滑坡防治措施及方案-10參考文獻(xiàn)-11巖村滑坡形成機(jī)理及穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 班【摘要】 在介紹了巖村滑坡地質(zhì)概況的基礎(chǔ)上分析滑坡的形成機(jī)理并采用傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析；判斷巖村滑坡處于危險(xiǎn)期，并提出相應(yīng)的防治治措施及方案?！娟P(guān)鍵詞】傳遞系數(shù)法；穩(wěn)定性分析；巖村滑坡；危險(xiǎn)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(zhǎng)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(jì)建設(shè)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(jìn)，高層建筑逐漸增多。但與此同時(shí)滑坡災(zāi)害事件也日趨嚴(yán)重，巖村滑坡就是災(zāi)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(zhǎng)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(dá)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(dá)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(dá)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(fù)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(wú)明顯的斷裂構(gòu)造，優(yōu)勢(shì)節(jié)理產(chǎn)狀：75°82°；346°81°，263°85°。基巖地層為侏羅系（J25）泥巖砂巖互層，為內(nèi)陸河潮沉積，呈紫紅色。相對(duì)堅(jiān)硬的砂巖組成了滑坡區(qū)的上部平臺(tái)

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(fēng)化粘土組成，厚度分布特點(diǎn)是斜坡上部薄，中前部相對(duì)較厚。人工堆石為近期在砂巖體中開(kāi)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(tái)，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(duì)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(jiàn)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(yùn)動(dòng)不強(qiáng)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?yàn)镹W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(yán)重影響。據(jù)調(diào)查，人工洞室開(kāi)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(dá)百年一遇特大水位。目前，滑坡的活動(dòng)已嚴(yán)重威脅經(jīng)由滑坡區(qū)的主干公路的正常通車(chē)?；卢F(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(hào)孔口標(biāo)高（m）孔深（m）地質(zhì)描述及水位觀測(cè)K1-1581015.00-7.9m為長(zhǎng)石石英砂巖塊石屬人工堆石7.9-8.1m為劇風(fēng)化帶，可塑狀土，見(jiàn)有滑動(dòng)擦痕。8.1-l5.0m為弱風(fēng)化泥巖，層面產(chǎn)狀215° 8°雨季旱季鉆孔均無(wú)水 K1-3566.011.30-

7、4.2m為長(zhǎng)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(dòng)擦痕。5.1-5.3m為劇強(qiáng)風(fēng)化帶3.3-11.3m為弱風(fēng)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(wú)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(dòng)擦痕1.9-9.3m為劇強(qiáng)風(fēng)化帶； 9.3-18.4為弱微風(fēng)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(dòng)擦痕8

8、.5-9.3m為劇強(qiáng)風(fēng)化帶，9.3-18.4為弱微風(fēng)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(dòng)面。6.3-10.6m為風(fēng)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(xué)性質(zhì)指標(biāo) 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(jī)理；據(jù)調(diào)查，人工洞室開(kāi)挖于1970-1980年之間，地面裂縫最早發(fā)現(xiàn)在1981年。說(shuō)明是由于洞石開(kāi)挖造成卸荷回彈，應(yīng)力釋放進(jìn)一步破壞了巖體的完整性、強(qiáng)度；加劇了各種外營(yíng)力的活動(dòng)同時(shí)開(kāi)挖出砂巖堆棄在斜坡后部，導(dǎo)致了坡體內(nèi)局部應(yīng)力集中，1981年的暴雨造成的特大水位，使滑動(dòng)面抗剪性降低，導(dǎo)致滑體向臨空方向移動(dòng)，造成后緣出現(xiàn)拉張裂縫；由于沒(méi)采取任何措施，每年雨季，水位上升和地表水進(jìn)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(xué)模式為：蠕滑拉裂。這類(lèi)變形導(dǎo)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(lèi)變形往往可于變形體的后緣直接觀測(cè)到拉裂縫，它是判斷變形的發(fā)生和進(jìn)展情況的重要標(biāo)志。巖村滑坡就是這種情況。 斜坡的蠕變，在坡體自重應(yīng)力長(zhǎng)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(kāi)挖洞室的基

