滑坡土体抗剪强度指标反算研究.pdf

总第 9 4期 2 0 0 4 年第 3 期 西部探矿工程 W ES TCHI NA E XPL ORAT1 0N ENGI NEE RI NG s e r i e s No ． 9 4 M a r ． 2 0 0 4 文章编号 1 O O 4 5 7 1 6 2 0 0 4 O 3 一O 1 8 5 0 3 中图分类号 P 6 4 2 ． 2 2 文献标识码 B 滑坡土体抗 剪强度指标反算研究 刘天韵， 吕和林 西南交通大学． 四川 成 都 6 1 0 0 3 1 摘要 根据滑坡的稳定状态和滑带土的性质， 利用反算法， 获得较为精确可靠的滑面抗剪强度指标。并讨论运用反算 法时应考虑 的问题 。 关键词 滑坡； 反算法； 安全系数； 抗剪强度指标 滑坡分析及治理的正确与否首要取决于 c 、 等抗剪强度指 标的取值。对于所采用 c 、 的值， 除用试验和经验数据等方法 确定外， 我们尚可以根据滑坡的稳定状态， 运用反算法求出， 并与 试验和经验数据进行对比， 结合区域地质条件确定合理的 c 、 p 值 。 1 滑坡土体抗剪强度反算法原理 在滑动面为直线型的土坡稳定分析中常用安全系数 F s 来判 别土坡的稳定性， F 。 定义为抗滑力和下滑力的比值。同样在滑 坡稳定分析中也可以应用 F 。 ， 但我国绝大多数滑坡的滑动带多 为折线形， 如图 1 所示， 各分段的下滑力和抗滑力不在同一直线 上 ， 为简化问题 ， 可令 一E T S 1 ‘ s一 T h 1， 式中 ∑T 一滑坡体抗滑段抗滑力水平投影合力； ∑ 下 滑段的下滑力水平投影合力； S - - 各滑面 带 强度水平投影的总和。 力 c 。此种简化只适用于滑带饱水且滑动中排水困难， 滑带又为 饱和粘性土或虽含有少量粗颗粒但被粘土所包裹而滑动时粗颗 粒不能相互接触的情况。 如图 1 所示滑动面， 可根据滑动面的倾斜方向， 将其分为下 滑段和抗滑段， 将滑坡体分为若干条块， 计算其稳定性得 一 1 一 ∑ ∑wj s i n a l c o s a l c ∑l c o s a j ∑1 ． C O S a ， 一 2 m ⋯ ∑W， s i n a ． c o s q 式中 w． 一滑体下滑段第 i 条块所受的重力， k N； 滑体抗滑段第 j 条块所受的重力， k N； 一 滑体下滑段第 i 条块所在折线段滑面的倾角， 。 ； a j 滑体抗滑段第 j 条块所在折线段滑面的倾角， 。 ； 1 ． 滑体下滑段第 i 条块所在折线段滑面的长度， m； l ， 滑体抗滑段第 j 条块所在折线段滑面的长度， r n； 一 折线滑面上的综合单位粘聚力， k N／ m。 ； r n ， n 滑体下滑段和抗滑段的分块数。 根据滑坡所处的稳定状态， 确定出 F s 值， 则由式 2 可反算 出滑面 带 的综合 c 值。 1 ． 2 综合 法 当滑带土的抗剪强度主要为摩擦力而粘聚力很小时， 可假 定 c 0 ， 反算土的综合内摩擦角 ， 所谓综合是指包含了少量粘 聚力的因素． 这种简化方法适用于滑带土由断层错动带或错落 等风化破碎岩屑组成或为硬质岩的风化残积土的情况， 参照图 1 所示滑动面， 计算其稳定性可得 Ew． s i n a 1 c o s a j ∑Wj C O S a j ∑W． C O S a ， t a n F 一 _ 一 3 ∑W． s i n a ． C O S a ， 式中 cP _ I 滑面上的综合内摩擦角， 。 ； 其余符号同前。 同理可反算出综合内摩擦角 值。 1 ． 3兼有 c 、 法 综合 c 法和综合 法属于两种极端的情况 ， 对大多数土体而 言是 c 和 兼有的。当同时考虑粘聚力和内摩擦力时， 仍参照图 1 ， 计算其稳定性有 1 86 西部探矿工程 Ma r ．