局部滑移邊坡的抗滑樁樁位優(yōu)化設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及局部滑移邊坡的抗滑粧粧位優(yōu)化設計方法，屬于堆積層邊坡的穩(wěn)定性 評價與滑坡防治技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展W及社會生活的需求日益增長，越來越多的水利工程、市政 工程、道路、橋梁等大型設施需要興建，大量的邊坡工程由此產(chǎn)生，其中就包含了大量的堆 積層邊坡工程。堆積層滑坡是滑坡地質(zhì)災害的一種重要類型，其坡體是由第四系松散或相 對松散堆積巖±體組成，因此坡體結構松散，具有較大的孔隙，透水性較強，易發(fā)生較大變 形，且其分布廣、突發(fā)性強、影響因素眾多，所W具有極強的災害性。該類滑坡坡體構成與結 構特殊性決定了抗滑粧在該類邊坡失穩(wěn)滑移防治中發(fā)揮了不可取代的作用，并已成為該類 滑坡滑移防治中廣泛采用的治理措施。因此，如何科學、準確地對該類滑坡破壞類型、滑移 位置與抗滑粧粧位等做出超前分析與定位，是現(xiàn)代滑坡災害防治領域中亟待解決的課題之 O
[0003] 目前，堆積層邊坡穩(wěn)定性評價與抗滑粧治理工程所主要采用的評價與設計方法為 傳統(tǒng)的剩余下滑力分析法、Janbu法等極限平衡法。其基本評價方法是將待評價的邊坡作為 一個完整滑坡體，首先通過綜合勘探與物探等確定堆積層邊坡潛在的整體危險滑移面，然 后運用上述各自理論方法對所確定的潛在的最危險滑移面進行求解其整體穩(wěn)定性系數(shù)Fs， 再對堆積層邊坡整體穩(wěn)定性系數(shù)Fs進行對比分析，根據(jù)其穩(wěn)定性系數(shù)Fs是否大于安全系數(shù) K或大于安全系數(shù)K的程度，對堆積層邊坡的整體穩(wěn)定性進行分析評價，并將整體穩(wěn)定性評 價結果作為滑坡抗滑粧治理工程設計依據(jù)。從上述基本的評價步驟可W看出，傳統(tǒng)評價設 計方法是將堆積層邊坡整體穩(wěn)定性分析與評價作為抗滑粧治理設計依據(jù)。然而對于堆積層 滑坡，由于該類滑坡巖±體組成與滑移面及滑移邊界條件的復雜性與多變性，特別隨著堆 積層邊坡深度的增大，堆積層邊坡的失穩(wěn)規(guī)模、滑移形式、滑面形成特征各不相同，同時失 穩(wěn)形式往往不再是統(tǒng)一的整體下滑，而是通常在堆積層邊坡最薄弱的部位、滑移面阻力最 小的位置、下滑力最集中的壓縮變形鎖固區(qū)位置坡體產(chǎn)生局部滑移，當下滑受阻后坡體將 處于擠壓應力狀態(tài)，使坡體產(chǎn)生較大的塑性變形，當擠壓力達到坡體本身的抗壓強度時，就 會形成局部破壞與滑坡，而傳統(tǒng)邊坡極限平衡法將無法對產(chǎn)生局部破壞與滑移的堆積層邊 坡穩(wěn)定性和抗滑粧粧位進行科學有效的評價與定位，所W大型復雜堆積層滑坡局部失穩(wěn)滑 移的穩(wěn)定性的分析評價與抗滑粧粧位的確定已成為該類滑坡防治領域亟待解決的問題。
