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GEO


第 22 卷第 2 期   2007 年 6 月

灾    害 学
JOURNAL OF CATASTROPHOLOGY

   滑坡是我国地质灾害中主要灾害类型 , 滑坡稳 定性评价是地质灾害防止工作中的重要研究对象 。 由于滑坡发生以后会改变周围的地质环境 , 并且可 能危及人类的生命财产安全 , 所以对于滑坡的稳定 性分析

必须仔细而又慎重 。

1  滑坡简介
111   地形地貌

研究区属高原深谷地貌 , 滑坡所处河段河谷相 对比较开阔 , 江水面高程 570 m 左右 , 流向近 SN 向 。另外 , 左岸山脉的山峰高程在 2 000 m 以上 , 地势相对平缓 , 滑坡和泥石流非常发育 ; 而右岸山 脉的山峰高程为 3 000 m 以上 , 山体雄厚 、谷坡陡 峭 。该滑坡位于江左岸 , 主轴向长度约为 2 000 m , 2 平均宽度约为 1 200m , 分布面积约 2156 km , 滑 3 面埋深在 60 m 左右 , 总方量约 1153 亿 m 。 112   地层岩性 本区主要出露地层有奥陶系中统巧家组 ( O2q )
3 收稿日期 : 2006 - 11 - 06

中~ 薄层状瘤状灰岩 、中 ~厚层状灰岩及泥质灰 岩 、生物碎屑灰岩等 , 大菁组 ( O2d ) 深灰厚层状白 云岩 。两 地层 为整 合接 触 , 岩层 产状 N10 ° / SE E ∠20 ° 30 ° ~ 。覆盖层主要为第四系松散堆积层 。 113   地质构造及地震 测区内褶皱与断层比较发育 。呈 SN 向分布的 褶皱在区内占主要地位 , EW 向者较少 ; 断层以近 SN 向纵向高角度逆冲断层为主 , 成组出现 , NW 、

摘   : 以某滑坡为例 , 在充分分析其成因机制基础上 , 运用 GEO 2SLOPE软件对该滑坡的整体稳定性进行计算 要 分析 。结合室内试验 、工程地质类比及参数反演确定稳定性计算参数 , 考虑到未来水库蓄水 , 在不同工况下对 滑坡的稳定性进行计算 , 计算结果表明该滑坡的整体稳定性较好 , 只是在考虑地震作用的时候滑坡的整体稳定 性迅速下降 , 甚至处于临稳状态 。 关键词 : 滑坡 ; GEO 2SLOPE; 稳定性分析 中图分类号 : P642122    文献标识码 : A    文章编号 : 1000 - 811X (2007) 02 - 0021 - 04
作者简介 : 秦凯旭 ( 1980 2) , 男 , 吉林松原人 , 硕士研究生 , 主要从事岩土及工程地质科研工作 . E2 mail: qinkaixu@1261 com

GEO 2SLOPE软件在某滑坡稳定性计算中的应用
秦凯旭 , 冯文凯 , 郎秋玲
1 1 2

(11成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室 , 四川 成都  610059; 21西南核工业勘察设计研究院 , 四川 成都  610059 )

NE 向和 EW 向横断层次之 , 后者往往截断前者 , 形成“ 截断构造 ” 。研究区新构造活动微弱 , 地震

基本烈度为 Ⅷ 。 度 114   气象水文 研究区地处中亚热带 , 属西南季风气候区 , 干 湿季节分明 。每年 5 ~10 月为雨季 , 降水占全年降 水量的 90%左右 ; 11 月至翌年 4 月为干季 , 降水 稀少 。区内气候温暖干燥 , 年均气温 15 ~ 21 ℃。 随着 海 拔 增 高 , 温 度 降 低 , 降 水 增 多 , 海 拔 1 600 m以上年降雨量在 1 000 mm 以上 。 研究区水系发育 , 河流由南向北贯穿全区 , 水 量丰沛而稳定 , 据当地水文站 1964 ~1987 年资料 , 2 该段河流的集水面积达 450 696 km 。

2  滑坡成因机制分析

随着该区地壳的迅速抬升及江水的下切作用 , 使 边坡的前缘临空 , 浅表部岩体发生缷荷回弹 ; 又由于 层面与节理面的不良组合 , 所以使浅表部岩体的裂隙 进一步被拉开拉大 , 水流沿裂隙入渗使处于地下水长 期反复作用下的中 - 薄层状瘤状灰岩的物理力学性质 不断恶化 , 构成潜在的剪切破坏面 ; 上部岩体在自重 应力等的长期作用下 , 沿该面发生蠕滑变形。随着蠕 滑的进行 , 坡面下沉 , 后缘会产生自坡面向深部发展 的拉裂 , 当拉裂面扩展到潜在剪切面 , 造成剪切面上 的应力集中 , 一旦潜在的剪切面 (带 )剪断贯通 , 坡体 即产生迅速滑落 , 发生沿层面的顺层滑坡 , 随着推力