2 0 0 4 No ． 3 ∑W ； s _吣∞ s ∑W j c o s Z ∑1 c o s Z a t a r 母 十 c ∑tj ∞ s 鹎 ∑l c o s t F E _ ’ E L ～ 4 ∑W s I 毗 t l 式 中符号 同前 。 显然式中有两个未知参数 C和 ， 不可能通过一个方程反算 出。为反求两个参数， 可采用以下几种方法 1 根据滑面土条件和滑动瞬『 白 J 的含水情况， 参照类似的土 质情况的有关资料定出其中一个指标反算另一个指标值。 2 根据同～断面位置 ， 不 同时 间但 条件 相似的两 次滑 动瞬 间计算断面建立两个反算式联立解出。 3 在同一次滑动中， 找出两个相邻近的瞬间滑动计算断面， 建立两个 反算式 ， 联立求解。 以上三种方法中， 1 ， 2 两种人为影响因素较大， 而第 3 种方法， 可在同一滑坡距离主轴两侧大体相等处选出两个断面． 建立两个共轭方程联立求解， 而且只要是滑动过的滑坡， 均易建 立共轭方程， 滑动频繁或破坏了建筑物， 则更易建立共轭方程 ， 并 且指标更易反算准确 。 2 讨论 2 ． 1 各种状态下安全系数 F | 的取值 采用反算法求 c 、 等强度指标时， 安全系数 F 。 是预先确定 的， 其值直接影响反算的结果。对处于不同状态的滑坡， F 的取 值也不同 ， 可 以根据 滑坡上 出 现的地 裂缝 迹 象及 变形 发展状 态 确定一 ， 可参见表 1 选取。 如果滑坡体的实际稳定情况是处在表 1 所示某两种状态之 间， 则可以将 F 。 的值取在表中所给出的数值之间。 2 ． 2 纵向影响因素的考虑 根据滑坡的基本性质 或机理 ， 通常总是可以将其分为三部 分． 即上部为牵引部分， 中部为主滑部分， 下部为抗滑部分， 在特 殊条件下牵 引或抗 滑部 分可能缺失一个 ， 但主滑部分一定有。由 于用反算法只能求出一组 c 、 值， 它只能代表整个滑面上的平均 指标， 一般情况下， 牵引， 主滑， 抗滑这三部分滑动带上土的受力 性质是不同的， 因此沿纵向从上到下使用同一组 c 、 值将带来一 定误差， 为了消除这种影响， 反算时可先用经验数据或试验特别 是现场的原位试验确定上下两段 即牵引段， 抗滑段 的指标， 只 反算埋深较大的主滑段指标。对牵引段的滑带， 宜按外摩擦试验 值或主动土压破坏面的综合 值结合经验分析给出； 对抗滑段 的滑带宜按现场大剪试验或被动土压力破坏面的综合 值结合 经验 分析 给出‘ 。 表 1 安全 系数 F | 取值表 滑坡状态 值 后缘出现陆陆续续 的地裂缝 滑坡形成出 口瞬间 滑坡出 口生成后由等速滑 动转化为加速滑动 产生大动破坏 2 ． 3 横 向影响因素的考虑 滑坡体是三维体， 沿其横宽方向， 滑带埋深及地形变化很大， 而用 c 、 兼有法反算所得抗剪强度指标是根据中轴附近断面求 出的， 显然把这一强度指标用于整个滑坡体有欠合理， 但考虑到 主轴附近是主滑体， 侧缘附近是被带动的， 因而主轴附近的安全 系数 F 。 一般是小于侧缘附近的 F 。 ， 所以把主轴附近反算所得的 抗剪强度指标用于侧缘在工程治理上是偏于安全的， 而且这样 做可以避免把问题复杂化。 图 2 滑坡算例 3 算例 图 2为四川省某滑坡所选定 的两个断面 ， 滑坡 区及周边 出露 地层有侏罗系蓬莱镇组 J 3 P 、 白垩系窝头山组 K w 、 第四系崩 坡积 Q 、 及滑 坡堆积 层 甜 。滑 面所在 位置 为蓬 莱镇 砂 泥岩层 ， 基岩顶面为强风化 ， 钻 孔取岩 心鉴 定为一 泥化严重 的软 弱滑动带。滑块 1 ～3为牵引段， 滑块 4 ～9为主滑段， 滑块 1 O ～ 1 3 为抗 滑段 。牵 引段 的滑 动带埋 藏较浅 ， 现场观 测表 明其处 于 稳定状态 ， 且与主滑段之间存在较深裂缝， 因此反算主滑段抗剪 强度指标时， 可不考虑牵引段的作用。