劉玉葉，魏臺(tái)桂，張寧

（美麗華夏生態(tài)環(huán)境科技有限公司，北京 100176）

0 引言

在不穩(wěn)定斜坡勘查時(shí)，應(yīng)對(duì)勘查區(qū)的不穩(wěn)定斜坡是否處于穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行研究，并依據(jù)分析結(jié)果給出可靠的不穩(wěn)定斜坡治理措施。評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確與否直接影響不穩(wěn)定斜坡工程防治措施的可靠性（鄭穎人等，2007）。北京市房山區(qū)具有地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，數(shù)量眾多的特點(diǎn)，影響當(dāng)?shù)鼐用裆?、?cái)產(chǎn)和生活。本文研究北京市某土質(zhì)不穩(wěn)定斜坡，通過對(duì)斜坡變形現(xiàn)象宏觀分析，運(yùn)用瑞典條分法（包堯玲等，2019），兩種軟件相互驗(yàn)證，對(duì)典型3條剖面1-1′、4-4′和5-5′定量計(jì)算其穩(wěn)定系數(shù)，定性評(píng)價(jià)其穩(wěn)定狀態(tài)，提出隱患治理建議，進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)。

1 不穩(wěn)定斜坡概況

某不穩(wěn)定斜坡位于北京市房山區(qū)十渡鎮(zhèn)臥龍村，類型為土質(zhì)斜坡，地貌屬于谷坡階地。斜坡按北西-南東向分布，北西高，南東低。斜坡標(biāo)高200～226 m，相對(duì)高差26 m，斜坡總長(zhǎng)90 m，坡向南西，平均坡度80°，物質(zhì)組成為卵礫石土及黃土狀粘土。斜坡后緣發(fā)育喬木、灌木，覆蓋率90%，坡腳居民房屋分布密集（馬啟和等，2012）。

根據(jù)坡體特征、物質(zhì)組成等將不穩(wěn)定斜坡分為三段：A-B段、B-C段和C-D段（圖1a）。A-B段為斜坡的南段，長(zhǎng)46 m，走向近東西，坡向186°，坡度近直立，局部較緩為70°，坡高10～21 m，西高東低。B-C段為斜坡的中段，坡長(zhǎng)25 m，坡高16～19 m，坡向240°。邊坡底部近直立，高5～10 m，局部臨空；頂部為天然邊坡，坡度45°，高11～13 m；坡腳為道路及居民房屋，道路寬2.4 m。C-D段為斜坡的北段，坡長(zhǎng)19 m，高2～9 m，坡向205～245°，坡度60～83°，為修路切坡形成。坡體后緣為菜地，道路及植被，未見滑動(dòng)跡象。

該斜坡為道路切坡形成，相對(duì)高差較大，坡面近直立，局部呈臨空狀態(tài)。斜坡垂直度高，土體密度不均勻，結(jié)構(gòu)松散，存在掉塊現(xiàn)象。遇到連續(xù)強(qiáng)降雨，斜坡可能變形、失穩(wěn)、出現(xiàn)局部小范圍垮塌，對(duì)修建于坡腳的眾多房屋構(gòu)成了較大的威脅（圖1b）。

圖1 不穩(wěn)定斜坡坡體全貌圖（a）及其與威脅對(duì)象相對(duì)位置（b）

2 斜坡變形宏觀分析

2.1 斜坡近期發(fā)育特征

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查，該斜坡坡體后緣不發(fā)育表征斜坡整體變形的剪切或鼓脹裂縫等變形跡象（圖2），分析得出一般自然條件下斜坡整體是比較穩(wěn)定的，逢雨季強(qiáng)降雨或地震時(shí)，坡體穩(wěn)定性下降，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的掉塊和局部小范圍垮塌。

