下土地岭滑坡稳定性分析及风险计算

中国地质大学

研究生课程论文

课程名称地质灾害风险分析与预警预报教师姓名殷坤龙教授、吴益平教授学生姓名陈仁全

学号120110351

专业地质工程

所在院系地质调查研究院

类别硕士

日期2012 年 4 月 2 日

评语

注：1、无评阅人签名成绩无效；

2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效；

3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。

三峡库区下土地岭滑坡稳定性分析与风险预测

陈仁全

（中国地质大学（武汉）地质调查研究院湖北武汉430073）

摘要：滑坡灾害对人类生命、财产造成重大损失，而滑坡的稳定性分析是确定滑坡防治措施的重要依据；同时，滑坡灾害人口、经济易损性及人口伤亡、经济损失风险预测是单体滑坡灾害预警预报工作的一个重要环节。在对三峡库区下土地岭滑坡的有关资料进行分析的基础上，归纳总结影响滑坡稳定性主要影响因素，选定四种工况，应用极限平衡理论，基于岩土力学参数的Monte Carlo模型，采用Morgenstern-Price法分析该滑坡稳定性系数及概率分布。最后，确定滑坡灾害强度、体积、人口密集程度、人口年龄结构、居民对滑坡灾害的防范意识、政府对滑坡灾害的重视程度等6个方面对人口易损性的影响，评价了研究区人口易损性；同时确定了研究区经济易损性指数值。在此基础上，通过R t=E×H×V风险预测公式（UNESCO, 1972; Fournier D’Albe, 1979），分别计算出土地岭滑坡人口风险和经济风险预测值，并作简要分析。

关键词：下土地岭；极限平衡；稳定性；易损性；风险分析

1 引言

滑坡的稳定性分析是确定滑坡防治措施的重要依据，也是滑坡灾害研究的重要方面之一。目前，滑坡稳定性分析评价的常用方法主要有两类，一是以极限平衡理论为基础的条分法，二是以弹塑性理论为基础的数值计算方法。其中极限平衡法为我国工程建设所最为常用，主要包括：瑞典圆弧法、Bishop法、Janbu法、不平衡推力传递系数法等[1]。这类方法主要考虑沿滑动面上的抗滑力（矩）与滑动力（矩）的比值——稳定性系数F S来衡量大于1时，滑坡体是稳定的，反之，滑坡体不稳定[2]。但这种方法最大的缺陷是没有考虑材料参数的变异性；孔隙水压力及外荷载的波动性；计算模型的不确定性等[3]。因此，将滑坡体的稳定性系数F S看作是各种不确定因素作用下的随机变量，并通过滑坡的破坏概率分析来评价滑坡的稳定性更为合理。在此基础上，进行滑坡灾害风险性分析，最终得出风险预测值供风险区划制图、预警预报等工作参考。

本文以三峡库区湖北秭归县下土地岭滑坡为例，采用Morgenstern-Price法首先计算滑坡稳定性系数及破坏概率，确定灾害的发生概率，然后分析滑坡影响范围内承灾体的价值和易损性，最后计算出灾害体风险预测值，并作简要分析。

2 下土地岭滑坡概况

2.1 滑坡地理位置

下土地岭滑坡区位于三峡库区湖北省秭归县水田坝乡新址规划区北部，水河的南岸。距原县城归州镇约7公里，对外交通为公路，并可通过老县城归州镇从长江水路与外界联系（图2.1）。

图2.1 地理位置交通图

2.2 地形地貌特征

滑坡区属于河谷片坡地貌，处在袁水河弯凸岸一侧的凹岸处。地形上为中缓坡过渡到前沿缓坡台地。南西面为山体，其图幅范围内最大高程223m。北东面为袁水河，为当地最低高程，海拔156m，相对高差67m。全区可分为袁水河、河谷阶地、剥蚀斜坡地貌、滑坡地貌和人工改造地貌等几个地貌单元。

2.3滑坡空间特征

下土地岭滑坡是一老滑坡，滑坡前缘宽度210m，往中后部滑坡变窄，宽度在80～100m，滑坡纵向长度右侧明显大于左侧，平均长度为170m。滑坡体平面范围约20000m2，滑坡体的厚度在纵向上也有变化，中上部滑坡体平均厚度约为14m，沿江大道下部的滑坡体厚度逐渐变薄，平均厚度为7m。该滑坡的总体积约为25万m3。滑坡体后缘高程为204m，中学宿舍坎下198m高程处，发育滑坡后壁及陡坎，由于拉裂滑脱作用形成3～4道小坎，坎高1～1.5m左右。后壁平面上呈大曲率弧形。连接后坎的是经人工稍作改造的台地，台地较平坦开阔，高程约190m，为居民宅地（图2.2）。台地到沿江公路之间为中缓坡，坡度30°左右。沿江公路以下总体缓坡地形，经改造成阶梯状耕地。前沿为舌状地貌，已深入到河谷中，中部前凸，两侧发育浅切冲沟，前缘高程156m。滑坡区地貌形态反映出滑坡的明显特点，与两侧天然地貌极不协调。

滑动面总体上呈半圆型弧状，受基岩构造形态控制，两侧向中部倾斜，后部倾角较前部稍陡，总体倾向北东，倾角10°左右，整体滑动方向NE10°～20°左右。

2.4 地质背景[4]

2.4.1 地质构造

滑坡区发育一个背斜和一个向斜构造，滑坡区正位于向斜的核部部位。滑坡区未见断层，主要有四组节理裂隙发育，裂隙大多张开，局部充填。

图2.2 下土地岭滑坡平面图

2.4.2地层岩性

滑坡出露地层为侏罗系蓬莱镇组中段(J 3p 2)砂岩、泥岩及不同成因的第四系堆积物（图2.3）。其中基岩为侏罗系蓬莱镇组中段(J 3p 2)砂岩及粉砂质泥岩互层。岩性为紫色长石砂岩和灰白色长石石英砂岩，厚层状，单层厚度40～120cm 不等，中细粒结构。紫红色泥岩、泥质粉砂岩，巨厚层状，层理不发育，粉细粒及泥质结构，单层厚120cm ，各分层总厚度一般小于5m 。

第四系堆积物主要为人工堆填土、残积及残坡积物、冲积物和滑坡堆积物。滑坡堆积物主要成分为粘土、亚粘土混杂块石、碎石。滑坡表层物质以粘土、碎块石为主，往下以大块石加粘土为主，并保留有原基岩的结构特征。

高

距离（m）

210205200195190185180

175170165160155150145140

工程地质剖面图（Ⅰ——Ⅰ＇）

地面高程

编号

探井

卵砾石

TJ3编号

孔口高程

K3206.08

钻孔

杂填土155.0

滑坡体

泥岩滑动面

砂岩粘土地下水位

图2.3 下土地岭滑坡Ⅰ-Ⅰ’工程地质剖面图