[0004] 抗滑粧是指把粧埋入穩(wěn)定滑床中，依靠粧與粧周巖(±)體的相互作用把滑坡推力 傳遞到穩(wěn)定地層，利用穩(wěn)定地層的錯固作用和被動抗力，使滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。然而，在抗 滑粧工程設計中，抗滑粧粧位是抗滑粧所有設計參數(shù)中最基本和最關鍵參數(shù)之一。一般情 況下，抗滑粧位于斜坡中部時斜坡的安全系數(shù)最高，靠近兩端時斜坡的安全系數(shù)變化規(guī)律 相同?；捨坏淖兓矔鹦逼禄瑒用娴男螒B(tài)變化，當抗滑粧位于斜坡中下部時，滑動面為 在粧頂或斜坡上部某位置越頂滑出；當抗滑粧位于斜坡上部時，滑動面沿粧前±體滑出。因 此，抗滑粧粧位合理選定至關重要，直接影響到滑坡防治效果。為此，鑒于上述傳統(tǒng)評價設 計方法的局限與不足，本發(fā)明旨在尋求一種突破現(xiàn)有傳統(tǒng)的新方法，即根據(jù)堆積層邊坡坡 體厚度、物理力學性質(zhì)參數(shù)及滑移邊界條件等，綜合研究和確定滑坡坡體局部滑移破壞的 最低抗滑力，并依據(jù)局部滑移破壞的最低抗滑力參數(shù)與滑坡不同位置的剩余下滑力值，有 效確定堆積層滑坡最危險局部失穩(wěn)滑移位置與抗滑粧粧位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有傳統(tǒng)評價設計方法存在的上述缺陷，研究和確定了一 種邊坡坡體局部滑移面破壞位置與抗滑粧粧位優(yōu)化設計的新方法，達到對滑坡進行科學、 有效治理目標。
[0006]本發(fā)明是采用W下的技術方案實現(xiàn)的:包括如下步驟：
[0007]第一步:滑坡下伏基巖面傾角、坡體垂直埋深與坡體及下伏基巖面物理力學性質(zhì) 參數(shù)的確定:根據(jù)滑坡的地質(zhì)與地形地貌資料，采用地質(zhì)調(diào)查、勘探與物探等手段綜合確定 堆積層邊坡下伏基巖整體滑移面傾角〇、坡體垂直埋深H;運用原位測試或室內(nèi)±工試驗綜 合測定坡體及下伏基巖面的物理力學性質(zhì)參數(shù)（^，C，0)。
[0008] 第二步:滑坡坡體的條分方法與剩余下滑力及條塊下滑力的確定：
[0009] 1)滑坡坡體的條分方法的確定:根據(jù)邊坡下伏基巖整體滑移面傾角a的變化，在下 伏基巖滑移面傾角a發(fā)生較大變化部位作向下的垂直線，將坡體進行條分成n個垂直條塊； 由于各個條塊自身范圍內(nèi)的滑移面傾角a均無明顯變化，所W可假定滑坡的每一個計算條 塊的滑動面為直線，即整個滑動面在剖面上為折線；
[0010] 2)坡體條塊剩余下滑力與條塊下滑力的確定:根據(jù)坡體垂直埋深H與坡體及下伏 基巖面物理力學性質(zhì)參數(shù)（^，C，巧），假設垂直條塊的剩余下滑力方向與該坡體條塊下 伏基巖滑移面平行，可依據(jù)原理及式（1)、（2)，確定第i個坡體條塊剩余下滑力與條塊下滑 力：
[0011]Pi=Pi-iih-1+FsT廣Ri (1)
[0012]Pdi=Ti-Ri (2)
[0013]其中；
[001引抗滑力：和二貓巧+誠，Ni=WiCOSQi
[0016]滑動力：Ti=WiSinai
[0017] 不平衡推力系數(shù)：吟=COS(巧-a,i)-sin(巧-巧|)tan約W
[0019]式中：
[0020]Pi-第i個坡體條塊剩余下滑力；
[0021]Pdi-第i個坡體條塊下滑力；
[0022] Qi-第i個坡體條炔基巖面傾角；
[0023]巧一第i個坡體條塊的內(nèi)摩擦角；
