合理选择工况的滑面参数反算探讨

滑坡的滑面参数反算是滑坡在合理定性分析的基础上,有效进行进行滑坡定量分析的关键步骤之一。

在一些古滑坡和老滑坡计算中,往往会出现滑坡下滑力过大导致滑坡治理费用高昂,甚至无法处治的情况出现。究其根源,就是没有合理的区别古滑坡和老滑坡与新近发生的滑坡相区别的原因,导致滑面参数反算所得的结论与滑坡发生的历史不匹配所致。因此,在滑坡的滑面参数反算中,应依据滑坡的特征、性质,合理的选用古滑坡和老滑坡在历史上曾经历的工况进行滑面参数的反算,从而为滑坡的治理奠定合理的基础。

对于历史上曾经发生滑坡的古滑坡和老滑坡,在当下工程建设中如果其稳定性不满足规范要求的情况下而需要进行治理时,应充分考虑到古滑坡和老滑坡发生以后所经历的非正常工况。也就是说,当下工程建设所要处治的古滑坡和老滑坡的稳定状态是该滑坡历史上稳定性不断演化而来的结果。

换句话说,古滑坡和老滑坡在其发展历史上可能已经历了最不利的暴雨工况或地震工况。这就需要技术人员在查阅区内相关的暴雨和地震历史记录,并以此为基础进行古滑坡和老滑坡的滑面参数反算。而不是一定要按当下的天然工况去反算滑坡的滑面参数。

基于此,对于古滑坡和老滑坡考虑到其在历史曾经历了多次暴雨或多次地震,故当下滑坡的稳定性为滑坡发展历史上最不利工况下的稳定性,即反算所得的滑面参数应为暴雨工况或相应地震烈度下的参数。因此,计算滑坡下滑力的天然工况和地震工况下的内摩擦角可依据前人成功的经验进行适当提高,即在暴雨工况基础上提高1~1.5°,相应地震烈度工况下的内摩擦角可以借鉴历史上地震烈度的稳定性计算参数。

由此可见,古滑坡和老滑坡的滑面参数反算,与新近发生的工程滑坡和老滑坡复活的滑面参数反算有着较大的差异。即古滑坡和老滑坡滑面参数的反算结论可能代表历史上滑坡在最不利工况下的滑面参数。而新近发生的工程滑坡和老滑坡复活,可根据发生滑坡的原因可直接反算出相应工况下的滑面参数。

综上,古滑坡和老滑坡与新近发生的工程滑坡和老滑坡复活的滑面参数反算,两者之间是有较大差异的,应根据滑坡特征合理进行反算。

案例:

某老滑坡地形呈明显圈椅状,平均地面坡度约 26°,滑体主轴长 216m,宽约 260m,厚度 8.2~25.1m,体积约 64万方。滑体主要由碎块石组成,下伏英安斑岩。当下该滑坡后缘裂缝呈零星断续状分布,坡面上多有湿地,坡脚边坡多有落石,滑坡处于基本稳定~欠稳定状态。区内基本地震基本烈度为Ⅷ度,动峰值加速度 0.30g。

现由于大桥需在滑坡前缘外侧通过,故为有效确保安全,对该滑坡需进行必要的处治。而其中在滑面参数反算考虑了如下因素:

1、该老滑坡自发生以后,历史上在曾经历了多次暴雨,故以当下滑坡稳定状态下的滑面参数反算,可以代表历史上该滑坡所经历的暴雨工况参数。

2、根据相关文献,区内自2003年~2012年的9年多时间内共发生66次有感地震,其中5级以上的浅源地震6次。那该老滑坡自发生以后,历史上在曾经历了的地震数量或震级可能远远大于这个统计数字。且从相关文献中看,自老滑坡发生以来,该区域历史上曾发生过多次震级为7~8级的地震。

因此,当下滑坡稳定状态下的滑面参数反算,可以保守的代表历史上有地震记录以来该滑坡所经历的地震工况参数。

由此,依据保守的以当下滑坡的稳定状态,借鉴历史上的暴雨工况和地震工况反算滑面参数。

根据现场调查,当下滑坡在暴雨工况和地震工况下的稳定系数可取1.05,由此可反算求得相应的滑面参数。在此基础上,将当下天然工况下的滑面内摩擦角在暴雨工况参数基础上分别提高1.5°,并与历史上地震工况下计算的滑面参数相比较,继而进行不同工况下的滑坡下滑力计算。

图1 滑坡主轴断面图反算示意图

表1 滑面在历史上暴雨工况下的指标反算

反算出的内摩擦角φ=18.58°值为暴雨工况下的数值,则当下天然工况下的内摩擦角在其基础上提高1.5°。即当下天然工况下的内摩擦角φ=18.58°+1.5°=20.08°。
表2 滑面在历史上地震工况下的指标反算
反算出的内摩擦角φ=22°值为有记录以来的地震工况下的数值,而没有记录的地震工况无法查阅,也就是说,该反算滑面参数为相对保守的数值。
从以上两个反算工况所得的滑面参数中,取相对小值作为本次滑坡下滑力计算的参数。换句话说,在此基础上的当下滑坡下滑力计算是保守的,工程处治措施的设置偏于安全的。
表3 天然工况下滑坡下滑力计算表
由此得,天然工况下,安全系数为1.25时的滑坡下滑力为235.04T/m。

表3 暴雨工况下滑坡下滑力计算表

由此得,暴雨工况下,安全系数为1.2时的滑坡下滑力为262.02T/m。

表4 地震工况下滑坡下滑力计算表

由此得,地震工况下,安全系数为1.1时的滑坡下滑力为375T/m。

在此需要说明的是,如果地震工况取安全系数为1.15进行下滑力计算,不符合地震工况下“大震不倒,中震可修,小震不坏”的基本理念,也就是说,地震工况取安全系数为1.15时,表明在区内设防烈度地震发生时滑坡是稳定的,而不需要进行维修,而这是不符合工程处治在确保安全的基础上,必须兼顾工程经济性指标理念的。因此,在此地震工况下安全系数取1.1,表明区内设防烈度地震发生时滑坡是基本稳定的,不会对滑坡外侧的线路造成大的危害,故其取值是合理的,可行的。
综上,该滑坡的控制性工况为地震工况,其控制性下滑力为375T/m,故可依此进行滑坡的处治工程设置。
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