朱常俠

中化地質(zhì)礦山總局明達(dá)海洋工程有限公司，北京 100013

中國(guó)自改革開放以來，積極的對(duì)外開放政策促進(jìn)了邊境貿(mào)易的發(fā)展和興旺，邊境貿(mào)易逐步發(fā)展成為中國(guó)邊境省份沿邊開放的重要特色經(jīng)濟(jì)，其不僅在加強(qiáng)國(guó)與國(guó)間邊民聯(lián)系、增進(jìn)與毗鄰國(guó)家的友誼和互信、促進(jìn)邊境穩(wěn)定和睦鄰合作等方面發(fā)揮著不可替代的作用，還有效地促進(jìn)了邊境鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，在邊境鄉(xiāng)村脫貧致富、勞動(dòng)就業(yè)、興邊富民等方面發(fā)揮著重要作用[1-3]。

邊民互市是邊境貿(mào)易的重要場(chǎng)所，目前云南邊陲共有105 個(gè)邊民互市市場(chǎng)，其中大部分建設(shè)場(chǎng)地為斜（邊）坡場(chǎng)地，斜（邊）坡地質(zhì)災(zāi)害往往對(duì)邊民互市市場(chǎng)構(gòu)成一定威脅，如麻栗坡縣楊萬鄉(xiāng)長(zhǎng)田村358 號(hào)界邊貿(mào)互市市場(chǎng)建設(shè)場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)發(fā)育滑坡5 處和不穩(wěn)定斜坡2 處，對(duì)長(zhǎng)田村邊民互市市場(chǎng)及1650 人（其中常駐人口550 人，流動(dòng)人口1100 人以上）構(gòu)成嚴(yán)重威脅，涉及固定資產(chǎn)約1600 萬元[3-4]，滑坡地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生，后果十分嚴(yán)重，確有必要進(jìn)行邊民互市市場(chǎng)建設(shè)場(chǎng)地斜（邊）坡地質(zhì)災(zāi)害排查和防治。

1 材料與方法

1.1 建設(shè)場(chǎng)地的基本情況

1.1.1 場(chǎng)地位置及其地形地貌特征

長(zhǎng)田村358 號(hào)界中越邊民互市市場(chǎng)（始建于2005 年9 月，2009 年9 月正式投入運(yùn)營(yíng)）位于中國(guó)云南省文州市楊萬鄉(xiāng)東北部者陰山腳下，西距麻栗坡縣楊萬鄉(xiāng)政府駐地20km，南距中越南邊境線約2km（圖1）。

場(chǎng)地原為自然斜坡，總體東南高，西北最低。西北最低處高程為925m。東南鄰一條北東-西南走向的山梁（梁頂平緩，海拔高度1020m，寬度20～50m，以荒草地為主，局部基巖出露），山梁東南側(cè)緊鄰越南。經(jīng)挖填平整而呈斜坡-陡坎狀建設(shè)場(chǎng)地，地面高程970～977m，比東南側(cè)梁頂?shù)?5～45m。場(chǎng)地西北-東南向?qū)挾燃s50～90m，東北-西南向長(zhǎng)度約1000m，為市場(chǎng)建筑物布置區(qū)。

建設(shè)場(chǎng)地東南（上游方向）緊鄰一組合型斜坡，自西北向東南方向劃分為三段：西北段下游為工程邊坡，坡度60°，高5～15m，坡腳距商鋪2～5m；上游為自然緩坡，坡寬5～15m；中段工程邊坡近垂直，長(zhǎng)300m，高5～10m，邊頂距脊頂10～30m，坡頂以上自然緩坡坡度5°～15°，荒草地為主，垂坡下面為一斜坡，坡度15°～30°，寬2～10m，多為村民菜地，斜坡坡腳處為一漿砌石擋土墻（高度2.5～3.0m，頂寬0.6m，背坡垂直，面坡1∶0.1），擋墻下方為市場(chǎng)商鋪區(qū)。西南段局部呈陡坎狀，坎高0.5～3m，坎頂距梁頂約50m，坎頂以下為坡度約為25°的自然斜坡，陡坎下方與市場(chǎng)間斜坡坡度約20°，局部修建擋墻，擋墻高1.8m，面坡、背坡均垂直。

圖1 場(chǎng)地位置與地形地貌圖[4]Fig.1 Map of site location and topography

建筑場(chǎng)地西北（下游方向）斜坡坡度20°～30°，局部為棄填土堆積而成的邊坡，植被稀疏，水土流失嚴(yán)重，沖溝發(fā)育。棄填土堆積區(qū)外圍以林地為主。斜坡區(qū)頂部由于地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)，呈陡坎狀，坎高1～3m。

1.1.2 建設(shè)場(chǎng)地不穩(wěn)定斜（邊）坡及滑坡發(fā)育情況

因建設(shè)場(chǎng)地平整開挖而造成斜（邊）坡7處失穩(wěn)，其中滑坡5 處（圖1）[4]。其中，在場(chǎng)地的西北斜（邊）坡發(fā)育2 個(gè)滑坡（H1、H2）和1 個(gè)不穩(wěn)定斜坡（BW1），坡體后緣明顯開裂和下滑，威脅后部建筑及集市安全。東南斜坡發(fā)育3 個(gè)滑坡（H3、H4、H5）和1 個(gè)不穩(wěn)定斜坡（BW2），坡腳修建有擋墻。不穩(wěn)定斜坡和滑坡規(guī)模均為小型[4-5]。

