重庆三峡库区滑坡治理工程勘察中的一些问题

表2 滑坡的变形滑动阶段划分
变形 滑动 阶段
滑动带及滑动面 滑坡前缘 滑坡后缘 滑坡两侧 滑坡体
变 形 阶 段
主滑段滑动带在 无 明 显 变 化 ， 蠕动变形，但滑 未 发 现 新 的 泉 体尚未沿滑动带 点 位移，少数探井 及钻孔发现新滑 动面
蠕 动 阶 段
主滑段滑动带已 基本形成，滑体 局部沿滑动带位 移，滑带土特征 明显，多数探井 及钻孔发现滑动 带有镜面、擦痕 及搓揉现象
重庆三峡库区 滑坡治理工程勘察中的一些问题
郑颖人
院 士
博士生导师
中国人民解放军后勤工程学院
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主要内容
一、关于滑坡的工程分类 二、仔细寻找滑面与剪出口 三、准确判断主滑方向，并按主滑方向构划主滑线 四、滑面参数的确定 五、关于渗透压力（动水压力）的计算 六、水位下降时浸润线的确定 七、不平衡推力法计算中存在的问题 八、稳定性计算和剩余下滑力计算所采用的工况 九、滑坡稳定性评价
常有隆起，有 放射状裂缝或 大体垂直等高 线的压致张裂 缝，有时有局 部坍塌现象或 出现湿地或有 泉水溢出
地 表 或 建 （ 构 ）无明显裂 筑 物 出 现 一 条 缝，边界 或 数 条 与 地 形 不明显 等高线大体平 行的拉张裂 缝 ， 裂缝断续分 布 ， 多呈弧形向内 侧突出 地 表 或 建 （ 构 ）出现雁形 筑 物 拉 张 裂 缝 羽状剪切 多而宽且贯 通 ，裂缝 外侧下错
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概 述
为了保证库岸及新建城镇安全，防止自然灾害的发生，政府决定 对三峡库区地质灾害防治工程投入40亿元进行治理，这给库区人民带 来了福音和机遇，仅重庆市就有150多项防治工程，但由于当前地质 灾害防治技术还不够成熟，在防治工程的勘测设计中还存在一些问题。 归纳起来主要有： ①滑面的确定缺乏充分论证，往往漏掉许多滑面与剪出口； ②地质剖面并不在坡体的主滑方向，将其用来分析滑坡显然不合 理； ③滑带土的参数选取问题； ④库水位降落情况下浸润线无合理算法； ⑤动水压力的计算比较混乱； ⑥计算工况的选取不规范； ⑦不平衡推力法本身存在的问题等。 下面就滑坡防治工程勘测中的一些问题提出一些看法。
随滑动距离的 增加，滑带土 结构进一步破 坏，滑面上土 颗粒产生定向 排列，强度降 低，产生剧烈 滑动
全部探井于钻孔发现 滑动带有镜面，有破 裂擦痕与搓揉现象， 滑带土含水量高
后缘裂缝急剧 张开并下错， 滑动面形成并 贯通
两侧及前缘大 量坍塌。坡体 前缘形成滑坡 舌，并明显伸 出，或者坡体 刚出现滑塌
2. 现场测试
碎石土现场大面积直剪试验能较好地反映碎石土的真实强度，但现场试验有 时也显示出较大的离散性，尤其在现场含水量较高或碎石含量不均时。当土体含 水量很高时，土体基本上处于饱和状态，而非自然状态。此时测出的强度不能作 为自然状态下强度，而应作为饱和状态下的强度。此外，由于碎石土的测试方法 尚不成熟，或者测试人员工作马虎，导致某些大剪试验强度低于室内测试值，此 时应查明原因。现场试验时应给出土体含水量与饱水率，以便弄清大剪是在自然 状态下还是在饱水情况下进行。
表1 滑坡的工程分类(续)
特 征 滑 坡 发 育 阶 段
产生原因
滑动面
裂缝状态
坡体Leabharlann Baidu变形 滑动迹象
前缘及两侧出 现局部坍塌。 中、后部水塘、 水沟或水田渗 漏。剪出口附 近湿地明显， 有泉水溢出， 树木成醉树林
类别
Ⅲ
微滑动 阶 段
由于后部的挤 压，抗滑地段 的阻力逐渐被 克服，形成新 滑带和出口， 滑坡体整体位 移
c, 值的具体取值可采用敏感分析法。
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四、滑面参数的确定（续2）
4. 综合取值的原则
综合取值的原则应以测试值为基本值，尤其是碎石土应以现场实测 试验值为主。并以反算值与地区经验值进行校核，对于一些偏离地区经 验值或反算值较大的情况，一定要详细分析找出其原因。岩土抗剪强度 指标应根据滑坡类别及荷载组合分别选用峰值强度指标、残余强度指标 以及天然强度指标、饱和强度指标。 对Ⅰ类坡体取峰值强度指标，对Ⅳ类滑坡体可取残余强度指标，对 Ⅱ、Ⅲ类坡体可在峰值强度与残余强度指标间取值。 按重庆市三峡库区滑坡危岩勘察规定（试行），Ⅰ类坡体取峰值强 度，Ⅱ类坡体取峰值与残值之间，Ⅲ类坡体取残值强度。 在天然状态下一般取天然强度指标，但暴雨、久雨情况下，在入渗 深度范围内采用饱和强度指标，在入渗深度以外，可在天然强度与峰值 强度间取值。 坡体无论处于何种变形滑动阶段，凡未滑动过的潜在滑面均取峰值 强度。
