孫明祥

(江門市勘測院有限公司，廣東 江門　529000)

1　緒　論

滑坡是巖土變形中規(guī)模大、數(shù)量多、危害嚴重、性質(zhì)比較復(fù)雜且具有一定規(guī)律的不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。它同崩塌、泥石流一樣是山區(qū)常見的自然災(zāi)害。滑坡是指在一定自然條件下斜坡部分巖土，在重力作用下，由于自然及人為等因素的影響，沿著一定的軟弱面或帶整體、緩慢(有時也是急劇)的以水平位移為主的變形現(xiàn)象。斜坡的這種變形現(xiàn)象，輕則損壞建筑和生活設(shè)施；重則掩埋村鎮(zhèn)、摧毀廠礦、中斷交通、堵塞江河、破壞農(nóng)田等，常給國家建設(shè)和人民生命財產(chǎn)造成嚴重損失。全國約有1/3的滑坡災(zāi)害發(fā)生于黃土地區(qū)[1]，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國僅陜西省就已經(jīng)發(fā)生黃土滑坡 1 131處[2，3，4]。表1列舉了我國陜西地區(qū)較大滑坡災(zāi)害的實例，從中可看出其危害的嚴重性，所以，把滑坡作為一個工程地質(zhì)問題和自然災(zāi)害來研究，其學(xué)術(shù)和經(jīng)濟意義是十分顯著的。

我國陜西地區(qū)較大滑坡災(zāi)害的實例[5]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1

2　研究區(qū)的滑坡災(zāi)害

本文以陜北地區(qū)銅川～黃陵段(以下簡稱“銅黃段”)公路沿線滑坡作為研究對象，據(jù)統(tǒng)計銅黃段公路穿越古滑坡約20處，滑坡段路線長度約 9 km，占路線全長9%。銅黃段30處工程滑坡，除6處小規(guī)?；峦猓溆喔魈幘M行了詳細工程地質(zhì)勘查工作。針對各個滑坡不同的形成機制和自身特點，均提出具有針對性的治理方案。治理措施中采用了抗滑擋墻、滲溝、抗滑樁、錨索抗滑樁、錨索框架梁、錨索肋板等抗滑措施，以及預(yù)應(yīng)力錨桿、與噴射混凝土、混凝土板聯(lián)合等其他工程措施。

由此可見，滑坡給人類活動的各個方面造成的損失是極為嚴重的。隨著人們對這一不良自然地質(zhì)現(xiàn)象的規(guī)律性認識逐漸深化，治理滑坡災(zāi)害的能力也在不斷提高。近30年來，我國和其他國家一樣，在防災(zāi)害方面做了大量工作，取得許多成功經(jīng)驗，也吸取了許多失敗的教訓(xùn)。但是經(jīng)濟開發(fā)和人類活動的要求相比，滑坡所造成的損失并不能完全加以控制。對不同地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的滑坡，其作用機理的研究、預(yù)防和控制滑坡產(chǎn)生的研究，都還處于不成熟的定性階段，至于定量的研究成果更少。

為了防患未然，最大限度地避免或減少滑坡災(zāi)害給人類活動和生命財產(chǎn)造成的損失，必須加強滑坡從定性到定量的研究，探索不同類型滑坡的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，有效地預(yù)防和控制滑坡的產(chǎn)生，并做好滑坡整治和養(yǎng)護工作。

3　滑坡分布規(guī)律及類型

滑坡，作為一種自然或工程地質(zhì)現(xiàn)象，和其他事物一樣，有其發(fā)生、發(fā)展和消亡的完整過程。從不同的角度，不同的目的和其受力狀態(tài)分類的方法也是不同的，不同的受力模式和狀態(tài)，表現(xiàn)出不同的變形形跡，認識了這一點，就可以根據(jù)現(xiàn)場的形跡調(diào)查，判斷出滑坡的性質(zhì)、發(fā)育階段和穩(wěn)定狀態(tài)。由于滑坡種類繁多，性質(zhì)復(fù)雜，為了便于研究和防治，國外一些學(xué)者提出不同的分類方案，這些分類方案不盡適合我國黃土地區(qū)滑坡的實際情況。

本文根據(jù)多年實際滑坡的調(diào)查資料，根據(jù)各類滑坡的特征及發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，將其劃分為黃土層內(nèi)滑坡、黃土-基巖接觸面滑坡和混合型滑坡3種基本類型，如表2所示。

