【原】滑坡滑面參數(shù)反算、工程抗力計算示例

悠游2019 2021-01-16

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近些天，越來越多的朋友強烈要求寫一點滑坡計算的公眾號文章。故筆者結(jié)合某滑坡的處治，對滑坡的滑面參數(shù)反算、工程抗力計算進行的基本原則進行“以賽代練”式說明，供大家參考。

一、案例基本情況

某公路路塹邊坡通車營運近二十年，由于今年降雨量偏大，造成由Q2含卵石粉質(zhì)粘、粉質(zhì)砂土為主構(gòu)成的(冰水堆積體)構(gòu)成的坡體出現(xiàn)滑坡跡象?；驴偡搅考s16萬方，主軸長75m，順線路方向?qū)捈s155m，滑體平均厚約10m左右?；掳l(fā)生后，相關(guān)單位快速反壓（高約5m）和設(shè)置三排Φ168鋼管樁（長約21m進行搶險），并積極設(shè)置地表和深孔位移監(jiān)測。從現(xiàn)場看，滑坡周界明顯，前緣在中央分隔帶、1/4路寬部位出現(xiàn)貫通性裂縫。坡體地下水豐富，地下水位位于地表以下3~19m,滲流嚴(yán)重。

圖1 滑坡航拍全景圖

圖2 坡腳反壓與擋墻后部微型樁應(yīng)急工程

工程永久處治方案設(shè)計時，技術(shù)人員經(jīng)反算采用的滑面c=18KPa,Φ=15.2度。對應(yīng)采用控制性暴雨工況下安全系數(shù)為1.15時的滑體下滑力為704.53KN/m，而在坡腳擋墻后部擬設(shè)置抗滑樁部位的滑坡推力為1773.6KN/m。造成擬采用的工程規(guī)模偏大。即方案一在擋墻后部設(shè)置2.5×3.5×30m@5.0m矩形抗滑樁，工程造價A元，工期為B月；方案二在擋墻后部設(shè)置兩排Φ2.2m@5.0m、排距5.5m、長26和31m的椅式圓形抗滑樁，工程造價1.29A元，工期為0.5月。

圖3 方案一工程地質(zhì)斷面圖

圖4 方案二工程地質(zhì)斷面圖

咨詢期間，筆者認(rèn)為滑面反算參數(shù)和下滑力與推力存在一定的誤差，造成工程處治方案出現(xiàn)偏差，故對其進行校核。

二、計算復(fù)核

1、計算原則

1）依據(jù)滑坡后緣、前緣，以及中部的深孔位移監(jiān)測，結(jié)合圓弧搜索法確定的滑面基本可行，但依據(jù)滑坡的特征，應(yīng)采用手工勾給的折線法滑面進行校核。

2）滑面參數(shù)反算應(yīng)取原坡體形態(tài)進行，即應(yīng)取應(yīng)急工程實施以前的形態(tài)；而推力計算應(yīng)考慮應(yīng)急工程實施中所采取的三排微型樁工程所提供的抗力（不考慮反壓所提供的抗力，畢竟將來要清除）。

3）滑坡前緣存在兩個潛在剪出口，故滑面參數(shù)反算應(yīng)分別依據(jù)這兩個滑面的抗剪力計算核查，并與既有擋墻部位的土壓力計算核查進行比選，取最不利為滑面參數(shù)。

同樣，應(yīng)依據(jù)相對應(yīng)的參數(shù)反算模型計算滑坡原下滑力或擬設(shè)樁位處的滑坡推力，以及樁前抗力的計算。

4）滑面參數(shù)反算本質(zhì)為主滑段的滑面參數(shù)反算，而非全斷面的滑面參數(shù)平均反算。也就是說，應(yīng)在反算前依據(jù)滑坡后部牽引段的主動破裂形態(tài)、前部抗滑段的被動破裂形態(tài)特征，分別求出相應(yīng)的滑面c、Φ求出后，方可代入傳遞系數(shù)法反算主滑段的滑面參數(shù)。