新滑面
滑体
滑带
图1
残联滑坡
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二、仔细寻找滑面与剪出口（续1）
问题3： 三峡库区的坡
体滑带土与滑体土的强度常常 相差无几，有可能在库水位下 落时，滑体内出现新滑面滑塌， 而沿滑带却是稳定的。这也常 易引起错找滑面或漏掉滑面。
第二剪出口 第三剪出口
问题4： 实际剪出口可
能有多个，但如果只沿滑面找 剪出口只有一个（第一剪出 口），这种错误也是常见的。 图2 多剪出口情况
张裂缝与滑坡两 羽 状 裂 缝 侧羽状裂缝连通，与 滑 坡 后 常出现多个结坎 缘 张 裂 缝 或地堑式沉陷带，连 通 ， 滑 滑坡壁常较明显 坡 周 界 明 显
有差异运动形 成的纵向裂缝， 中、后部水塘、 水沟或水田渗 漏，不少树木 成醉树，滑坡 体整体位移
稳 定 阶 段
滑体不再沿滑动带 位移，滑带土含水 量降低，进入固结 阶段
整个滑坡滑动带已全 后 缘 及 两 侧 主 部形成，滑带土特征 裂 缝 贯 通 ， 两 明显，多数探井及钻 侧 羽 毛 状 裂 缝 孔发现滑动带有镜面、错 开 ， 前 缘 出 擦痕及搓揉现象，滑 现 断 断 续 续 的 带土含水量常较高 鼓张裂缝和不 连续的放射状 裂缝。滑坡体 周界形成
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强滑动 阶 段
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表1 滑坡的工程分类
特 征 滑 坡 发 育 阶 段 产生原因 滑动面 裂缝状态 坡体的变形 滑动迹象
类别 弱变形 阶 段
Ⅰ
由 于 坡 体 内 应 主滑段滑动带在蠕动 后 缘 出 现 断 断 建 筑 物 出 现 不 力 状 态 的 改 变 ，变形，但滑体尚未沿 续 续 的 张 性 裂 连 续 的 细 微 裂 使 某 一 部 分 首 滑动带位移，少数探 缝 缝 先 达 到 抗 剪 强 井及钻孔发现新的滑 度 ， 局 部 出 现 动面 塑性变形区
如何在尚无监测情况下来确定主滑方向，有待进一步 积累经验。
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四、滑面参数的确定
1. 室内试验
由于三峡库区多系碎石土，碎石含量在5%~80%之间，一般为20%~30%，土体 为粉质粘土。因而室内试验无法将真实的原状土进行试验，往往只取粉质粘土作 试验。显然，其试验得出的强度应低于真实强度，因而实际应用时，应视碎石含 量多少增大强度，目前一般乘以1.2左右的增大系数。改进的方法是采用室内碎 石土大试件进行测试（如25x25x25cm），并对不同碎石含量的碎石土进行测试， 从中得出规律性的认识，修正当前的室内测试值。
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三、准确判断主滑方向，并按主滑方向构划主滑线
问题：在勘察工作中常发现地质剖面不在主滑方向，由此 将引起稳定计算与推力计算失真。在此剖面上设置支挡结构， 还可能引起坡体横向失稳。 原因：判断主滑方向失误,一方面是缺少地表位移矢量的 监测；另一方面是勘测人员缺乏经验，不知道如何依据地形
特征与裂缝分布状态来判断主滑方向。
裂缝不再增多， 不再扩大，滑坡 壁明显
羽 状 裂 缝 滑体变形不再 不 再 扩 大 ，发展，原始地 不 再 增 多 形总体坡度显 甚至闭合 著变小，裂缝 不再扩大不再 增多甚至闭合
二、仔细寻找滑面与剪出口
问题1：当前滑坡勘察中往往只给出一个滑面与一个剪出口，有些剪出
口被遗漏。其原因是只注重寻找老的滑面，当不存在滑面时，常以强度较低 的土层或者岩层上面的土层作为滑带，这种依据地质方法寻找滑面，有可能 错找滑面与遗漏滑面。 问题2：有些滑坡迹象是由于近年工程开挖或者水流渗入所引起的浅层 滑坡，这些坡体属于潜在滑坡，滑面尚未形成，这些滑面常被遗漏或误认为 老滑面滑动。
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用渗透压力表述的稳定系数表达
Fs
{[W cos D sin( )]tan c l } [W sin D cos( )]
i i i i i i i i i i i i i