1.2 研究方法

運(yùn)用地質(zhì)測(cè)繪和鉆探法研究不穩(wěn)定斜（邊）坡和滑坡的地層結(jié)構(gòu)、邊界和滑動(dòng)面位置[4-5]。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)成果，運(yùn)用理正工程勘察軟件（V9.0）綜合確定斜（邊）坡與滑動(dòng)帶巖土的主要物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)[4-6]。依據(jù)極限平衡理論和不衡力傳遞原理，運(yùn)用理正邊坡工程軟件計(jì)算分析斜（邊）坡的穩(wěn)定性系數(shù)、剩余下滑力及抗滑樁和擋土墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)[6-10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不穩(wěn)定斜（邊）坡和滑坡的基本特征與分析

2.1.1 H1 滑坡的基本特征與分析

H1 滑坡邊界平面呈扇形。滑坡主滑方向315°，沿主滑方向，后緣高程973m，前緣高程931m，相對(duì)高差42m，表面坡度平均值為33°?；w由兩層構(gòu)成，表層為碎石填土覆蓋，厚度1.1～4.3m。其下為含礫粉質(zhì)粘土層，厚度2.4～6.1m?；麓矠榛鶐r，由全風(fēng)化至中風(fēng)化的粉砂質(zhì)泥石組成，產(chǎn)狀160°∠30°，與坡向相反。碎石填土覆蓋范圍植被稀疏，不利于邊坡穩(wěn)定。

此坡面堆載而形成，滑坡后緣地面裂縫顯著，裂縫東北-西南走向，寬度0.1～0.8m?；w寬度50～90m，平均厚度約為8.5m，總面積6000 ㎡，體積為5.1×104m3。依據(jù)物質(zhì)組分、滑面最大埋深和力學(xué)性質(zhì)判斷，該滑坡屬小型淺層推移式土質(zhì)滑坡[4-6]。含礫粉質(zhì)粘土層的層頂和層底為滑動(dòng)面。

2.1.2 H2 滑坡的基本特征與分析

H2 滑坡邊界平面呈扇形?；轮骰较?89°，沿主滑方向，后緣高程977m，前緣高程939m，相對(duì)高差38m，表面坡度平均值為37°。滑體由兩層構(gòu)成，表層為碎石填土覆蓋，厚度1.0～4.9m。其下為含礫粉質(zhì)粘土層，厚度2.4～4.9m?；麓矠榛鶐r，由全風(fēng)化至中風(fēng)化的粉砂質(zhì)泥石組成，產(chǎn)狀160°∠30°，與坡向相反。碎石填土覆蓋范圍植被稀疏，不利于邊坡穩(wěn)定。

此坡面堆載而形成，滑坡后緣地面裂縫和錯(cuò)動(dòng)顯著，裂縫東北-西南走向，寬0.1～0.8m?；掠覀?cè)裂縫發(fā)育?；w寬度30～50m，平均厚度約為9m，總面積3000m2，體積為2.7×104m3。依據(jù)物質(zhì)組分、滑面最大埋深和力學(xué)性質(zhì)，該滑坡屬小型淺層推移式土質(zhì)滑坡[4-6]。含礫粉質(zhì)粘土層的層頂和層底為滑動(dòng)面。

2.1.3 H3 滑坡的基本特征與分析

H3 滑坡邊界平面呈扇形。滑坡主滑方向300°，沿主滑方向，后緣高程995m，前緣高程979m，相對(duì)高差16m，表面坡度平均值為30°?；w為含礫粉質(zhì)粘土層，厚度1.9～2.2m?；麓矠榛鶐r，由全風(fēng)化至中風(fēng)化的粉砂質(zhì)泥石組成，產(chǎn)狀160°∠30°，與坡向相反。

此坡面因開挖坡腳而形成，滑坡后緣地面裂縫和錯(cuò)動(dòng)顯著，滑坡壁和平臺(tái)已經(jīng)顯現(xiàn)，前緣位于擋土墻處?；w寬17～33m，平均厚度約為2m，總面積550m2，體積為0.165×104m3。依據(jù)物質(zhì)組分、滑面最大埋深和力學(xué)性質(zhì)，該滑坡屬小型淺層牽引-推移式土質(zhì)滑坡[4-6]。含礫粉質(zhì)粘土層層底為滑動(dòng)面。

2.1.4 H4 滑坡的基本特征與分析

H4 滑坡邊界平面呈不規(guī)則矩形。主滑方向316°，沿主滑方向，后緣高程992m，前緣高程979m，相對(duì)高差13m，表面坡度平均值為35°?；w為含礫粉質(zhì)粘土層，厚1.5～2.1m。滑坡床為基巖，由全風(fēng)化至中風(fēng)化的粉砂質(zhì)泥石組成，產(chǎn)狀160°∠30°，與坡向相反。

此坡面因開挖坡腳而形成，滑坡后緣及兩側(cè)地面錯(cuò)動(dòng)顯著，前緣位于擋土墻頂部，部分土體已經(jīng)越過擋墻而滑至市場(chǎng)規(guī)劃商鋪區(qū)。滑體寬30m，平均厚 2m，總面積 450m2，體積為0.09×104m3。依據(jù)物質(zhì)組分、滑面最大埋深和力學(xué)性質(zhì)，該滑坡屬小型淺層牽引式土質(zhì)滑坡[4-6]。含礫粉質(zhì)粘土層的層底為滑動(dòng)面。

