毛少波，馬寶祥

（1.天津市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，天津300204；2.河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津300250）

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

斜坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，主要分為區(qū)域斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和單點(diǎn)斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)兩種。前者是對(duì)一定大范圍的斜坡進(jìn)行評(píng)價(jià)，通常采用結(jié)合地質(zhì)資料的遙感技術(shù)、結(jié)合GIS技術(shù)的統(tǒng)計(jì)模型，以及野外調(diào)查等方法； 后者可以進(jìn)行定性或定量分析，以極限平衡法、數(shù)值分析法應(yīng)用最為廣泛，除此之外還包括極限分析法以及強(qiáng)度折減法。

在區(qū)域斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方面，GIS技術(shù)得到了最廣泛的應(yīng)用。早在20世紀(jì)60～80年代國(guó)外學(xué)者利用一些數(shù)學(xué)模型對(duì)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性及斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行區(qū)劃。我國(guó)對(duì)于斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的研究開(kāi)始較晚，有30多年的歷史，而對(duì)于國(guó)外20世紀(jì)90年代開(kāi)始在斜坡穩(wěn)定性研究中應(yīng)用的GIS技術(shù)，則是進(jìn)入21世紀(jì)以后才得到廣泛關(guān)注。

然而定性評(píng)價(jià)方法有其固定缺陷，例如無(wú)法形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同區(qū)域有各自不同的指標(biāo)體系，以及不同的量化分類規(guī)則。能彌補(bǔ)定性方法缺陷的結(jié)合穩(wěn)定性力學(xué)分析的定量評(píng)價(jià)研究還很少，還處于起步階段。由于此項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)起步較晚，國(guó)內(nèi)目前只對(duì)部分典型地區(qū)做過(guò)此類研究，如汶川地區(qū)、三峽庫(kù)區(qū)、黃土高原地區(qū)等，對(duì)河北省地區(qū)的斜坡穩(wěn)定性并沒(méi)有典型、成熟的評(píng)價(jià)方法。

在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方面，美國(guó)從1985年就開(kāi)始對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警預(yù)報(bào)開(kāi)展研究工作，20世紀(jì)即在舊金山灣、夏威夷、佛基尼亞州等地建立了地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)。近些年來(lái)，我國(guó)學(xué)者均對(duì)區(qū)域性的降雨型地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)做了許多研究工作。其采用的方法歸納起來(lái)有： 地貌分析—臨界降雨量模板判據(jù)法、氣象—地質(zhì)環(huán)境要素疊加統(tǒng)計(jì)法、地質(zhì)災(zāi)害致災(zāi)因素的概率量化模型、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)指數(shù)法、降雨量等級(jí)指數(shù)法等。但由于我國(guó)的研究工作開(kāi)展較晚，在研究方面取得的成績(jī)尚不理想。

進(jìn)行斜坡單點(diǎn)穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)時(shí)，尤其是在工程實(shí)際應(yīng)用中，往往多種方法相互結(jié)合，并逐漸形成了以地質(zhì)原型研究→變形破壞機(jī)制分析→數(shù)值模擬及物理模擬→穩(wěn)定性分析計(jì)算→工程地質(zhì)評(píng)價(jià)為主體的系統(tǒng)工程地質(zhì)分析方法。

在滑坡方面，國(guó)內(nèi)王恭先通過(guò)灌鉛混凝土和致密黏土等方法對(duì)滑坡破壞模式進(jìn)行了定性的研究。J.A.Shby將傾斜臺(tái)面模型最早應(yīng)用于研究邊坡傾倒破壞機(jī)理的研究中。李媛等（2001）對(duì)于天水市某黃土—泥巖滑坡接觸面進(jìn)行了室內(nèi)模型試驗(yàn)，最后總結(jié)出黃土—泥巖滑坡的破壞過(guò)程：“坡體螺動(dòng)—后緣拉裂－滑帶，由中部向兩側(cè)發(fā)展—剪出口形成—坡體突滑”。文寶萍（2005）通過(guò)監(jiān)測(cè)黃土—泥巖滑坡和室內(nèi)模型試驗(yàn)，總結(jié)出該類滑坡變形破壞機(jī)理：一般經(jīng)過(guò)牽引式和累進(jìn)式擴(kuò)展變形階段與沿接觸層滑動(dòng)階段。胡厚田，趙曉彥等采用對(duì)摩擦特性、碰撞特性和碰撞過(guò)程物理模擬等試驗(yàn)手段對(duì)滑坡的運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了研究。

2 研究?jī)?nèi)容

結(jié)合具體工程實(shí)例，河北省對(duì)典型基質(zhì)調(diào)查，包括典型基質(zhì)的孔隙率、導(dǎo)水率、含水率、堆積角、顆粒級(jí)配、顆粒形態(tài)、風(fēng)化（破碎）速度、顆粒沉速、起動(dòng)速度的樣本試驗(yàn)和理論分析。