其中： D w hw L cos sin ，即等于土条中水的重量乘以水力坡降。
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四、滑面参数的确定（续1）
3. 反分析法
反算值一般只起到校核作用，因为反算受到其他许多因素的约束。 例如:Ⅰ类弱变形体的坡体，根本不能反算。反算时Fs值的确定与坡体类别有关。 建议值: Ⅱ类坡体Fs在1.02~1.05取值; Ⅲ类坡体Fs在0.99~1.01取值; Ⅳ类坡体Fs在0.95~0.98取值。 按重庆市三峡库区滑坡危岩勘察规定（试行）， Ⅱ类坡体Fs在1.01~1.05取值; Ⅲ类坡体Fs在0.95~1.0取值。
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强变形 阶 段
蠕动区进一步 扩大，中后部 滑面形成，土 体进一步向抗 滑段挤压，后 部裂缝贯通并 错开，变形体 两侧出现断断 续续的羽毛状 裂隙
滑动带已基本形成， 后 缘 裂 缝 贯 通 ，建 筑 物 拉 张 裂 滑体局部，尤其是中、两 侧 出 现 断 断 缝 多 而 宽 ， 少 后部地区沿滑动带位 续 续 的 羽 毛 状 量 沉 陷 ， 裂 缝 移，滑带土特征明显，裂隙。 错开 较多探井及钻孔发现 滑动带有镜面、擦痕 及搓揉现象
第一剪出口
解决途径：一是外业工作要做细，尤其应详细分析实际存在的滑坡边缘
与找出的滑面的主滑方向是否能相互印证。如果不能印证必然存在其它滑面， 尤其是潜在滑面。二是要加强内业分析工作，应画出滑坡体、滑带、滑床的形 状，给出所有参数，采用程序自动寻找滑面，并且在某一滑面受阻时，再寻找 其它滑面与新的剪出口，目前程序水平有限，应编制更为实用的程序。
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一 、关于滑坡的工程分类
1.分类的目的 分类的目的是定性上反映滑坡体所处的滑动状态，便于采取相应的治 理方法，定量上用于确定滑面参数的反算，合理选用滑面参数。 2.分类的方法 滑坡工程分类应当反映滑坡所处的发育阶段，在蠕动变形阶段还是滑 动阶段，如果再细分的话，可按变形滑动状态分为弱变形阶段、强变形阶 段、微滑动阶段、强滑动四个阶段。弱变形、强变形都属蠕滑阶段，尚没 有形成明显贯通的滑动面。微滑动与强滑动都属滑动阶段，微滑动处于滑 动的初期，强滑动表示已有明显滑动或者已经滑塌。 3.分类考虑的因素 主要有三个方面：一是滑面的状态；二是裂缝状态；三是坡体上表征 滑动的一些迹象。 表1示出了滑坡的工程分类,它是依据铁道部的分类和三峡库区勘察经 验提出的。 表2给出重庆市三峡库区滑坡危岩勘察规定中的滑坡分类。
图3 土条计算简图（用周边压力）
图4 土条计算简图(用渗透压力）
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五、关于渗透压力（动水压力）的计算（续1）
用土条周边静水压力表述的稳定系数表达式
Fs
{[(W W {[(W
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U y ) cos ( Pa Pb U x ) sin ] tan cl} W2 U y ) sin ( Pa Pb U x ) cos }
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五、关于渗透压力（动水压力）的计算
当坡体存在地下水或库水位降落时，稳定分析中需要考虑渗透压力。 但渗透压力如何计算有各种不同的公式，而且计算中不仅考虑渗透压力， 有的还考虑静水压力，计算中的混乱状态需要进行调整，我们以瑞典条 分法为例，用渗流网和渗透压力的概念证明了渗透压力（动水压力）与 土条中水重和周边静水压力是一对平衡力的结论，导出了以瑞典法静水 压力转换到动水压力计算过程。
无明显异常
有裂缝及少 量沉陷等异 常现象
表2 滑坡的变形滑动阶段划分(续）
变形 滑动 阶段
滑动带及滑动面
滑坡前缘
滑坡后缘
滑坡两侧
滑坡体
滑 动 阶 段
整个滑坡滑动带已 全面形成，滑带土 特征明显，绝大多 数探井及钻孔发现 滑动带有镜面、擦 痕及搓揉现象，滑 带土含水量常较高
出现明显的剪出 口并经常错出， 剪出口附近湿地 明显，有一个或 多个泉点，有时 形成了滑坡舌， 滑坡舌常明显伸 出，鼓张及放射 状裂缝加剧并常 伴有坍塌 滑坡舌伸出，覆 盖于原地表上或 到达前方阻挡体 而壅高，前缘湿 地明显，鼓丘不 再发展