2.1.5 H5 滑坡的基本特征與分析

H5 滑坡邊界平面呈扇形。滑坡主滑方向355°，沿主滑方向，后緣高程997m，前緣高程976m，相對(duì)高差21m，表面坡度平均值為30°?；w為含礫粉質(zhì)粘土層，厚1.3～2.8m?；麓矠榛鶐r，由全風(fēng)化至中風(fēng)化的粉砂質(zhì)泥石組成，產(chǎn)狀160°∠30°，與坡向相反。

此坡面因開挖坡腳而形成，滑坡后緣地面裂縫和錯(cuò)動(dòng)顯著，滑坡壁呈陡坎狀；前緣明顯隆起?；w寬24m，平均厚度約為2m，總面積650m2，體積為0.13×104m3。依據(jù)物質(zhì)組分、滑面最大埋深和力學(xué)性質(zhì)，該滑坡屬小型淺層牽引式土質(zhì)滑坡[4-6]。含礫粉質(zhì)粘土層的層底為滑動(dòng)面。

2.1.6 不穩(wěn)定邊坡BW1 的基本特征與分析

BW1 不穩(wěn)定斜坡位于市場(chǎng)西北斜坡區(qū)中部，兩側(cè)分別與H1、H2 滑坡相鄰，平面形態(tài)呈一彎曲矩形，潛在主滑動(dòng)面方向300°～316°（圖1）。沿主滑方向，不穩(wěn)定斜坡后緣高程976m，前緣高程964m，相對(duì)高差12m，斜坡坡度平均值為42°。不穩(wěn)定坡體由兩層組成，斜坡上部表層為碎石填土覆蓋，厚3.7～4.0m。其下為含礫粉質(zhì)粘土層，厚2.4～3.2m。潛在滑坡床為基巖，由全風(fēng)化至中風(fēng)化的粉砂質(zhì)泥石組成，產(chǎn)狀160°∠30°，與坡向相反。碎石填土覆蓋范圍植被稀疏，對(duì)斜坡穩(wěn)定性不利。

因坡面堆載而造成斜坡不穩(wěn)定，斜坡后緣發(fā)育有拉張裂縫、建筑存在開裂變形跡象，前緣根據(jù)棄渣堆積范圍以及淺井、鉆孔揭露地層、軟弱結(jié)構(gòu)面深度綜合確定。據(jù)此圈定BW1 不穩(wěn)定斜坡寬度約為100m，滑體平均厚5.0m，總面積約2280m2，體積1.14×104m3。依椐物質(zhì)組分、潛在滑面最大埋深和力學(xué)性質(zhì)劃分，該斜坡屬小型淺層土質(zhì)不穩(wěn)定斜坡。含礫粉質(zhì)粘土層的層頂和層底為滑動(dòng)面。

2.1.7 不穩(wěn)定邊坡BW2 的基本特征與分析

BW2 不穩(wěn)定斜坡位于市場(chǎng)東南側(cè)切坡區(qū)，右側(cè)與H3 滑坡相鄰，平面形態(tài)呈條帶狀扇形，主滑方向300°（圖1）。沿主滑方向，不穩(wěn)定斜坡后緣高程996m，前緣高程980m，相對(duì)高差26m，斜坡度平均值為38°。潛在滑體為含礫粉質(zhì)粘土層，厚度1.2～3.5m?；麓矠榛鶐r，由全風(fēng)化至中風(fēng)化的粉砂質(zhì)泥石組成，產(chǎn)狀160°∠30°，與坡向相反。

因開挖坡腳而使斜坡不穩(wěn)定，后緣呈陡坎狀，坎高3～10m，邊界明顯，左側(cè)邊界與H3 滑坡相鄰，右側(cè)邊界根據(jù)陡坎發(fā)育及走向圈定；不穩(wěn)定斜坡前緣位于下方平臺(tái)處。因此圈定BW2 不穩(wěn)定斜坡寬度200m，滑體平均厚度2.5m，總面積約為4300m2，體積1.075×104m3。依據(jù)物質(zhì)組分、潛在滑面最大埋深和力學(xué)性質(zhì)劃分，該斜坡屬小型淺層土質(zhì)-風(fēng)化巖不穩(wěn)定斜坡。

2.2 不穩(wěn)定邊坡巖土參數(shù)與分析

2.2.1 坡體巖土參數(shù)與分析

表1 為各邊坡和滑坡的巖土參數(shù)特征。依據(jù)表1，結(jié)合巖土野外觀察描述結(jié)果，分析如下[4-10]：

（1）碎石填土，色雜，稍濕至干燥，松散，欠固結(jié)（堆積時(shí)間不足5 年），由建設(shè)場(chǎng)地平整開挖和工程施工等產(chǎn)生的棄土和棄渣組成，粒度成分以碎石為主，偶夾塊石，碎石和塊石巖性為粉砂質(zhì)泥巖。工程性質(zhì)差，易沿山坡滑動(dòng)或滾動(dòng)。

（2）含礫粉質(zhì)粘土，殘坡積成因，紅褐色，稍濕，稍密，可塑，角礫含量約10%，粒徑小于3cm，角礫巖性為粉砂質(zhì)泥巖，鉆孔揭露厚度1.5～6.0m。