圖2 不穩(wěn)定斜坡坡體后緣狀況圖

2.2 斜坡變形影響因素

不穩(wěn)定斜坡坡體發(fā)生變形破壞是多種因素作用的結(jié)果，與地層巖性、地形地貌、強(qiáng)降雨、地震和人類活動(dòng)等密不可分。其中引起坡體滑坡的內(nèi)因包括地層巖性、地形地貌，外因則為極端強(qiáng)降雨和人類活動(dòng)，地震屬于特殊工況。

2.2.1 地形地貌

不穩(wěn)定斜坡坡高3～21 m，坡面地形陡直，坡度65～85°不等，大部分近直立，坡體前緣陡坎為道路開挖、建房削坡形成，導(dǎo)致斜坡發(fā)生形變，并且形成了有效的臨空面（馬長(zhǎng)玲和李科，2012；張旭光和魏新平，2018；王騰輝和楊宗平，2019）。

2.2.2 地層巖性

本文所研究的不穩(wěn)定斜坡的地層巖性較為復(fù)雜。上層多為由白云巖構(gòu)成的卵礫石土，結(jié)構(gòu)松散，無膠結(jié)。下部坡體呈黃褐色，為第四系粉質(zhì)粘土，垂直節(jié)理發(fā)育（圖3）。整體上看，該不穩(wěn)定斜坡的土體存在很強(qiáng)的滲透性，利于降雨入滲。發(fā)生暴雨，地震等情況下土體重度顯著增加，力學(xué)強(qiáng)度明顯降低，易導(dǎo)致坡體出現(xiàn)滑動(dòng)變形（沈萬里等，2016；楊殷哲和陳寰，2020）。

圖3 不穩(wěn)定斜坡CD段剖面示意圖

2.2.3 強(qiáng)降雨

遇到強(qiáng)降雨，雨水入滲后，斜坡土體重度加重，土體的抗剪強(qiáng)度降低，易引起滑坡，坡體穩(wěn)定下降（申岳龍，2019）。

2.2.4 地震

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2015），斜坡所在區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7°，設(shè)計(jì)加速度大小為0.1g?？芍?，在發(fā)生地震特殊工況之后，將極易造成不穩(wěn)定斜坡的變形失穩(wěn)。

2.2.5 人類活動(dòng)

不穩(wěn)定斜坡周邊人類活動(dòng)強(qiáng)烈，坡腳房屋眾多，分布密集（趙華等，2020），斜坡開挖坡腳換取道路空間，坡體形態(tài)發(fā)生改變，自然平衡狀態(tài)遭到破壞，造成斜坡產(chǎn)生變形。

2.3 斜坡變形破壞模式

根據(jù)野外調(diào)查，分析坡體變形影響因素。該斜坡為土質(zhì)斜坡，斜坡體內(nèi)目前尚不發(fā)育統(tǒng)一連貫的滑移剪切帶，地表亦不發(fā)育表征斜坡整體變形的地裂縫等，坡體破壞模式為斜坡上階地陡坎發(fā)生局部失穩(wěn)滑塌掉塊，引起斜坡局部坡體發(fā)生變形失穩(wěn)。綜合判斷，該不穩(wěn)定斜坡變形破壞的根本原因是：土質(zhì)斜坡表層經(jīng)人工改造，形成陡坎邊坡，邊坡前緣發(fā)生局部小規(guī)模變形滑塌。

3 斜坡穩(wěn)定性分析

3.1 計(jì)算方法

通過野外勘查和室內(nèi)分析，不穩(wěn)定斜坡坡體物質(zhì)為第四系粉質(zhì)粘土與碎石土，潛在破裂面呈圓弧型，因此采用瑞典條分法對(duì)斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，同時(shí)應(yīng)用GeoStudio2018-SLOPE/W軟件計(jì)算（程海英，2014；王智明和曹長(zhǎng)鑫，2019），輔以里正軟件驗(yàn)算，提高數(shù)據(jù)可靠性，求出不同工況下最危險(xiǎn)滑動(dòng)面位置、形狀以及最小穩(wěn)定性系數(shù)，分析其所處狀態(tài)。

