古滑坡复活机理和稳定性分析

1.次级滑坡复活机理

现场调查表明，可能造成螺丝湾古滑坡体局部复活的诱发因素有水电站建设过程中右侧坡体前缘便道开挖施工、水电站坝体建成后G214国道重新改造（路面降低）及边坡坡脚清理、水库蓄水致使库水位抬升及右侧岩体浸水软化等。虽然工程扰动并不强烈，道路扩挖宽度仅2～3m，水位抬高也不超过3m，但是由于坡脚处于应力集中区，斜坡岩体破碎软弱，因此导致了坡体缓慢大变形，形成新的蠕滑型滑坡。滑带土环剪试验为滑坡复活机理的认识提供了以下启示：

（1）应力-应变（位移）曲线表明，在变形初期，坡体或滑带土即使产生很小变形，剪应力便急剧增加，导致结构破坏；达到峰值强度后，大变形持续发生，强度缓慢衰减。上覆荷载（土自重压力）越小，结构破坏所需的剪应力越小。这一测试结果清楚地表明，在公路坡脚部位，即使少量开挖就可以引起缓慢大变形的持续发生。

（2）前缘滑带土细粒物质含量高，但物理化学活性低、亲水性差，在环剪试验过程中，孔隙水处于超孔隙水压力状态，因而容易产生液化现象。对于螺丝湾滑坡而言，滑坡前缘上覆土压力小，剪出口附近处于坡体地下水排泄区，呈饱和或近饱和状态。因此，在剪切作用下，饱和或近饱和的滑带土因超孔隙水压力而发生液化作用，促进了坡体大变形的发生。

（3）环剪试验和反复剪试验结果均表明，复活滑坡的滑带土强度很低，这是滑坡复活的重要原因。但从强度的绝对值而言，并不是最低值，这与滑带土的颗粒组成和黏土矿物的测定结果是吻合的。

（4）同一个滑坡，由于滑坡体前缘、中部、后缘剪切位移量不同，滑带土的物质组成也不同，其强度特性应是不同的，因此滑带土强度参数应分段取样测试。对于远距离滑移的滑坡，其强度实际是滑带土的残余强度。

图7-18 后缘滑带土环剪试验剪应力-位移曲线图

图7-19 后缘滑带土抗剪强度-垂直压力曲线图

2.滑坡稳定性分析

采用强度折减法对复活滑坡的特定破裂面进行稳定性分析，该方法已被证明对获取边坡的安全系数比较适用（Dawson et al.，1999；Cheng et al.，2007）。在滑坡稳定性数值模拟中，通常假定滑带土的抗剪强度为一个定值。然而，野外观测和室内试验均表明，在滑裂面的不同部位，其剪切特性表现不同。因此，针对滑带的不同部位，采取不同的抗剪强度，采用有限元强度折减法分析螺丝湾滑坡的稳定性，材料准则选用Drucker-Prager破坏准则。随着抗剪强度的降低（c和tanψ），有限元模型变得逐渐不稳定，与破坏前相比，破坏后边坡上部节点位移显著增大，这时的折减系数即为边坡的安全系数。

根据工程地质剖面图（图7-20），在有限元模型中可以将螺丝湾次级滑坡分为4个部分，即滑带、水位线上下滑体E和F及基岩G，其中滑带进一步分为4部分，即后缘A、中后部B、中前部C和前缘D。有限元模型如图7-21所示，各部分用不同的弹塑性材料表征。水位面对模拟结果的影响很大，考虑雨季和旱季两种情况，水位面分别位于滑坡后缘底部和滑带土前缘中部。模型参数值列于表7-7中，其来源是环剪试验和相关参考文献（徐文杰等，2006）。

图7-20 螺丝湾次级滑坡工程地质剖面图

图7-21 螺丝湾滑坡的有限元模型(www.xing528.com)

表7-7 螺丝湾滑坡有限元模型材料的物理力学参数

备注：括号内的数值是雨季参数值。

在旱季，水位面低，滑坡的稳定系数为1.243，塑性剪切应变主要分布在滑坡前缘［图7-22（a）］，表明滑坡整体处于相对稳定的状态。在滑坡前缘，有3处剪切应变显示红色，最大值为6.04E-3，意味着该处稳定性较差。另外，滑坡后缘若处于受拉状态也会不稳定。

图7-22 旱季螺丝湾滑坡稳定性模拟结果

图7-23 雨季滑坡稳定性模拟结果

在雨季，水位面高至滑坡后缘底部，滑坡位于极限平衡状态，稳定系数为1.075。剪应变最大值为9.75 E-3，沿滑带和滑坡前缘分布［图7-23（a）］。与此同时，节点稳定性系数云图显示［图7-23（b）］，在G214高速附近可能会发生一处小型的滑坡。实际上，在滑坡前部已建有挡土墙，位于冲江河岸边，该挡土墙已被滑坡推裂。相对于第1种情况，较低稳定性系数分布区，已从滑体后缘发展至中部，几乎要与前缘连成一片。这些迹象表明，滑坡已位于极限平衡状态。锁固段长度非常短，仅有1.1～1.3m，该滑坡很有可能在暴雨情况下复活。