（3）粉砂質(zhì)泥巖，灰白色，薄層至厚層狀，巖層產(chǎn)狀160°∠30°，軟巖至較軟巖，易軟（軟化系數(shù)0.82）。巖體呈全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化狀態(tài)，節(jié)理裂隙較發(fā)育。巖體中發(fā)育2 組節(jié)理，其中一組的產(chǎn)狀為195°∠80°，閉合，無充填和膠結(jié)物，延伸0.2～0.5m，線密度2～3 條/m。另一組產(chǎn)狀為50°∠75°，閉合，無充填和膠結(jié)物，延伸0.1～0.3m，線密度2～3 條/m。結(jié)構(gòu)面傾向均與坡向相反或大角度相交，結(jié)構(gòu)面組合對(duì)滑坡的貢獻(xiàn)較小。

表1 坡體巖土參數(shù)特征值Table.1 Characteristic value of geotechnical parameters of slope

2.2.2 滑動(dòng)帶特征及巖土參數(shù)特征值

綜合勘探工程、野外調(diào)查和理論計(jì)算分析確定各不穩(wěn)定斜坡與滑坡滑動(dòng)面的簡(jiǎn)化結(jié)果如表2所示[4-10]。

（1）滑坡與不穩(wěn)定斜坡滑面呈圓弧-折線型，滑面后部稍陡，中前部較緩。

（2）H1、H2 滑坡與BW1 不穩(wěn)定斜坡滑動(dòng)面（潛在滑動(dòng)面）均有兩個(gè)。

（3）碎石填土層底面與含角礫粉質(zhì)粘土頂面接觸帶構(gòu)成淺部滑面I，厚2～3cm，滑帶土由碎石土和粉質(zhì)粘土組成，受降水影響，含水量、塑性、抗剪強(qiáng)度等隨季節(jié)發(fā)生變化，持續(xù)降雨滲透使滑帶土軟化，強(qiáng)度降低，穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)取飽和狀態(tài)下的殘余抗剪強(qiáng)度。

（4）含角礫粉質(zhì)粘土層頂面與基巖面接觸帶深部滑面II，厚2～5cm，滑帶巖土含角礫粉質(zhì)粘土和全風(fēng)化巖組成，受季節(jié)降雨影響較小，飽和狀態(tài)下的殘余抗剪強(qiáng)度較高。

表2 滑動(dòng)面特征與滑動(dòng)帶巖土參數(shù)特征值Table.2 Characteristics of Sliding Surface and Characteristic Values of Geotechnical Parameters in Sliding Belt

2.3 斜坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果與分析

2.3.1 斜坡穩(wěn)定系數(shù)與分析

結(jié)合上述滑坡與不穩(wěn)定斜坡的基本分析，考慮工況Ⅰ（天然狀態(tài)=自重）、工況Ⅲ（暴雨?duì)顟B(tài)=自重+暴雨）和工況Ⅳ（地震狀態(tài)=自重+地震）三種工況條件[5-7]。不同斜坡（包括不穩(wěn)定邊坡和滑坡）各個(gè)滑面的穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表3 所示[4-10]。由表3 可知：

（1）H1、H2、H3、H4、H5、BW1 和BW2均存在安全隱患，應(yīng)采用必要的防治措施，避免滑坡造成災(zāi)害。

（2）在工況Ⅰ（即現(xiàn)狀工況）下，H1、H2、BW1 對(duì)滑面Ⅰ不穩(wěn)定，對(duì)滑面Ⅱ均基本穩(wěn)定。

（3）在工況Ⅲ（即暴雨工況）和工況Ⅳ下，H1、H2、BW1 沿滑面Ⅱ形成深部滑動(dòng)，滑坡規(guī)模增大，所造成的地質(zhì)災(zāi)害更強(qiáng)。

（4）在上述三種工況下，H3、H4、H5 和BW2 可能沿滑面Ⅱ滑動(dòng)形成滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

表3 不同工況條件下斜坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果Table.3 Calculation results of slope stability coefficient under different working conditions

續(xù)表3

2.3.2 滑坡余推力計(jì)算結(jié)果與分析

依據(jù)規(guī)范[5-7]，運(yùn)用理正軟件計(jì)算各不穩(wěn)定斜坡和滑坡的滑動(dòng)余推力，結(jié)果如表4 所示，由表4 可知：

（1）抗滑樁板墻設(shè)置位置選擇，綜合考慮了抗滑樁的使用功能及余推力的大小、滑動(dòng)面的深度等因素[5-12]，H1、H2、BW1 選擇在滑體后部第3 或第4 條塊，余推水平力分別為452.51、423.48和248.71kN/m。H3、H4、H5、BW2 則設(shè)置在斜坡前緣，余推水平力分別為238.46、161.72、334.32和240.15kN/m。

（2）抗滑樁設(shè)計(jì)抗力取決于余推力，因此，A 型樁可選用500kN/m，主要用于H1 滑坡；B型樁可選用250kN/m，主要用于BW1 不穩(wěn)定斜坡；C 型樁可選用450kN/m，主要用于H2 滑坡；D型樁可選用300kN/m，主要用于H3滑坡和BW2不穩(wěn)定斜坡；E 型樁可選用300kN/m，主要用于H4 滑坡；F 型樁可選用400kN/m，主要用于H5滑坡。

表4 滑坡余推力計(jì)算結(jié)果Table.4 Calculation results of residual thrust of landslide

2.4 滑坡防治工程設(shè)計(jì)與分析

2.4.1 抗滑樁選型及其設(shè)計(jì)參數(shù)

經(jīng)穩(wěn)定性分析和余推力計(jì)算，共確定抗滑樁可選樁型六種，截面均為矩形，其中A 型和C 型樁的截面尺寸均為1.5m×2.0m，其余四種樁型的截面尺寸均為1.25m×1.5m，綜合確定各樁型的設(shè)計(jì)參數(shù)如表5 所示。由表5 可知：