滑坡分類表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2

圖1　馮家河地質(zhì)剖面圖

圖2　陜西藍田任家灣黃土接觸面滑坡剖面圖

圖3　甘肅永靖黑方臺混合型滑坡剖面圖

4　典型滑坡實例穩(wěn)定性及可靠性計算

滑坡穩(wěn)定性判斷是防治滑坡的關(guān)鍵問題之一，國內(nèi)外學(xué)術(shù)和工程技術(shù)人員曾對此進行過大量的調(diào)查研究。基于滑坡是以地質(zhì)為基礎(chǔ)的巖土力學(xué)問題，我們根據(jù)長期的研究、實踐將判定滑坡穩(wěn)定性的方法歸納為以下幾個方面：即地貌形態(tài)演變、地質(zhì)條件對比、滑動因素變動、滑動跡象及其發(fā)展、山體平衡核算、滑坡穩(wěn)定性計算、坡腳(基底)應(yīng)力與巖土強度對比、結(jié)構(gòu)物及巖土強度比擬計算，統(tǒng)稱為工程地質(zhì)比擬法。前四個方面是通過自然條件和作用因素及其變化的對比判斷滑坡的穩(wěn)定性，后四個方面則是用各種力學(xué)方法計算出滑坡穩(wěn)定性在數(shù)量上的界限，每一方面都可以單獨使用。本文以川口滑坡破壞概率計算為例，采用傳遞系數(shù)法，作為計算穩(wěn)定性及可靠度的模型，建立極限狀態(tài)方程。本次模擬擬定N=5 000。根據(jù)N個穩(wěn)定系數(shù)值，統(tǒng)計出穩(wěn)定系數(shù)z≤1的樣本數(shù)，利用公式估算其破壞概率Pf=42.45%。取置信度a=0.05，結(jié)合函數(shù)關(guān)系，當取c為正態(tài)分布，φ為正態(tài)分布時，穩(wěn)定系數(shù)的概率分布近似符合正態(tài)分布函數(shù)，如圖4所示；破壞概率也是隨機變量c、φ的函數(shù)，與穩(wěn)定系數(shù)z一樣，當N足夠大時，也近似符合正態(tài)分布函數(shù)。因此，對破壞概率的均值和標準差進行置信度為0.05的區(qū)間估計。隨著模擬次數(shù)的增大，無論是采用均值估計還是標準差估計，其區(qū)間寬度均隨模擬次數(shù)的增加而呈減小的趨勢，波動趨于穩(wěn)定，隨著N的增加，趨勢趨于收斂，精度將提高。將模擬次數(shù)和破壞概率繪制如圖5所示。由圖可見，隨著模擬次數(shù)N的增大，破壞概率逐漸趨于平緩穩(wěn)定，當N小于4000時破壞概率波動較大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，當N大于4 000時，破壞概率變化不大，逐漸趨于穩(wěn)定，故本文選擇N=5 000是合理的。

圖4　川口滑坡穩(wěn)定系數(shù)頻數(shù)分布直方圖

圖5　模擬次數(shù)N的變化

在川口滑坡以反復(fù)抗剪強度指標計算得穩(wěn)定系數(shù)為1.011時，為極限狀態(tài)，有近42%的破壞可能性。按傳統(tǒng)的定值方法判斷，該滑坡穩(wěn)定性較差，依據(jù)破壞概率的大小可以將滑坡分5個等級[6]，如表3所示，屬于中等危險。而采用飽和快剪強度指標計算得穩(wěn)定系數(shù)為1.62，破壞概率僅5%，為極低危險滑坡。由此可見，即使采用破壞概率判別標準，參數(shù)的確定仍然非常重要。

破壞概率判別　　　　　　　　　　　表3

由計算分析知，當不考慮滑帶土強度參數(shù)的變異性時，用定值方法計算出的滑坡剖面的穩(wěn)定系數(shù)為1.011，滑坡為不穩(wěn)定狀態(tài)，當采用可靠性分析時，滑坡是基本穩(wěn)定的。當穩(wěn)定系數(shù)一定時，破壞概率的值與極限狀態(tài)方程的各參數(shù)密切相關(guān)。如果各參數(shù)發(fā)生變化，則破壞概率也將變化。下面研究川口滑坡剖面，主要討論黃土滑坡滑帶土的變異性對可靠性評價的影響。圖6為按c、φ的變異系數(shù)與破壞概率的關(guān)系點成圖，基本有以下特點：

圖6　變異系數(shù)和破壞概率的關(guān)系

(1)隨著變異系數(shù)的增大，破壞概率也隨之增大，φ的變異系數(shù)不變，而c的變異系數(shù)變化時，破壞概率隨穩(wěn)定系數(shù)變化較小，當c的變異系數(shù)不變而φ的變異系數(shù)變化時，破壞概率隨穩(wěn)定系數(shù)的均值變化較大。

(2)當穩(wěn)定系數(shù)接近于1時，破壞概率在50%左右，且隨參數(shù)變異系數(shù)的變化破壞概率變化幅度較小。根據(jù)袁曉蕾[7]討論結(jié)果，當穩(wěn)定系數(shù)增大，參數(shù)變異系數(shù)的變化對破壞概率的影響極其顯著。但穩(wěn)定系數(shù)極大時，參數(shù)變異系數(shù)的變化對破壞概率的影響又較低。

5　結(jié)　論

(1)通過對大量滑坡調(diào)查及前人資料歸納總結(jié)的結(jié)果表明，黃土滑坡給人類生命財產(chǎn)造成了巨大危害，因此由黃土滑坡引起的工程地質(zhì)問題必須得到重視并且提出合理的治理措施。

(2)通過對滑坡調(diào)查統(tǒng)計表明，黃土滑坡的空間分布體現(xiàn)了其在宏觀分布上的成群性和成帶性分布的特點；根據(jù)黃土滑坡受力模式、受力形態(tài)和變形形跡將黃土滑坡分為黃土層內(nèi)滑坡、黃土-基巖接觸面滑坡和混合型滑坡3種類型。

(3)建立了基于傳遞系數(shù)法的滑坡可靠性分析模型，以川口滑坡為例，對其可靠性的規(guī)律進行了探討，得出了土性參數(shù)的變異性、穩(wěn)定系數(shù)和破壞概率是有內(nèi)在聯(lián)系的，模擬次數(shù)越大，計算的破壞概率精度越高；隨機變量的均值和標準差估計對破壞概率計算的影響是明顯的，破壞概率對滑帶土的強度取值較敏感。

(4)本文對滑坡穩(wěn)定性的研究為今后滑坡治理積累經(jīng)驗和進行技術(shù)儲備，并解決了滑坡治理設(shè)計參數(shù)選定的難題。