Vol122 No12   Jun12007
3

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灾    害 学

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的陡增在前部产生切层现象。 通过以上的分析 , 认为该滑坡为较为典型的蠕

滑 - 拉裂式滑坡 , 其破坏形式为剪切破坏 。滑坡形 成演变过程见图 1。

图 1  蠕滑 - 拉裂式滑坡变形演变过程示意图

3  滑坡稳定性评价
311   整体定性分析
表 1
组合状况 正常运营 特殊组合 1 特殊组合 Ⅱ

滑坡区基岩层间无软弱夹层发育 , 层面多呈闭 合状 , 无区域性大断裂切割 。沿江未见临空的基岩 陡壁 , 加之前部坡面较后部平缓得多 , 因此前部发 生深层滑动的可能性相对较小 。根据野外实际调查 结果以及 1960 年与 1991 年航片对比结果分析表 明 , 滑坡边界清楚 , 位置基本相同 , 未见明显变形 破坏迹象 。加之近百年内曾遭受 Ⅷ 度地震烈度的影 响而坡体表面无变形破坏迹象 , 表明滑坡稳定状况 较好 。 在水库蓄水后或遭受 Ⅷ 度以上地震时 , 滑坡的 稳定性可能会受到影响 , 但根据滑坡的基本地质地 貌等条件来看 , 整体仍将是稳定的 , 只是局部的稳 定性可能会受到一定影响 。

稳定性计算工况 、荷载组合
工况编号
1 2 3 4 5 6

状态 正常水位 蓄水 正常水位 +暴雨 蓄水 +暴雨 正常水位 +地震 蓄水 +地震

该滑坡稳定性计算参数的确定主要结合室内试 验 、工程地质类比及参数反演确定 。由于滑带岩土 体抗剪强度参数受到等多种因素的制约 , 加之滑坡 体巨大 , 所以可以认为一点甚至多点的试验值都不 能完全代表整个滑面的实际抗剪强度 ; 工程地质类 比是根据滑坡所处的地质环境 , 通过与地质环境与 之相似的滑坡进行对比分析得到 , 所以不能真实准 确的反映出滑面的性质 , 但具有一定的参考价值 。 所以这次参数的选取主要依据参数反演获得 。地震

31214   计算参数的选取

计算采用的是加拿大 GEO 2SLOPE 公司研制的岩 土分析软件 GEO 2SLOPE 中的一个计算边坡稳定性的 模块 S LOPE /W。其原理采用极限平衡法 , 包括瑞典 条分法、毕肖普法、江布法、摩根斯坦 - 普赖斯法 等 , 能计算考虑孔隙水压力情况下的边坡稳定性 , 目 前在全国许多大型水电工程中均有应用 , 如锦屏梯级 电站的库区边坡 , 三峡库区边坡 , 大渡河部分水电边 坡等 , 可靠性得到充分地验证 , 效果良好。 31212   计算剖面的确立 本阶段 , 根据钻孔资料确定稳定性计算剖面为 Ⅰ - Ⅰ剖面和 Ⅱ - Ⅱ 面 。 ′ ′ 剖 31213   计算工况及荷载组合 根据现状及水库蓄水以后的运行特点 , 该滑坡 要求考虑在正常水位 ( 570 m ) 、蓄水位 ( 610 m ) 、 暴雨及地震四种条件下的不同组合情况的稳定性 , 具体组合及水位值如表 1。
mm
荷载组合内容 最小安全系数
1130 ~1125 1120 ~1115 1110 ~1105

系数取为 0117。 通过对现阶段滑坡稳定状况的分析 , 认为该滑 坡在正常水位 +地震工况下处于稳定状态 , 最低稳 定性系数在 1105 ~1110 之间 。通过对上述工况进 行参数反演 , 以及室内试验和工程地质类比 , 最终 确定稳定性参数见表 2。
表 2  滑坡稳定性计算参数取值
滑体土密度 天然 饱和
( g/ cm 3 ) 2123 2132

312   整体稳定性计算 31211   软件介绍

自重 +地下水 +正常水位 自重 +地下水 +蓄水位

自重 +地下水 +正常水位 +汛期暴雨 自重 +地下水 +蓄水位 +汛期暴雨 自重 +地下水 + 正常水位 +地震 自重 +地下水 +蓄水位 +地震

滑带抗剪参数 天然 饱和 φ( ° ) ( ( ) C ( kPa) C ′kPa) φ′° 26 3715 23 36

 2 期

秦凯旭 , 等 : GEO - SLOPE 软件在某滑坡稳定性计算中的应用

23

选取该滑坡的Ⅰ- Ⅰ 面和Ⅱ- Ⅱ 面作为计算剖 ′ 剖 ′ 剖 面 , 进行稳定性计算 。具体计算模型如图 2、图 3。

备注 : O rdinary为瑞典条分法 , B ishop 为毕肖普法 , M - P 为墨根斯坦 - 普赖斯法

滑坡在各个工况下均处于整体稳定状态 , 计算所得 的稳定性系数均在 1 以上 , 只是在正常水位 (蓄水 位 ) +地震工况下滑坡处于临稳状态 。
( 2 ) 由于滑坡体主要为碎块石堆积 , 所以坡体