抗滑段强度指标取实验值 c 一1 6 k P a ， 9 8 ． 9 4 。 ， 考虑到滑坡已有数次蠕滑但还没有到加速 滑动状态， 取 F 为 0 ． 9 7 ， 反算所需各项数据如下 I I断面 ∑ W1 ， s i n a t ， c o s a l i 8 6 6 9 ． 3 5 k N， ∑W1 C O S a 】 i 2 8 5 2 5 ． 6 5 k N， 下转第 1 9 9 页 维普资讯 2 0 0 4年 第 3 期 李安堂 浅谈快速编制投标施工组织设计的步骤及方法 1 9 9 或者是敏盛问题， 应单独列子目录， 对其 中几座桥有共性的技术 问题， 应单独列子目录， 如桥梁施工中对既有线防护方案， 对于只 有一座桥中有特殊施工方案的， 应单独列子目录， 并注明桥名或 里程， 对手 镱夫赍 结椒 术瘫度大的桥 应按分项工程列目 录。 分项工程施工工艺及框图编写顺序， 应按施工程序进行编 写， 如明挖基础工程施工， 应按挖基一基底检验一立模绑扎钢筋 一 检查签证一浇筑混凝土一做试件一养护程序进行编制。 2 ． 4 第四阶段。 审查、 ， 一 } 改、 复核工作 审查、 修改、 复核阶段是出成果阶段， 各分项先自己复核， 消 除错误， 汇总后由总体负责审查修改， 成稿后再由编标人员换手 复核。审查修改按目录顺序进行。主要审查修改的内容 1 总体施工组织布置及规划的合理性。检查分项说明与总 体说明和平面图的对应性 ； 检查临时工程规模 、 位置、 功能、 能力 对该工程 的适应性 。 2 审查施工工期的正确性 第一步以执法标文件规定的总工期和阶段工期为依据， 检 查总体施工进度安排的合理性， 查明总体进度安排中是否有漏 项和增项， 作施工范围正确性检查 ； 检查 野外 不宜安排在冬期 箍工的混凝土作业、 浆砌圬工作业、 路基填筑作业及其他不宜安 排在冬季施工的作业是否安排了息工； 检查主体工程完工时间 是否符合阶段性工期要求。 第二步以总体横道图为依据 ， 检查横道图与网络图在时间 节点上的一致性 ， 检查各分项工程时间安排与总体安排 的一致 性与衔接性， 检查劳力组织与进度计划的合理性， 修改工期保证 措施 ， 使措施具有针对性。 3 以施工图纸为依据， 检查修正分项施工方案、 技术措施、 施工方法与总体施工方案的 致控i 修敦采嘲箍士方法的合理 性， 对照检查采用技术标准、 检验标准的正确性； 修正施工工艺框 图及说明的编写步骤， 使之符合正确的施工程序。 4 对标段里程、 分段里程 、 工程量、 材料数量及各类表格中 数据进行检查， 确保各类数据的正确性； 对招标文件要求提供的 各类保证措施进行检查， 主要检查序号的正确性， 措施的完备性、 针对性和目标值的准确性。 5 改稿定稿。按上述步骤修改完成后， 按招标文件规定的 排版要求出第二稿。换手检查漏改错别字， 检查排l版的正确性， 对发现的错误经总体负责人确认后修改， 按 目录顺序出第三稿 后 装订 。 3 快速缩标的其他必备条件 1 微机必须每人一台， 另配相应数量的打印机、 复印机及扫 描仪。 2 最好固定编标人员， 在熟悉编标程序后能相互配合默契。 3 平时多积累参考资料及有价值的标书， 供编标时参考。 4 搞好编标时期的生活保障和必要的办公用品， 保证编标 人员加班加点， 有时是通宵达旦的需要。安排专人负责事务性的 工作， 如买纸、 买墨、 做封面、 复印等杂务。 5 安排专人负责制图， 制图在编标中花费时间最多， 编标人 员画草图交给制图人员， 成图后再插入文挡， 可节省很多时间。 1- 接第 1 8 6页 ∑1 l i c 0 s a l i 一1 4 5 ． 1 m ∑W2 l s l n a 2 f c o s a 1 i 1 2 6 7 ． 