（1）懸臂抗滑樁的嵌固深度（滑動(dòng)面以下的埋置深度）[5-12]與樁長(zhǎng)之比為1:2。

（2）抗滑樁的抗力P 為設(shè)樁位置滑塊余推水平力的1.005～1.855 倍，平均為1.213 倍。

表5 抗滑樁樁型及其設(shè)計(jì)參數(shù)Table.5 Pile type and design parameters of anti-slide pile

2.4.2 抗滑樁內(nèi)力計(jì)算與分析

運(yùn)用M 法分別計(jì)算各規(guī)格抗滑樁在滑坡推力和庫(kù)侖力作用下的內(nèi)力，計(jì)算結(jié)果如表6 所示。由表6 可知：

（1）兩種作用力下計(jì)算的抗滑樁最大彎矩Mmax出現(xiàn)在樁頂以下位置均為0.6 倍樁長(zhǎng)處，即最危險(xiǎn)滑動(dòng)面以下0.1 倍樁長(zhǎng)附近[9-12]。計(jì)算的最大剪力Qmax出現(xiàn)位置存在差異，滑坡推力作用下最大剪力Qmax出現(xiàn)在樁頂以下0.40～0.84 倍樁長(zhǎng)位置，受樁型影響較大，樁型不同滑坡推力的分布圖形有所不同[9-12]；除D、E、F 三種樁型外，其它樁型在庫(kù)侖力作用下，最大剪力Qmax出現(xiàn)在樁頂以下0.5 倍樁長(zhǎng)，即最危險(xiǎn)滑動(dòng)面處[9-12]。

（2）兩種作用力下，抗滑樁的最大彎矩Mmax相差很大，前者為后者的1.574～8.546 倍，而且樁長(zhǎng)越短者差距越大，D、E、F 三種樁型為6.509～8.546 倍；樁長(zhǎng)越長(zhǎng)者差距越小，A、B、C 三種樁型為1.574～2.517 倍?？够瑯兜淖罴魬?yīng)Qmax相差也很大，前者為后者的1.285～7.353 倍，而且樁長(zhǎng)越短者差距越大，D、E、F 三種樁型為5.804～7.353 倍；樁長(zhǎng)越長(zhǎng)者差距越小，A、B、C 三種樁型為1.285～2.159 倍。

（3）兩種作用力下，抗滑樁的最大剪切位移相差也很大，前者是后者的1.6～9.0 倍，而且樁長(zhǎng)越短者差距越大，D、E、F 三種樁型為6.333～9.000 倍；樁長(zhǎng)越長(zhǎng)者差距越小，A、B、C 三種樁型為1.600～2.583 倍。

（4）總體上，庫(kù)侖力作用較滑坡推力作用偏于不安全。因此，抗滑樁配筋應(yīng)以滑坡推力作用下的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果為準(zhǔn)[5-7]。

表6 抗滑樁樁型及其設(shè)計(jì)參數(shù)Table.6 Pile type and design parameters of anti-slide pile

2.4.3 滑坡治理效果分析

設(shè)置抗滑樁板墻后，各不穩(wěn)定斜坡和滑坡的不平衡力傳遞法計(jì)算結(jié)果如表7 所示，由表7 可知：坡體穩(wěn)定性顯著提高，穩(wěn)定系數(shù)提高到1.21～1.22，有效地保證當(dāng)?shù)鼐用裆?cái)產(chǎn)安全，消除了邊坡失穩(wěn)而造成經(jīng)濟(jì)損失的可能；同時(shí)，可以提高土地利用率、有效保持水土，有效改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

表7 基于不平衡力傳遞的抗滑樁治理效果Table.7 Effect of anti-slide pile treatment based on unbalanced force transfer

3 討論

3.1 斜（邊）坡失穩(wěn)形成滑坡的主要控制條件

斜（邊）坡失穩(wěn)形成滑坡，以及滑坡滑動(dòng)發(fā)生與發(fā)展過程，有其內(nèi)在基礎(chǔ)條件和外在的誘發(fā)因素，其中內(nèi)在基礎(chǔ)條件主要受地形條件、地質(zhì)構(gòu)造等因素的控制；誘發(fā)因素是切坡和持續(xù)性強(qiáng)降雨[5-12]。

3.1.1 地形地貌的控制作用

項(xiàng)目區(qū)處于河谷地帶，地形狹長(zhǎng)、低凹、陡窄，河岸兩側(cè)山坡陡峭險(xiǎn)峻；河岸兩側(cè)多為低、中山地形。地形坡度大多為20°～40°，局部地段形成懸崖峭壁。由于地殼的抬升作用，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育提供了有利條件。結(jié)果與黃潤(rùn)秋[13]、劉傳正[14]、劉志剛[15]等人的研究結(jié)果相一致，地面坡度為20°～50°情況下，自然工況下發(fā)生滑坡的概率為84.4%，地震工況下發(fā)生滑坡的概率為90.7%，比自然工況有所增加，地震對(duì)滑坡形成的影響作用也受地形地貌的控制。

3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造的控制作用

有研究表明地質(zhì)構(gòu)造，包括地層結(jié)構(gòu)、軟弱巖土層、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、結(jié)構(gòu)面與坡面的組合關(guān)系對(duì)斜（邊）坡失穩(wěn)形成滑坡起主要控制和影響作用[9-15]。本項(xiàng)目研究結(jié)果與之相一致，層面和節(jié)理面與坡面傾斜方向相反或大角度相交，對(duì)斜（邊）坡失穩(wěn)形成滑坡的意義不大，而地層結(jié)構(gòu)為主要的地質(zhì)構(gòu)造控制因素。