3.2 計(jì)算剖面

根據(jù)不穩(wěn)定斜坡實(shí)際情況，分為A-B段、B-C段、C-D段。計(jì)算穩(wěn)定性時(shí)，選取與主滑方向基本一致的剖面?；诋?dāng)?shù)貙?shí)際情況，共選取三條工程地質(zhì)剖面，分別為1-1′、4-4′、5-5′剖面（李健雄等，2018；張建石，2018；王軍，2018）。

3.3 計(jì)算工況條件

根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害治理工程實(shí)施技術(shù)規(guī)范》（DB11/T 1524-2018）規(guī)定，穩(wěn)定性驗(yàn)算工況根據(jù)不同的荷載組合確定。

自然工況。該斜坡坡體無地面荷載，在計(jì)算時(shí)，不予考慮，荷載只考慮滑坡體的自重。

地表水、地下水工況。在穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期按50年一遇考慮，該斜坡降雨入滲在坡體內(nèi)不形成統(tǒng)一的地下水位線，只造成坡體土體飽和、重度增加及抗剪強(qiáng)度的降低。所以荷載只為飽和狀態(tài)下滑坡體的自重。

地震工況。該斜坡荷載只考慮滑坡體自重和地震力，基本地震加速度本工程場(chǎng)區(qū)按大小為0.1g的考慮。

本文根據(jù)不同的荷載組合分別對(duì)其邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。

3.4 參數(shù)選取

不穩(wěn)定斜坡坡體下部為粉質(zhì)粘土，坡體上部為沖洪積碎石土，計(jì)算參數(shù)主要包括斜坡土體的重度（γ）和抗剪強(qiáng)度（C和φ），參考土工室內(nèi)試驗(yàn)以及工程地質(zhì)手冊(cè)（第五版）（工程地質(zhì)手冊(cè)編委會(huì)，2018）綜合確定，其各項(xiàng)物理力學(xué)參數(shù)取值見表1。

表1 不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)取值

3.5 計(jì)算結(jié)果

3.5.1 穩(wěn)定性狀態(tài)分級(jí)

不穩(wěn)定斜坡威脅對(duì)象為坡腳5戶民房及道路，威脅居民5戶28人及過往道路行人，預(yù)估可能造成640萬元的經(jīng)濟(jì)損失。依據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害治理工程實(shí)施技術(shù)規(guī)范》（DB11/T 1524-2018）（表2），按照治理工程就高原則，地質(zhì)災(zāi)害治理工程等級(jí)確定為Ⅱ級(jí)?；路€(wěn)定狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3，其中滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)（Fst）依據(jù)Ⅱ級(jí)防治等級(jí)取值1.25。

表2 地質(zhì)災(zāi)害治理項(xiàng)目工程等級(jí)分級(jí)

表3 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分表（Ⅱ級(jí)防治等級(jí)）

3.5.2 綜合分析評(píng)價(jià)

根據(jù)輸入的各個(gè)剖面及計(jì)算參數(shù)，通過GeoStudio2018-SLOPE/W 軟件，輔以里正軟件驗(yàn)算，采用瑞典條分法，定量計(jì)算斜坡穩(wěn)定性，定性評(píng)價(jià)其穩(wěn)定狀態(tài)。GeoStudio2018-SLOPE/W軟件穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見圖4～6。GeoStudio2018-SLOPE/W軟件穩(wěn)定性評(píng)價(jià)見表4，里正軟件穩(wěn)定性評(píng)價(jià)見表5。

表4 GeoStudio2018-SLOPE/W軟件斜坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)表

表5 里正軟件斜坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)表

圖4 1-1′剖面不同工況邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖

根據(jù)不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果可知，兩種軟件計(jì)算下的斜坡穩(wěn)定狀態(tài)近乎一致，天然狀態(tài)下，斜坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs=1.054～1.252；地震工況條件下，斜坡穩(wěn)定系數(shù)Fs=0.892～1.052；暴雨工況條件下，斜坡穩(wěn)定系數(shù)Fs=0.787～0.942。