4 k N， ∑Wl j c 0 s a l l 7 1 8 7 ． 7 7 k N， ∑l c 0 s a l i 4 8 ． 9 8 m Ⅱ一 Ⅱ断面 ∑Wz i s i mz i ∞s a 2 i 1 1 8 8 2 ． 6 1 k N， ∑Wz i C O s 。 a 2 i 3 2 4 4 8 ． 8 8 k N， ∑l 2 i c o s a 2 i 一1 3 9 ． 2 1 m ∑Wz j s i r m z j c 0 s a 2 j 1 5 5 2 ． 3 9 k N， ∑W2 j C O s a 2 ； 3 2 4 4 8 ． 8 8 k N， ∑ l 2 i COS a g j 一 9 0 ． 1 6 m 将以上数据代入式 4并整理得 』 。 6 0 2 一 9 6 6 协 n 一 。 一 0 5 I 4 1 ． 2 3 2 3 3 ． 1 t 邺一 c O 由式 5解得 t a n O ． 2 0 5 ， 8 ． 1 2 。 ， c 8 k P a ． I 结论 1 试验方法因受各种条件限制， 局限性很大， 无法模拟实际 滑面上不同部位各种因素变化的实况， 其结果常难令人满意； 而 经验数据过多的强调经验 ， 实际上很难把握， 因此“ 反算法” 在岩 土工程实践中很实用 2 在反求主滑带 e 、 值时要按当时坡体上出现的变形行 迹， 特别是坡体上出现裂缝的过程， 经过分析始能划清滑坡的条 块， 列出相应的平衡方程， 使得反算结果符合滑坡的实际情况。 参考文献 [ 1 ] 梁钟琪． 土力学及路[ M] ． 北京 中国铁道 出版社 ， 1 9 9 5 ． [ 2 ] 徐邦东． 滑坡分析与防治[ M] ． 北京 中国铁道出版社． [ 3 ] 马骥． 滑坡推力计算中强度指标的反算[ c ] ． 第三届土力学及基础工 程学术会议论文选集． R 嘲旷 dI∞ Ⅱ B州k C al h鼬 I o f t l I e L l u M lll h l d t c s A 瞳 如誓 - r s t 啷t h I 咖- LI U Ti a n y u n， L U He - l i n S 0 u t h o e s t J i a o t o n g Un i v e r s i t y， C h e n g d u S i c h u a n 6 1 6 0 3 1 ， C i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t O t h e s t a bil i t y a n d t h e c h a r a c t e r o f t h e s l i d e f a e e s o i l o f t h e l a n d s l id e ．a p p l n g t h e” h a c k c a l c u l a t io n me t h o d ” ， t h e a c c u rat e d a t a o f t h e a n 亡 j s h e ar s t r e n gt h i n d e x a r e o b tai n e d ．Di s c u s s t h e c o n s i d e r a b l e p r o b l e ms wh e n u s i n g ” ba c l【e a l c u hfi o n me t h od ” ． Ke y s l a n ds l i d e ；b a c k c a l c u l a t i o n me t h od s a f e t y f a c t or ；a nt i -- s h e a r s t r e n g t h i n de x 维普资讯