H1、H2、BW1 所發(fā)育兩個(gè)滑動(dòng)面及H2、H3、H4、H5、BW2 所發(fā)育一個(gè)滑動(dòng)面均與地層界面相關(guān)，其中深部Ⅱ滑面滑體物質(zhì)由第四系殘坡積含角礫粉質(zhì)粘土（Q4el+dl）和第四系人工棄填土塊石土（Q4ml）組成，淺部Ⅰ滑面滑體物質(zhì)有第四系人工棄填土塊石土（Q4ml）組成。巖性為含角礫粉質(zhì)粘土或粉砂質(zhì)泥巖。

受歹字型構(gòu)造的制約，研究區(qū)附近主要河流及山脈均沿?cái)嗔蜒由?，呈北?南東向，地勢(shì)總體北西高，南東低。斜坡區(qū)地形坡度20°～40°，局部為棄填土堆積區(qū)，植被發(fā)育較差，水土流失嚴(yán)重，棄填土堆積區(qū)外圍以林地為主，斜坡區(qū)頂部由于地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)，呈陡坎狀，坎高1～3m。

3.1.3 誘發(fā)因素的影響作用

斜（邊）坡失穩(wěn)形成滑坡多因人類不正確的工程活動(dòng)所致[9-15]，主要是生產(chǎn)和工程活動(dòng)中對(duì)坡腳和坡面不正開挖或坡面不正確堆載。H1、H2、BW1 發(fā)生在市場(chǎng)建設(shè)棄渣堆載區(qū)，堆載位置在坡面上游，增大了滑體的下滑力。H2、H3、H4、H5、BW1 分布在市場(chǎng)建設(shè)場(chǎng)地的切方區(qū)，切方形成了邊坡新坡腳，降低了坡體的抗滑力。在未進(jìn)行場(chǎng)地挖填平整前，研究區(qū)未發(fā)過滑坡地質(zhì)災(zāi)害，之后出現(xiàn)滑坡跡象[4]，究其原因，過度的不正確的堆載和切坡是導(dǎo)致研究區(qū)內(nèi)斜（邊）坡多處失穩(wěn)和滑坡的主要誘發(fā)因素，再次驗(yàn)證了前人研究結(jié)論[9-15]的正確性。

除生產(chǎn)和工程活動(dòng)因素外，降雨對(duì)斜（邊）坡失穩(wěn)形成滑坡具有積極促進(jìn)作用[9-15]。盡管降雨入滲對(duì)斜（邊）坡穩(wěn)定性影響作用與降雨強(qiáng)度、持時(shí)等相關(guān)，但降雨對(duì)斜（邊）坡穩(wěn)定性影響作用強(qiáng)度主要受地形、植坡、坡體地層結(jié)構(gòu)與物質(zhì)組成、坡體破碎程度等的控制。H1、H2、BW1分布在堆積區(qū)，表層碎石堆填土的滲透性良好[5-9]，地面植被稀疏，有利于降雨入滲到滑動(dòng)帶處，造成滑帶巖土的抗剪強(qiáng)度降低?；瑤r土軟化和抗剪強(qiáng)度降低是斜（邊）坡失穩(wěn)的內(nèi)在原因[9-15]。

3.2 滑坡抗滑樁防治設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題

3.2.1 滑坡推力計(jì)算與分布圖式問題

滑坡推力為作用在抗滑樁上的主要荷載，其大小通過計(jì)算確定。國(guó)內(nèi)多采用不平衡力傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，其作用方向平行于置樁位置的滑動(dòng)面，且自滑動(dòng)面到樁頂范圍按矩形分布[5-8]。但實(shí)際上，滑坡推力分布圖式遠(yuǎn)沒有這樣簡(jiǎn)單，受滑體巖土類型和結(jié)構(gòu)的影響，滑坡推力分布圖形的邊界可能是復(fù)雜曲線，國(guó)外曾有將其簡(jiǎn)化為三角形分布或拋物線形、梯形等分布形式，但因這方面的實(shí)測(cè)資料太少而尚未能形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。另外，國(guó)外也有采用庫(kù)侖圓弧法對(duì)抗滑樁主要受力荷載進(jìn)行計(jì)算的，其實(shí)質(zhì)是選用了主動(dòng)土壓力，其作用方向與國(guó)內(nèi)方法相同，只受力分布圖補(bǔ)簡(jiǎn)化為滑動(dòng)面以上至樁頂?shù)娜切畏植?，?kù)侖法所確定的抗滑樁主荷載要比不平衡余推力法小得多[12,15]，偏于不安全。目前國(guó)內(nèi)規(guī)范采用不平衡力余推力和矩形分布是較合適的，有利保障工程安全。綜合考慮兩種方法優(yōu)缺點(diǎn)，項(xiàng)目實(shí)踐中在確定抗滑樁設(shè)計(jì)荷載時(shí)，主要遵循了以下原則[5-7]：

（1）當(dāng)置樁位置余推水平力小于或等于該處的主動(dòng)土壓力與荷載系數(shù)的乘積時(shí)，或前部滑體的阻滑力因各種原因不予考慮、且該部位的滑坡不穩(wěn)定斜坡水平推滑力小于或等于該處的主動(dòng)土壓力與荷載系數(shù)的乘積時(shí)，置樁部位設(shè)計(jì)阻滑力取主動(dòng)土壓力和荷載系數(shù)的乘積。