11、巖大塊石，坡體自重應(yīng)力增加。導(dǎo)致滑坡蠕變加快。 蠕滑拉裂可分為三個(gè)階段。 （1）表層蠕滑。巖層向坡下彎曲，后緣產(chǎn)生拉應(yīng)力。 （2）后緣拉裂，通常造成反坡臺(tái)階。當(dāng)坡體后緣發(fā)育有陡傾坡內(nèi)的軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí)，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(dòng)。隨著變進(jìn)一步發(fā)展迥部剪應(yīng)力集中部位可被擾動(dòng)擴(kuò)容，使斜坡下半部分逐漸隆起，隨著變形體開(kāi)始發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，后緣明顯下沉，拉裂面由開(kāi)初的張開(kāi)轉(zhuǎn)為漸趨閉合，裂面互錯(cuò)方向與前一階段恰好相反，這些跡象預(yù)示變形進(jìn)入累進(jìn)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(dòng)已嚴(yán)重威脅經(jīng)由

12、滑坡區(qū)的主干公路的正常通車(chē)。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(shí)治理。通過(guò)對(duì)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?xiàng)l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(fù)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(lèi)工程活動(dòng)是誘發(fā)滑坡的主導(dǎo)因素。其成因主要有以下四點(diǎn)：(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(shí)，地下水還極大的降低了滑帶土的強(qiáng)度參數(shù)另外，由于佳江從該滑坡下部經(jīng)過(guò)，可能會(huì)對(duì)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(fēng)化帶，其巖土體強(qiáng)度參數(shù)較低，故是導(dǎo)致滑坡體滑動(dòng)的一個(gè)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(qiáng)度指標(biāo)實(shí)驗(yàn)值 編 號(hào)峰 值 強(qiáng) 度殘 余 強(qiáng) 度f(wàn)(°)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(jì)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(xué)性質(zhì)指標(biāo)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(dāng)增加飽和=23.7KN/m3。2、滑帶土抗剪指標(biāo)（1）室內(nèi)土體直剪法根據(jù)滑帶土抗剪強(qiáng)

15、度指標(biāo)實(shí)驗(yàn)值，作了其天然狀態(tài)的殘余剪切試驗(yàn)，得C=6.13Kpa，f=11.57°。表4 滑帶土樣主要物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表巖土單元指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)區(qū)間值平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)上，假定產(chǎn)生蠕滑的滑坡體處于極限平衡狀態(tài)，即滑動(dòng)力和抗滑力的平衡，計(jì)算得到滑動(dòng)面的綜合抗剪指標(biāo)，滑坡處于蠕動(dòng)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(duì)滑坡體的一條勘探剖面進(jìn)行反演計(jì)算，所得結(jié)果見(jiàn)表5。表5 反演分析法所得滑帶土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)表計(jì)算剖面滑坡現(xiàn)狀及穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算條件f（°）AA¢雨季滑坡裂縫加寬、加長(zhǎng)，滑坡處于等速運(yùn)動(dòng)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(shí)取0.98，天然狀態(tài)時(shí)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(jìn)行綜合對(duì)比，考慮不利因素影響，結(jié)合本滑坡實(shí)際情況，取天然狀態(tài)下抗剪力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)：C=7Kpa，f=11.5°，滑面飽和狀態(tài)下抗剪力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)：C=15Kpa，f

17、=7.5°。 分析11個(gè)條塊，經(jīng)過(guò)1：1比例在CAD中顯示(附件二)?；瑤量辜魪?qiáng)度指標(biāo)試驗(yàn)值見(jiàn)表6，穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表6.表6 穩(wěn)定性計(jì)算表編號(hào)滑面傾角滑面長(zhǎng)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(jì)算（一）滑坡穩(wěn)定性計(jì)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(jì)算，假設(shè)每條塊的不平衡推力平行于該滑面，考慮水壓力及動(dòng)荷載效應(yīng)?；路€(wěn)定性系數(shù)公式為假設(shè)：(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(dòng)面平行。計(jì)算剩余推力。利用計(jì)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(gè)條塊。見(jiàn)附件二。表7 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表計(jì)算剖面號(hào)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(jì)算對(duì)一條剖面采用條分法即傳遞系數(shù)法計(jì)算其天然狀態(tài)、滑面充水的滑動(dòng)推力（見(jiàn)計(jì)算剖面圖），計(jì)算結(jié)果見(jiàn)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(hào)同式（1）。當(dāng)Fi0時(shí)，取Fi=0。表8 滑坡推力計(jì)算成果表剖面號(hào)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