PDF《甘肃天水地区黄土极限状态边坡的统计分析》

l i m i ts t a t e ;

p a r a m e t r i ci n v e r s i o n ;

c o h e s i o n;

i n t e r n a lf r i c t i o na n g l e ;

s t a b i l i t yc o e f f i c i e n t ;

T i a n s h u i a r e a ;

G a n s u

0 引言在边坡稳定性分析中, 由于岩土体性质及其所 处环境的复杂性, 必须将定性分析和定量计算相结 合[

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5 ] .定性分析一般是基于边坡变形的迹象或类 似边坡的类比分析.理论计算方法可分为基于物理 模型的稳定性计算方法和统计计算方法[

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1 1] .基于 物理模型的方法目前已很成熟, 无论是各种极限平 衡法, 还是基于强度折减的数值方法, 都能取得十分 一致的结果, 其中强度参数取值是理论计算的核心 问题[

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1 3 ] .统计计算方法是对已破坏的边坡进行统 计分析, 一般是建立滑坡有关参数( 坡高、 坡度、 滑体 体积) 的关系, 主要用于判断相近地质条件滑坡的破 坏范围.文献[

1 4] 中, H e i m 假定边坡破坏后, 不再 有内聚力, 由于起点和终点动能均为0, 坡体在下滑 时的重力势能全部转化为摩擦能消耗掉, 在此基础 上提出了一个雪橇模型( s l e dm o d e l ) ,该模型很好 地反映了滑坡体在运动过程中的能量转化,他将坡 体起点和终点连线的倾角定义为综合摩擦角, 综合 摩擦角的大小反映了滑坡运动距离的远近.一些学 者也称之为平均摩擦 角 或似 摩擦 角.H u s最早 统 计了世界上一些大型滑坡的似摩擦角和滑坡体积的 关系, 得出二者总体规律具有反相关性, 但数据离散 性大, 相关性不是很好[

1 5 ] ;

O k u d a在Hus的数据中 加入了日本一些滑坡的案例, 总体规律相似[

1 6] . 目前, 针对特定域和特定类型的滑坡有许多统 计关系, 但都是针对已发生的滑坡, 可用于预测滑坡 的破坏范围, 但是很少有针对未滑动破坏边坡的统 计.这是由于边坡稳定性不易直接确定, 将不同稳 定性的边坡进行统计是没有意义的.李萍等提出了 极限状态边坡的概念, 对黄土高原地区进行系统调 查和研究, 发现极限边坡主要分布在河流侵蚀岸坡, 并提出4点判别标准[

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1 9] : ①坡顶有拉裂隙;

②坡面 局部滑塌, 地形破碎;

③ 现有 新滑 坡恢 复的原始 坡形;

④ 新滑坡两侧与其坡高、 坡度相当的边坡.显然, 应用极限状态坡概念, 假定其稳定系数为1 . 0, 可对其进行统计分析. 由于自然黄土边坡是在当地特定的地理与气候 环境下形成的[

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2 5 ] , 极限状态边坡也反映了黄土边 坡对所在环境的最大承受度, 所以该方法依据可靠, 容易被工程设计人员接受.对黄土成因及发育过程 相同、 土坡结构一致的各临界边坡剖面进行统计分 析, 可使工程类比定性分析法系统化和定量化.基 于此, 笔者在甘肃天水地区现场实测5 1个坡高4 0~

1 5 0m 的极限状态坡地形断面, 在断面上测量其坡 高、 坡宽及坡度等参数, 统计获得了坡高与坡宽的双 对数线性相关方程;

再将坡高按1 0m 间距分段, 每 个坡高段取3个极限坡高, 利用 M o r g e n s t e r n P r i c e 法反演 不同坡高段的强度参数(内聚力和内摩擦角) ;

基于反演的强度参数和极限状态边坡坡高和坡 宽的回归方程, 进一步计算获得不同稳定系数下坡 高与坡宽的关系曲线, 将该曲线制成

图表, 可用来直 接判定该地区一个已知边坡的稳定系数, 也可以给 定安全系数, 确定一个拟设计边坡的坡度. 图1 区域地质概况及边坡测量点位置 .1镒 镒镒 状 镒 胬謇 1研究区概况 天水地区位于六盘山以西, 秦岭北麓, 陇西盆地 东南部, 天水、 秦安、 通渭一带, 主要为渭河流域及其 支流葫芦河流域( 图1 ) .该地区自古近纪末至新近 纪初, 受东昆仑―秦岭断裂系左旋走滑活动控制, 形 成北西―南东向拉张盆地与隆起山地交错的古地形 面貌[