（2）當(dāng)置樁部位的余推水平力大于該處的主動(dòng)土壓力與荷載系數(shù)的乘積時(shí)，則置樁部位設(shè)計(jì)阻滑力取該處的設(shè)計(jì)不穩(wěn)定斜坡推力（換算為水平力）。

（3）如果置樁部位以前的滑體穩(wěn)定性小于相應(yīng)安全標(biāo)準(zhǔn)，則置樁部位設(shè)計(jì)阻滑力為零，設(shè)計(jì)支擋力取滑坡、不穩(wěn)定斜坡推力（換算為水平力）。

（4）如果置樁部位以前的滑體穩(wěn)定性大于相應(yīng)安全標(biāo)準(zhǔn)，則支擋工程部位設(shè)計(jì)阻滑力為抗滑力與被動(dòng)土壓力的較小值，設(shè)計(jì)支擋力取不穩(wěn)定斜坡推力減去設(shè)計(jì)阻滑力（換算為水平力）。

（5）抗滑樁受余推水平力與土壓力作用，利用設(shè)計(jì)滑坡推力和主動(dòng)土壓力分別對(duì)抗滑樁進(jìn)行內(nèi)力和配筋計(jì)算（表6），兩者不同時(shí)，則取兩者中較大者作為抗滑樁配筋的依據(jù)。

3.2.2 抗滑樁設(shè)計(jì)與優(yōu)化問題

目前，抗滑樁設(shè)計(jì)有很多標(biāo)準(zhǔn)，缺乏統(tǒng)一性[5-9]，如果設(shè)計(jì)方案偏于保守，其固然可以達(dá)到滑坡防治效果，但往往造成一定程度的浪費(fèi)；反之，則很易造成工程安全隱患，其代價(jià)更加昂貴，后果更加嚴(yán)重[10-17]。因此，對(duì)抗滑樁設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化具有重要意義和價(jià)值[18-21]。國(guó)內(nèi)抗滑樁的截面主要是矩形樁，實(shí)踐表明其對(duì)巖質(zhì)滑坡體整體性較好的滑體的支擋效果較好[10-15]。近年來，通過抗滑樁設(shè)計(jì)優(yōu)化研究，研發(fā)了多種聯(lián)合抗滑形式，如變截面抗滑樁、推力傳遞樁、預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁、板樁墻等[15-17]，在抗滑樁工程施工安全性能高、支擋效果好、抗滑能力大、樁位布置靈活等方面不斷創(chuàng)新和提升，抗滑樁設(shè)計(jì)與施工方案不斷完善，抗滑樁在滑坡防治中得到了較廣泛的應(yīng)用[17]。

項(xiàng)目實(shí)踐中，首先對(duì)滑坡抗滑樁設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了科學(xué)的分析與計(jì)算，然后，與常規(guī)抗滑樁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，新型抗滑樁設(shè)計(jì)方案則具有依據(jù)充分、布設(shè)合理和節(jié)省投資等優(yōu)勢(shì)，對(duì)滑坡抗滑樁防治實(shí)踐具有重要意義[19-21]。在工程治理措施選擇方面，按照安全經(jīng)濟(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，選用抗滑樁及擋土墻聯(lián)合技術(shù)對(duì)滑坡進(jìn)行防治，既滿足抗滑樁工程安全要求，同時(shí)節(jié)省大量工程投資，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。具體作法，在對(duì)滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上，通過斜（邊）坡穩(wěn)定性的余推力法評(píng)價(jià)，確定設(shè)樁位置及滑坡推力的大小、作用方向和分布圖式[5-12]。項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案實(shí)施后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)踐證明，坡體位移變化很小，穩(wěn)定性良好，滑坡治理效十分顯著。

3.2.3 抗滑樁板墻土拱效應(yīng)問題

Roberts 早在1884 年研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)糧倉(cāng)中糧食堆積達(dá)到一定高度時(shí)，糧倉(cāng)基底受力達(dá)到最大且保持不變，時(shí)稱“糧倉(cāng)效應(yīng)”[22]，其實(shí)質(zhì)就是土拱效應(yīng)。Janssen（1895）曾用連續(xù)介質(zhì)模型對(duì)其進(jìn)行了定量解釋，在此基礎(chǔ)上，Terzagh（i1943）運(yùn)用活動(dòng)門試驗(yàn)證實(shí)了土拱效應(yīng)的存在，并認(rèn)為土拱效應(yīng)是土壓力從屈服區(qū)域轉(zhuǎn)移到臨近剛性邊界的一種現(xiàn)象[23-24]。自Handy（1985）首次描繪了土拱壓力跡線為近似懸鏈線之后，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了較廣泛的研究[25-27]，且被大量巖土工程和地下工程實(shí)踐所證實(shí)，土拱效應(yīng)廣泛存于地基與基礎(chǔ)、滑坡治理等護(hù)坡樁或抗滑樁工程[28-30]。目前，抗滑樁土或護(hù)坡樁后土拱效應(yīng)研究主要集中于土拱形成機(jī)理、產(chǎn)生條件和影響因素、結(jié)構(gòu)計(jì)算模型和方法等方面[30-34]。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程充分考慮了抗滑樁樁間土拱效應(yīng)，并依據(jù)土拱效應(yīng)計(jì)算結(jié)果對(duì)抗樁截面尺進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[18]，在原施工圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，抗滑樁截面尺寸、樁長(zhǎng)、樁數(shù)及擋板高度、厚度、數(shù)量等均有所減少，節(jié)省工程投資12.5%，且工程運(yùn)營(yíng)近兩年的實(shí)踐表明考慮抗滑樁間土拱效應(yīng)的抗滑樁治理方法效果良好[30-34]。

