滑坡抗剪强度参数文献综述

文献综述

1、引言

滑坡是我国地质灾害中主要的灾害类型，滑坡稳定性评价是地质灾害防止工作中的重要研究对象。在滑坡稳定性计算和工程设计中，滑带土的粘聚力(c)和内摩擦角(ϕ)取值正确与否至关重要。为了确定抗剪强度参数的研究方法，也为了更好的完成本论文，在写作前从近些年的期刊杂志及相关书籍中收集了大量的关于滑坡抗剪强度参数研究方法的参考文献，其中不乏《地质学报》、《水利与建筑工程学报》、《灾害学报》、《Science Direct》等主流期刊。

研究抗剪强度参数的方法有若干种，本论文选择云南省绥江县城新址滑坡为工程实例，参考国内外权威理论，选取抗剪强度参数反演分析与试验结合的方法，得到该滑坡滑带土的抗剪强度参数值。

2、正文

目前确定滑带土抗剪强度参数值的方法有试验、工程类比和反演分析3种。滑带土剪切试验分为现场或室内两种，受试样和试验条件的限制，滑带土试验数据通常很离散，需要进行分析计算来确定。工程类比法在确定滑带土抗剪强度参数时具有很强的主观性，在确定类比指标时又受到类比滑坡客观条件的限制。反演分析是确定滑带土抗剪强度参数的一种有效的方法，根据滑坡的宏观变形状况假设滑坡的稳定性系数（参考数值如表1），再反算滑带土的抗剪强度参数，反算是滑坡稳定性分析的逆过程，得到的参数更符合滑坡的变形情况，参数可以作为实验数据选取的参考，若没有试验数据，可以直接作为稳定性计算、工程设计的参数。

表1滑坡稳定性评价指标

发展阶段变形性质稳定性系数

K

变形状态

局部变形整体变形稳定固结

蠕滑

微滑

剧滑

稳定固结

1.05~1.00

1.00~0.90

<0.90

>1.05

前缘或后缘变形微弱，地表出现未连通微裂隙

局部坡面变形异常，陡砍处出现小型局部滑崩，裂

缝发育，逐渐连通

坡面出现鼓丘、挤压变形和较大的裂隙

滑坡已稳定

目前，滑带土抗剪强度参数反演分析的主要方法为单参数反演和双参数反演两种，前者假定一个参数已知的前提下，反算另一个参数，通常选择对滑坡稳定性影响较敏感的参数作为未知参数。后者在反演分析中有两个未知参数，通常选择两个距主滑面等距的剖面建立极限平衡方程求解。下面主要介绍这两种反演分析方法。

1单参数反演分析法

单参数反演分析方法是在试验得到抗剪强度参数的前提下的一种方法，在滑坡分析中，一般情况是选择一个典型剖面如图1、图2，通过长期积累的类似工程经验结合现场试验，在查阅相关前人研究成果后，初步判断影响该边坡稳定性抗剪强度参数粘聚力（c）和内摩擦角（ϕ)的可能范围，然后假定边坡处于极限平衡状态，假定一个抗剪强度指标反算另一个抗剪强度指标，因内摩擦角（ϕ）可能取值变化较大，试算工程量大，通常采用假定粘聚力（c）值来反算内摩擦角（ϕ）值结合现场试验实测值进行修正并不断试算，最终得到合理的边坡抗剪强度参数值，如表2。

图1 某滑坡1-1剖面各滑面的工程地质模拟图

图 2 该滑坡1-1’剖面1020~1160m滑面稳定性分析计算图

表2 单参数反演反分析试算结果

2 双参数反演分析

反演分析具体步骤：选择其中一个计算剖面，在预先给定的稳定系数的前提下，通过试算得到多组不同的c、ϕ值，即每组c、ϕ值均使得稳定性系数为预定值。然后通过曲线拟合的方法，会出一条c—ϕ的趋势线。另取一个计算剖面，仍在相同的稳定性系数前提下，同样的方法得到另一条趋势线。两条线相交于一点，改点所对应的横纵坐标即为反分析得出的强度参数c、ϕ值，如图3。

图3 某滑坡c、 值双参数反演分析曲线图

滑坡抗剪强度参数反演分析主要有以上两种方法，另外通过参考其他文献，得知反分析还有其他方法，如三维稳定性反分析、Geo-Slope软件反分析、FLAC 3D软件反演分析等方法。在这些方法中大部分是基于极限平衡法进行反演分析的，而三维边坡稳定性分析除应用了极限平衡方法还运用了数值分析方法。

随着软件的开发应用，Geo-Slope软件、FLAC 3D等软件越来越多的应用于边坡稳定性分析与模拟，该类软件可以模拟边坡多种情况，如存在滑面与不存在滑面、降水期间与非降水期间，也可进行开挖模拟，得到边坡开挖后稳定性状况，该类软件反演得到的抗剪强度参数也更精确。

3、结论

本文论述了滑坡反分析的基本原理，反分析的方法；反分析的前提条件是确定一个合理的反算状态，滑坡稳定性评价指标应与滑坡的变形特征相符合；由于滑坡本身是一个大规模的剪切活动，试验本身很难完全模拟真实的自然条件，相比之下反分析所得的结果更为符合滑坡的平均抗剪强度，因此在滑坡的稳定性评价及滑坡推力的计算中，其强度参数的取值应采用试验法结合反算法，合理取值。

通过查阅国内外文献，得出滑坡抗剪强度参数反演分析的多种方法，结合云南省绥江县城新址滑坡实例，本论文选取单参数法作为反演分析的主要方法。选取滑坡一个主剖面，将滑面以上土体分成若干块体，运用极限平衡理论中的传递系数法，进行单参数反分析计算。计算结果与试验结果进行比较，得到误差较小。再应用Geo-Slope软件自动搜索不稳定块体功能，对开挖边坡产生局部失稳的规模和位置进行搜索，搜索结果表明不存在稳定性小于1.0的块体，即没有不稳定块体。再次验证了反算结果与试验结果。

随着数值分析法广泛应用，此类问题将趋于用数值分析法来解决，包括有限单元法、边界单元法、离散元法和快速拉格朗日法。数值分析方法利用计算机技术，采用全面满足静力平衡、应变相容和材料本构关系求边坡应力分布和变形情况，研究岩体或边坡应力和应变的变化过程，求得各点上的局部稳定性系数，由此判断边坡的稳定性。它的优点是不受边坡几何形状不规则和材料不均匀的限制，可用于连续介质和不连续介质。在求单元体的力的平衡时，考虑单元体的变形协调，同时还考虑岩土的破坏准则，从而计算结果更加精确合理。