传递系数法在滑坡稳定性分析中的应用

传递系数法在滑坡稳定性分析中的应用
摘要：传递系数法是一种较为常用滑坡稳定性分析方法。

其优点是借助于滑坡构造特征分析稳定性及剩余推力计算, 可以获得任意形状滑动面在复杂荷载作用下的滑坡推力，且计算简洁，本文简要地介绍传递系数法及其在某滑坡稳定性分析中的应用.
关键词：滑坡稳定性分析；传递系数法
1．引言
滑坡治理是一项技术复杂、施工难度大的灾害防治工程，而滑坡稳定性分析又是滑坡治理的前提和基础。

目前边坡稳定性定量分析有以静力学分析为基础的极限平衡分析法。

传递系数法是极限平衡分析法中的一种，又称不平衡推力法或折线法，它适用于刚体极限平衡边坡稳定性分析。

该法计算简单，能判断边坡的稳定状态，且能为滑坡的治理提供下滑推力的计算，因此在工程中得到了广泛应用。

2.传递系数法简介
2.1传递系数法属刚体极限平衡分析法, 计算方法基于如下6点假设[1]::
(1) 将滑坡稳定性问题视为平面应变问题;
(2)滑动力以平行于滑动面的剪应力T 和垂直于滑动面的正应力a 集中作用于滑动面上;
(3) 视滑坡体为理想刚塑材料, 认为整个加荷过程中, 滑坡体不会发生任何变形, 一旦沿滑动面剪应力达到其剪切强度, 则滑坡体即开始沿滑动面产生剪切破坏;
(4) 滑动面的破坏服从M oh r 一Co ul o m b 破坏准则, 即滑动面强度主要受粘聚力及摩擦力控制;
(5) 条块间的作用力合力(剩余下滑力)方向与滑动面倾角一致, 剩余下滑力为负值时则传递的剩余下滑力为零。

(6) 沿整个滑动面满足静力的平衡条件, 但不满足力矩平衡条件。

2.2其计算式如下[2] ：
Fs在主滑剖面上取序号为i的一个条块，几何边界与受力如图1-1、图1-2所示。

其上作用有垂直荷载（Wi）和水平荷载（Qi），前者诸如重力和工程荷载等，后者为指向坡外的水平向地震力KCWi及水压力PWi等。

①基本荷载（仅考虑重力）
第i条块的下滑力：
第i条块的抗滑力：
图1－1滑坡稳定计算力学分析图
剩余下滑力：
其中：
稳定性系数为：
图1－2滑坡稳定性计算力学分析图
第n块的推力为：
②组合荷载（主要考虑重力、静（动）水压力和地震力的作用）
第i块的下滑力：
第i块的抗滑力：
稳定系数为：
其第n条块的下滑推力为：
式中：
Ei－1：i-1条块作用在i条块的剩余推力；
Ei：i条块剩余下滑力的反力；
αi－1：i-1条块滑面倾角；
αi：i条块滑面倾角；
Ui－1、Ui＋1：i条块水压力；
Ui：i条块扬压力；
Wi：i条块滑体重力；
ci：i条块滑面内聚力；
li：i条块滑面长度；
φi：i条块滑面内摩擦角；
PDi：作用于i条块的动水压力；
βi：i条块所作用的动水压力（PDi）与滑动面之间的夹角。

3.基于传递系数法的某滑坡稳定性分析
3.1.某滑坡概况
该滑坡为上部堆积体沿下伏吴家坪组下部炭质页岩、煤层顺层滑移而成。

滑坡体总体平面形态呈不规则状，平面面积约
126.9×104m2，体积约5775.4×104m3，前
缘高程630～636m，后缘高程940～958m。

顺河长度460～850m，垂直河长度1800～2027m。

按其平面形态将滑坡分为上、下滑体、西部滑体。

其中上滑体高程760～958m，平面面积约51.9×104m2 ，体积约2596.1×104m3；下滑体位于高程632～810m间，后缘高程760～810m，平面面积约68.8×104m2，体积约3122.3×104m3；西侧滑体位于高程658～735m，后缘高程724～730m，平面面积约6.2×104m2，体积约57.1×104m3；西侧滑体、下滑体后缘围椅状地形明显。

边界条件综合表列表1－1，如下：
表1－1 边界条件综合表
3.2 滑带力学参数的给定
根据反演、室内试验成果、工程类比值等综合选取滑带土抗剪强度参数取C=5Kpa，Φ=13°。

3.3滑坡稳定性计算
3.3.1 计算工况的确定
滑坡选取主剖面（1-1’）进行稳定性计算。

滑坡计算剖面分条示意见图1－3。

图1－3 某滑坡计算剖面分条示意图
①库水位工况
地下水的变化不仅影响滑体重量、滑带土c、φ值的变化，而且将引起滑体内动水压力与静水压力的变化。

水库正常水745.6m，滑坡前缘低于库水位，后缘远高于库水位，滑坡下段或前缘处在库水位变动带内，库水对滑体中地下水有影响。

水库蓄水后该滑坡属涉水滑坡，滑体前缘涉水深度105.6～118.6m，计算选取的计算工况如下[3]：
第一种工况是天然状态下, 考虑地下水位;
第二种工况是库水位710m+自重，考虑地下水位；
第三种工况是库水位745.6m+自重，考虑地下水位；
②地震工况
地震烈度为VI度时，不计入地震力（《水工建筑物抗震设计规范》[SL2003-97]），依据中国地震动峰值加速度区划图（2001年，1:400万），库区位于VI度区，不考虑地震荷载。

3.3.2 滑坡计算成果
针对上述工况，对滑坡的稳定性进行计算，稳定性计算成果见表1-2。

表1-2某滑坡稳定性计算成果表
3.4 滑坡综合稳定性分析与评价
根据《滑坡防治工程勘察规范》（DZ/T0218-2006）中对滑坡的危害程度等级、抗滑稳定安全系数及稳定状态分级的要求，本滑坡危害程度为Ⅰ级、抗滑稳定安全系数Fst=1.20。

滑坡稳定性状态按稳定系数分四级：K＜1.00不稳定，1.00＜K≤1.05欠稳定，1.05＜K≤Fst基本稳定，K≥Fst稳定。

滑坡临江地段地表坡度较陡（40°～45°），中后部平缓（7°～13°）；滑床前缓（前缘微翘，倾角1°左右，中部6°～10°）后陡，后部滑床倾角13°～17°）；滑坡物质主要分布在滑体中前部；滑坡中冲沟发育，有利于地表水的迅速排泄。

滑坡稳定性计算表明，滑坡的整体稳定系数在天然状态下为1.175。

据调查在1961年、1977年连续暴雨期间在滑坡中部800～750m区间发生了变形破坏，导致2间民房毁坏、10余间民房拉裂受损。

但近20年来地表无变形现象。

根据滑坡形态、地表调查、稳定性计算等方面综合考虑滑坡目前整体处于基本稳定状态。

4.结论
传递系数法在滑坡稳定性评价中发挥很大作用，不过也有其局限性和特殊性，计算系数的选取和条块的划分也是影响稳定性评价结论的重要因素，所以实际运用中还要谨慎，不能一概而论。

参考文献：
[1] 苏爱军,, 冯明权.滑坡稳定性传递系数计算法的改进, 地质灾害与环境保护[J] , 2002
[2] 晏同珍, 等. 滑坡学[ M] . 中国地质大学出版社, 2000.3.
[3] 中华人民共和国建设部. 岩土工程勘察规范( GB50021- 2001)[ S ] . 中国建筑工业出版社, 2002.1.10.。