3.2.4 滑坡抗滑樁治理工程可靠度問題

由于斜（邊）坡在其形態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其組成巖土參數(shù)、環(huán)境影響要素等方面的隨機(jī)不確定性和復(fù)雜性，各種方法對(duì)斜（邊）坡穩(wěn)定性分析都不是百分之百的可靠[35-41]，因此，往往造成邊坡或滑坡各種加固治理工程也存在一定可靠性問題[42-43]。可靠度通常用失效（穩(wěn)）概率pf或可靠度指標(biāo)β 來衡量，研究表明可靠度指標(biāo)β 為失效（穩(wěn)）概率pf的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)的反函數(shù)（式1）[44]。求解可靠度指標(biāo)β 屬于復(fù)雜數(shù)學(xué)問題，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，至今研究提出了一些科學(xué)方法，如響應(yīng)面法、蒙特卡洛（Monte-Carlo）法、蒙特卡洛數(shù)值分析法、驗(yàn)算點(diǎn)法（JC）BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、最大熵原理、隨機(jī)有限元法等[44-49]。國(guó)際結(jié)構(gòu)構(gòu)造安全度委員會(huì)（JCSS）依據(jù)作用于結(jié)構(gòu)上的可變荷和準(zhǔn)永久荷載的偶然組合特點(diǎn)，建議各種工況下可靠度用式2 計(jì)算[44]，其中p0為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)偶然作用出現(xiàn)一次的概率。

可靠度分析原理在斜（邊）坡災(zāi)害防治工程領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括斜（邊）坡穩(wěn)定性分析及其工程治理可靠度兩個(gè)方面[48-52]，其中前者的探索研究較多，后者研究相對(duì)較少，在抗滑樁治理工程可靠度分析方面尚處在探索研究過程中[43,53-54]。該項(xiàng)目的工程實(shí)踐中，運(yùn)用式2 對(duì)規(guī)范法可靠性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，計(jì)算確定各不穩(wěn)定斜（邊）坡滑坡H1、H2、BW1、H3、H4、H5、BW2 抗滑樁治理工程的可靠度分別為1.15、1.05、1.08、0.98、1.04、1.11、1.06，均低于規(guī)范工程重要系數(shù)與分項(xiàng)系數(shù)的乘積，表明采用規(guī)范法[5-7]確定滑坡治理抗滑樁工程偏于安全，是適宜可靠的。

4 結(jié)論

（1）理論與實(shí)踐證明，根據(jù)滑坡類型和滑動(dòng)面（帶）形態(tài)，選用不平衡力傳遞系數(shù)法斜（邊）坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，以該法確定的滑坡余下滑力進(jìn)行抗滑樁方案及結(jié)構(gòu)計(jì)算，同時(shí)對(duì)比庫(kù)侖土壓力計(jì)算結(jié)果，不僅保證了工程安全性較好，而且降低了工程投資，總體達(dá)到預(yù)期效果。

（2）治理前，H1、H2、BW1 滑坡內(nèi)部存在淺部Ⅰ滑面和深部Ⅱ滑面，采取治理措施后，殘坡積含角礫粉質(zhì)粘土堆積體和棄填土層碎石土堆積體內(nèi)塑性應(yīng)變集中處消失，滑移帶向巖土體深處轉(zhuǎn)移，邊坡最大位移減小，安全系數(shù)提高，能確?；碌恼w穩(wěn)定，具有較好的社會(huì)效益，設(shè)計(jì)效果良好。H2、H3、H4、H5、BW2 坡體內(nèi)只有深部Ⅱ滑面，同樣因抗滑樁治理而達(dá)到消除應(yīng)力集中和變形問題。

（3）抗滑樁受力情況能夠反映邊坡內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變情況?？够瑯丁跬翂Φ戎ёo(hù)措施能夠有效發(fā)揮加固作用，將較易滑動(dòng)的松散堆積體嵌固在強(qiáng)度較大的底層穩(wěn)定巖體上，降低松散堆積體的不利影響，預(yù)防滑坡，提高安全系數(shù)。確保周邊建筑、居民、來往行人的安全，保證當(dāng)?shù)鼐用裆畹姆€(wěn)定。對(duì)繁榮當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)經(jīng)濟(jì)、城鎮(zhèn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展、人民安居樂業(yè)等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)周邊物資交流與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有深遠(yuǎn)的積極意義，具有顯著的、持續(xù)的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

（4）因斜（邊）坡形態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、組成巖土的工程性能及各種環(huán)境要素的不均衡性、隨機(jī)性和差異性等原因，明確其穩(wěn)定性分析和治理工程可靠度，對(duì)保障工程安全具有重要意義。首先運(yùn)用不平衡余推力傳遞系數(shù)法建立斜（邊）坡滑動(dòng)的功能函數(shù)，然后用式1 或式2 計(jì)算出斜（邊）坡穩(wěn)定或滑坡治理抗滑樁工程的可靠度指標(biāo)，最后再利用反演方法修正抗滑欄設(shè)計(jì)參數(shù)，以減少滑坡認(rèn)識(shí)的不確定性，從而有效提升滑坡抗滑樁治理的效果。