[0024] Cl-第i個坡體條塊的粘聚力；
[002引Wi-第i個坡體條塊的自重；
[0026] Ni-第i個坡體條塊的作用于滑動面上的法向力；
[0027]Ii-第i個坡體條塊與基巖面的接觸長度；
[002引Fs-整體穩(wěn)定性系數(shù)。
[0029]第=步:滑坡主動滑移區(qū)、局部壓縮變形鎖固區(qū)及超穩(wěn)定區(qū)的確定：
[0030]由力學條件我們可知，當滑移體所受到的合力小于等于零的情況下，邊坡將不會 發(fā)生滑動，所W根據(jù)邊坡坡體條分塊體下滑力大小，將其大于零的邊坡坡體定義為邊坡主 動滑移區(qū)；將剩余下滑力大于零，但塊體下滑力小于零的邊坡坡體定義為邊坡壓縮變形鎖 固區(qū)；將其剩余下滑力小于零的邊坡坡體定義為邊坡局部超穩(wěn)定區(qū)；W此可確定堆積層邊 坡主動滑移區(qū)、壓縮變形鎖固區(qū)與超穩(wěn)定區(qū)。
[0031]第四步:滑坡最危險局部破壞區(qū)域與臨界剩余下滑推力判據(jù)的確定：
[0032]根據(jù)滑坡剩余下滑推力作用與傳播規(guī)律，滑坡主動滑移區(qū)的剩余下滑推力必然會 作用在壓縮變形鎖固區(qū)并由此產(chǎn)生較大的坡體變形，當剩余下滑推力大于坡體本身極限抗 剪強度時，在壓縮變形鎖固區(qū)將會發(fā)生剪切破壞;所W，可將滑坡壓縮變形鎖固區(qū)確定為滑 坡最危險局部破壞部位；因此，在滑坡壓縮變形鎖固區(qū)，對該區(qū)不同條塊坡體確定其相應臨 界剩余下滑推力值，即邊坡發(fā)生局部破壞的臨界力學判據(jù)；
[0033] 由原理可知，滑坡壓縮變形鎖固區(qū)局部破壞處滑移面的極限剩余下滑推力Pdi可由 式(3)、(4)確定：
[0034]1)坡面傾角無變化：
[0036] 2)坡面傾角變化為0值：
[003引式中；
[0039]Pdi-滑移位置在第i個坡體條塊內(nèi)的臨界剩余下滑推力；
[0040]丫1-邊坡坡體的天然容重；
[0041]Qi-第i個坡體條炔基巖面傾角；
[0042]爲一第i個坡體條塊的內(nèi)摩擦角；
[0043]出一第i個坡體條塊滑移坡體的高度；
[0044] e-坡面轉(zhuǎn)折處的附加傾角。
[0045]第五步:滑坡局部破壞位置穩(wěn)定系數(shù)與滑出破壞部位的確定：
[0046]根據(jù)滑坡最危險局部破壞部位的臨界剩余下滑推力判據(jù)與最危險局部破壞部位 上部的剩余下滑推力值，將臨界剩余下滑推力判據(jù)值與局部破壞部位上部的剩余下滑推力 值之比定義為滑坡局部破壞穩(wěn)定系數(shù)Fw,其計算公式為式(5);
巧)
[0048] 式中：Fjsi為滑坡局部破壞位置穩(wěn)定系數(shù);Pdi為滑移位置在第i個坡體條塊內(nèi)的臨 界剩余下滑推力;Pn為局部破壞部位上部的剩余下滑推力值;如果滑坡局部破壞穩(wěn)定系數(shù) Fjsi小于滑坡的穩(wěn)定性安全系數(shù)K(該滑坡的穩(wěn)定性安全系數(shù)可根據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī) 范》GB50330-2013、《水電水利工程邊坡設計規(guī)范》DL/T5353-2006等規(guī)范規(guī)程綜合分析確 定），則判定該部位為滑坡局部剪切破壞部位;反之，則該部位