結(jié)合具體工程施工情況，研究斜坡地貌穩(wěn)定性分析方法，建立斜坡地貌穩(wěn)定性力學(xué)模式，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證斜坡地貌穩(wěn)定性力學(xué)模式。由理論研究指導(dǎo)試驗(yàn)研究，驗(yàn)證、訂正基質(zhì)參數(shù)。

構(gòu)建斜坡地貌穩(wěn)定性動(dòng)力數(shù)學(xué)模型，采用網(wǎng)格和無(wú)網(wǎng)格方法模擬水動(dòng)力、地表、地下動(dòng)力條件下斜坡地貌運(yùn)動(dòng)過(guò)程。在理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)上的數(shù)值模擬。

結(jié)合具體工程實(shí)例和施工情況，以數(shù)學(xué)模型模擬水動(dòng)力、地表、地下動(dòng)力條件下斜坡地貌地質(zhì)災(zāi)害形成過(guò)程，為實(shí)際工程的斜坡開(kāi)挖提供數(shù)學(xué)模型的指導(dǎo)，并進(jìn)行斜坡地貌地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)，提出斜坡地貌地質(zhì)災(zāi)害的防治措施。

本文不對(duì)研究建模做具體論述，只對(duì)典型地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析。

2.1 滑坡概況

2018年7 月19 日～7月20日，南水北調(diào)中線沿線突降特大暴雨，在陸港橋上游渠段右岸邊坡發(fā)生了滑塌，滑坡位于二級(jí)馬道以上，邊坡出現(xiàn)70cm裂縫，并在一級(jí)馬道附近出現(xiàn)擠壓變形，位于二級(jí)馬道多處錯(cuò)臺(tái)開(kāi)裂。

2.2 暴雨特征

該區(qū)屬暖溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)多年平均氣溫13.6 ℃。多年平均風(fēng)速2.6m/s，多為北風(fēng)或西北風(fēng)。多年平均降雨量550mm，夏季溫濕多雨，降水年內(nèi)變化大，70%～80%多集中在訓(xùn)期，暴雨一般出現(xiàn)在7～8月份。

2.3 地下水

區(qū)域內(nèi)地下水有空隙水、基巖裂隙水兩種類型。地下水的化學(xué)類型一般為HCO3-Ca-Mg 型、SO4-HCO3-Ca或HCO3-Ca型，少數(shù)為SO4-Ca型、HCO3-C1-Ca型或C1-HCO3-Ca型；礦化度小于1g/L，大部分屬淡水，pH值6.9～8.1，呈中偏堿性。地下水對(duì)混凝土不具腐蝕性。

3 滑坡原因

3.1 暴雨

（1）2018年7月19日～20日，中線區(qū)段突降暴雨，其暴雨特征歷時(shí)短，強(qiáng)度大，強(qiáng)降雨致地區(qū)積水嚴(yán)重，換填土與原狀土結(jié)合部位積水。

（2）滑坡區(qū)永久占地以外地勢(shì)東高西低，一部分降水順地勢(shì)沿黏土巖裂隙及粉砂夾層潛滲，一部分降水自換填土面下滲，并在換填土底部匯集，造成換填土基面處孔隙水壓力升高，換填土自身飽和軟化后，在內(nèi)力作用下蠕變、滑動(dòng)，形成滑坡。

（3）滑坡區(qū)原設(shè)計(jì)無(wú)排水設(shè)施。

3.2 施工原因

（1）施工破孔殘留率低，巖石表面平整性差，超挖地段較多。

（2）施工爆破不當(dāng)，未嚴(yán)格控制爆破參數(shù)施工，形成滑坡。

4 處理措施

4.1 渠內(nèi)左側(cè)邊坡

（1）以不增加工程永久占地為原則，對(duì)局部坡比稍做調(diào)整，碎石邊坡系數(shù)為1∶1.5，采用六角空心混凝土碎石護(hù)坡及漿砌護(hù)肩。

（2）渠內(nèi)仍采用噴8cm厚，C20混凝土護(hù)坡。

4.2 渠內(nèi)右側(cè)邊坡

為保證側(cè)混凝土板設(shè)計(jì)厚度，襯砌基面大部增設(shè)C10貼坡混凝土，上部砌筑漿砌面。

4.3 施工處理

（1）取消在二級(jí)邊坡坡頂?shù)穆访?，原設(shè)計(jì)路面采用碎石找平，并在截流溝左側(cè)增加漿砌石擋泥。

（2）渠內(nèi)左側(cè)截流溝土方開(kāi)挖，采用0.5m漿砌石襯砌，頂面采用50cm漿砌石護(hù)坡。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）滑坡是在不利地質(zhì)條件下，強(qiáng)降雨及地下水影響等多條件因素共同作用產(chǎn)生的，本工程采取截流、排水、加固等措施進(jìn)行了處理，排除了工程隱患，目前工程運(yùn)行效果良好。

（2）針對(duì)南水北調(diào)中線區(qū)段，出現(xiàn)滑坡原因，結(jié)合降雨影響因素，進(jìn)行了分析，提出了針對(duì)性治理措施，可供類似工程地質(zhì)災(zāi)害提供參考。