綜上所述，不穩(wěn)定斜坡在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定-穩(wěn)定狀態(tài)，其整體穩(wěn)定性較好（魏占璽，2017；關(guān)永平等，2018；張啟興等，2019；許泰等，2019）；地震工況下，地震荷載的增加，坡體處于不穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定性有所下降；暴雨工況下，因雨水入滲，坡體穩(wěn)定性儲(chǔ)備不足，其穩(wěn)定系數(shù)均小于1，斜坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，斜坡上階地陡坎有可能發(fā)生局部失穩(wěn)滑塌掉塊，導(dǎo)致坡體變形破壞，對(duì)修建于坡腳的房屋及人員、牲畜都可能造成嚴(yán)重危害。為此，有必要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)宣傳，加強(qiáng)治理。

3.5.3 發(fā)展變化趨勢(shì)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查、走訪調(diào)查以及坡體穩(wěn)定性計(jì)算，斜坡在天然情況下整體處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，出現(xiàn)整體性的坡體變形破壞概率較小。但在暴雨久雨條件下，隨著土體長(zhǎng)時(shí)間受到降雨沖刷、入滲及軟化作用，土體含水量不斷趨于飽和，其抗剪強(qiáng)度力學(xué)指標(biāo)不斷降低，坡體穩(wěn)定性會(huì)逐漸下降，可能會(huì)發(fā)生坡體變形失穩(wěn)滑塌災(zāi)害，嚴(yán)重威脅坡腳房屋及道路行人和車輛。為了保障坡腳行人安全，同時(shí)消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，應(yīng)對(duì)該斜坡盡快開展防治工程。

圖5 4-4′剖面不同工況邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖

圖6 5-5′剖面不同工況邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

（1）通過對(duì)不穩(wěn)定斜坡野外勘查和斜坡變形宏觀分析，查明了不穩(wěn)定斜坡隱患的發(fā)育和孕育是多種影響因素相互作用的結(jié)果。其變形破壞模式為土質(zhì)斜坡表層經(jīng)人工改造形成陡坎邊坡，坡體前緣會(huì)發(fā)生局部小規(guī)模變形滑塌。

（2）不穩(wěn)定斜坡威脅對(duì)象為坡腳居民和房屋，預(yù)估可能造成640萬元的經(jīng)濟(jì)損失。依據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害治理工程實(shí)施技術(shù)規(guī)范》（DB11/T 1524-2018），不穩(wěn)定斜坡隱患的治理工程等級(jí)確定為Ⅱ級(jí)。

（3）不穩(wěn)定斜坡采用瑞典條分法，通過GeoStudio2018-SLOPE/W 軟件和里正軟件，對(duì)斜坡穩(wěn)定性在不同工況下作了定量定性分析評(píng)價(jià)。經(jīng)計(jì)算和分析，兩種軟件計(jì)算下的斜坡穩(wěn)定狀態(tài)近乎一致。通常情況下，斜坡整體穩(wěn)定性比較好；地震工況下斜坡穩(wěn)定狀態(tài)一般，穩(wěn)定性有所下降；在暴雨工況條件下，因降雨入滲，相應(yīng)土體的抗剪強(qiáng)度明顯降低，斜坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生局部失穩(wěn)滑塌掉塊的幾率較大。所以，應(yīng)盡快展開防治工作。

4.2 建議

（1）針對(duì)該不穩(wěn)定斜坡這一隱患點(diǎn)抓緊提出切實(shí)可行的治理工程。依據(jù)對(duì)斜坡變形的宏觀分析和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，建議采用削坡工程、錨桿格構(gòu)護(hù)坡工程、坡面綠化工程和截水溝工程相結(jié)合作為防治方案。

（2）加強(qiáng)對(duì)不穩(wěn)定斜坡的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警工作。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警應(yīng)貫穿斜坡治理前后所有環(huán)節(jié)，以達(dá)到減輕各類災(zāi)害隱患的目的。