顺层边坡参数的确定讨论长期有效

文章来源于公众号：悠游2019，作者：成永刚，原文链接：顺层边坡参数的确定讨论（假日专题）


顺层岩质边坡潜在滑面参数的确定在工程实践中的一个难点，也是大家关心的核心问题之一。故此，笔者对顺层岩质边坡潜在滑面参数的确定进行简短的分析说明。
顺层岩质边坡潜在滑面的反算关键之一是利用原状自然坡体进行反算，并结合后期工程的预加固措施进行适当的折减。但其中存在两个问题，一是潜在滑体的范围如何选取，二是处于稳定状态的原自然坡体的稳定系数如何选取。
1、潜在滑体的范围选取
顺层岩质边坡的的潜在滑体确定是一个难题、
潜在滑体范围选取过大，工程的经济性无从谈起；潜在滑体范围选取过小，工程的安全性也不能确保。笔者就曾见某高速公路由于潜在滑体范围取值偏小，造成7km范围内的9处顺层边坡演变为滑坡而剪断了前部抗滑桩；也见到很多技术人员由于实在难以确定潜在滑体范围，而将其一直顺延至山顶或坡顶，其治理工程的规模是相当恐怖的。
其实，来自于大自然的地质灾害，往往会在大自然中告诉我们答案，也就是说，笔者建议加强现场的工程地质类比，对拟处治坡体附近的自然顺层滑移特征、对已有的人类工程顺层滑移特征等进行调查总结后用于拟处治边坡是最为合理的。
需要说明的是，由于地质体的不重复性，很难对潜在滑体进行准确的计算或模拟。故工程实践中有人认为取开挖厚度的5~10倍进行确定，在理论研究或设计中有人采用数值模拟进行确定都只能作为一种参考。
笔者在工程实践中，多次利用工程地质类比确定的顺层潜在滑坡处治范围基本上均在后期的工程实践中得到了检验，在确保工程的安全性和经济性的基础上，取得了较为理想的治理效果。
2、稳定状态下的原自然坡体受力分析之潜在滑面参数反算
自然状况下潜在滑面参数的反算核心是合理选取潜在滑坡的剪出口。
从土压力公式可知，自然坡面和潜在滑面之间的滑体厚度与土压力成近似的平方影响关系；从抗剪强度公式公式可知，剪力与自然坡面和潜在滑面之间的滑体厚度成线性关系。
因此，选取的越小，则土压力或抗剪强度的计算误差越小，即土压力或岩体抗剪强度对后部潜在滑体支撑力的误差越小。因此，合理选取潜在滑坡的剪出口可有效降低在进行力学计算时由于剪出口选取不当造成高度因素带来的较大误差。也就是说，选取的剪出口部位自然坡体地表与潜面滑面之间的高度越小，计算分析时的土压力或抗剪力误差越小，这是非常有利于潜在滑面参数的合理计算的。
因此，在工程实践中，选取距人工切坡较近的自然边坡和潜在滑面之间的滑体厚度最薄部位作为潜在剪出口，用以反算自然边坡的潜在滑面参数具有相当的优势。这样做的好处是，利用最薄部位的岩土体厚度计算出的该处坡体的土压力或岩体的抗剪力对其后部坡体的支撑力最接近真实值。也就是说该部位的土压力或岩体抗剪力受地层厚度的影响最小，这样计算所得的坡体抗力用于潜在滑面参数的反算，则更接近于坡体的实际情况。否则当选取厚度较大的地段用以计算土压力或岩体抗剪力对后部潜在滑坡的支撑力时，由于选取厚度过大而出现较大的误差。
当潜在滑面以上为破碎岩体时，可采用被动土压力进行近似计算；当潜在滑面以上的岩层完整性较好时，则采用岩体结构面抗剪强度进行计算。

  图1 顺层滑坡参数反算断面示意图

需要说明的是，由此得出的潜在滑面力学参数，根据坡体地质情况与开挖造成的松弛环境应进行适当折减后采用。 

作者：成永刚，博士，教高，注册岩土工程师，中国岩石力学与工程学会滑坡与工程边坡分会理事，中国土木工程学会非饱和土与特殊土专业委员会常务委员和交通岩土工程专业委员会委员，国际工程地质协会会员，中国国家公路建设项目评标专家，四川省交通运输专业人才教育专家。