5）滑坡發(fā)生后，滑坡周界基本貫通并整體微滑，故滑坡的整體穩(wěn)定系數(shù)可取0.99，用于參數(shù)反算。

6）本次水毀邊坡發(fā)生滑坡，故依據(jù)現(xiàn)狀反算所得的滑面參數(shù)為暴雨工況下的滑面參數(shù)。

2、滑面參數(shù)復(fù)核

1）筆者依據(jù)滑坡前后緣裂縫、中部的控制性深孔位移提供的滑面位置，結(jié)合圓弧搜索法滑面和地質(zhì)條件，采用折線法手工勾給滑面用于反算。

圖5 滑面參數(shù)反算模型

2）以中央分隔帶處的剪出口反算

根據(jù)以計算原則所反算的主滑段參數(shù)：c=15KPa，Φ=16.7度

3）以1/4路面處的剪出口反算

根據(jù)以計算原則所反算的主滑段參數(shù)：c=15KPa，Φ=17.83度

以上計算反映的參數(shù)，也基本符合中央分隔帶變形較1/4路面裂縫更為貫通和發(fā)育的特點。

綜上，主滑段參數(shù)：c=15KPa，Φ=16.7度

3、滑坡下滑力與推力復(fù)核

1）擬設(shè)支擋工程（應(yīng)急工程微型樁后部）處的滑坡推力計算如下（依據(jù)控制性的暴雨工況計算）

故擬設(shè)支擋工程部位的滑坡推力為127.32T/m(1273.2KN/m)。

2）應(yīng)急工程設(shè)置三排Φ168鋼管樁（壁厚1.2cm），雖然其結(jié)構(gòu)可提供的抗剪力可達1800KN/m，但鋼管樁位于到坡體巖土體力學(xué)性質(zhì)較差的地層中，故其能提供的抗力應(yīng)以該地層注漿后所能提供的錨固力為依據(jù)。根據(jù)分析，三排微型樁所能提供的抗力宜為600KN/m（也就是說，應(yīng)急工程所采用的鋼管樁結(jié)構(gòu)偏于保守，而宜結(jié)合地層條件適當(dāng)減小其規(guī)格）

3）從計算表中看，抗滑段的抗力為43.4T/m(434KN/m)，而該處的靜止土壓力為為12.3T/m(123KN/m)，故取最小值作為支擋工程前部的抗力，即12.3T/m(123KN/m)。

綜上，永久工程擬設(shè)支擋工程所需要抵擋的下滑力為127.32-60-12.3=55T/m（550KN/m）。這與技術(shù)人員擬采用的擬設(shè)支擋工程的滑坡推力為1773.6KN/m相差了3.22倍，故造成永久處治方案偏大。

后話：

故在方案審查時，筆者建議：

1）在微型樁、既有擋墻和微型后部坡體設(shè)置錨索工程對滑坡進行加固?？紤]到應(yīng)急工程采用的微型樁鉆機為Φ180鉆頭，故建議采用該型號鉆頭設(shè)置錨索，從而提高坡體較差地質(zhì)條件下的錨索錨固力。

2）錨索方案宜調(diào)整為在應(yīng)急微型樁前后兩側(cè)增設(shè)同樣型號鋼管樁（樁間距可根據(jù)計算適當(dāng)調(diào)整）、且后期施做的微型由于距基巖面只有2~3m，故宜將微型樁進入基巖設(shè)置。繼而在連接成為整體的微型樁頂筏板上設(shè)置錨索工程，與應(yīng)急開挖邊坡部位設(shè)置的面板式錨索工程共同實現(xiàn)滑坡的有效加固。

2）在上部村道處設(shè)置修補邊溝，防止暴雨時大量地表水沿村道破損邊溝下滲入滑體。

3）在滲水嚴(yán)重的坡腳擋墻部位和村道內(nèi)側(cè)各一排設(shè)置長約30m的仰斜排水孔，有效降低坡體地下水位。