在遭受暴雨冲刷的时候 , 坡体的稳定性受到的影响 较大 , 稳定性系数的变化范围在 01005~0101之间 。 ( 3 ) 通过计算分析发现地震对滑坡稳定性的影 响很大 , 一般对稳定性系数的影响范围在 015 ~ 剖面的地下水位低于 I - I′ 剖面的地下水位线 , 孔 隙水压力相应也要小一些 , 所以 II - II′ 面的稳定 剖 性略大于 I - I′ 面 。 剖
313   局部稳定性分析

研究区堆积体主要为碎块石土堆积 , 且岸坡坡 度较缓 , 因而局部破坏 (塌岸 ) 以侵蚀 - 剥蚀型模

31215   稳定性计算
表 3
组合状况 正常运用
1 2 3 4 5 6

图 3  滑坡 Ⅱ - Ⅱ′ 面计算模型 剖

图 2  滑坡 Ⅰ - Ⅰ 面计算模型 ′ 剖

以图 2、图 3 所示参数反演为基础 , 并对未来 工况进行预测 , 得到滑坡在各个工况下的稳定性系 数计算结果如表 3。
滑坡稳定性计算成果

工况编号

状态 正常水位 蓄水 正常水位 +暴雨 蓄水 +暴雨 正常水位 +地震 蓄水 +地震

Ⅰ - Ⅰ 面稳定性系数 k ′ 剖
O rdinary 11606 11568 11599 11577 11082 11072 B ishop 11659 11619 11650 11606 11118 11105 M- P 11612 11573 11605 11563 11082 11072

Ⅱ - Ⅱ′ 面稳定性系数 k 剖
O rdinary 11871 11766 11868 11762 11252 11246 B ishop 11852 11748 11846 11744 11249 11241 M- P 11869 11764 11864 11758 11258 11250

特殊组合 1 (非常洪水状况 ) 特殊组合 Ⅱ (设计地震状况 )

31216   计算结果分析

( 1 ) 通过对两个剖面模型的计算分析 , 认为该

式 (又可称为冲磨蚀型 ) 为主 。主要是指在岸坡在 库水 、地表水及风浪等的作用下 , 岸坡表面物质被 逐渐冲刷 、磨蚀 , 然后被搬运带走 , 从而使岸坡面 产生缓慢后退而形成的库岸破坏 。这种局部破坏 (塌岸 ) 具有缓慢性特点 , 规模一般较小 , 对于边 坡整体稳定性的影响也相对较小 。 采用 GEO 2SLOPE 软件自动搜索不稳定块体功

能 , 对 610 m 正常蓄水位工况下堆积体局部失稳的 规模和位置进行搜索 , 搜索结果表明不存在稳定性 系数小于 1130 的块体 , 没有不稳定块体 。

016 之间 , 由于对地震的考虑使得滑坡在正常水位 (蓄水位 ) +地震工况下处于临稳状态 。

4  结论

( 4 ) 相同工况下 II - II′ 面的稳定性略大于 I 剖

- I′ 面 。主要是因为北侧发育有冲沟 , 使 II - II′ 剖

( 1 ) 该滑坡坡体主要为第四系堆积层 , 厚度较

大 , 成分相对比较简单 , 属蠕滑 - 拉裂型滑坡 。 ( 2 ) 该滑坡是在长期自然 、地质历史时期 , 在 经历诸如地震 、自重应力 、地壳运动 、卸荷变形 、 降雨 、地下水以及构造应力等内外地质作用下形成 的巨型滑坡 。 ( 3 ) 通过参数反演 , 对该滑坡的稳定性进行了

24

灾    害 学 地质出版社 , 1994.

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定量评价 。从评价结果可见 , 在正常运营及考虑暴 雨情况下 , 滑坡均处于稳定状态 , 且北部的稳定性 略大于南部 ; 而在考虑地震时 , 其稳定性大大降 低 , 甚至处于临稳状态 。 ( 4 ) 局部稳定性分析表明 , 该滑坡不存在局部 失稳块体 , 只是在蓄水以后 , 波浪会对坡脚有一定 的再造作用 , 但滑坡的整体稳定性并不会受到影响。

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voir filling, the stability under the deferent conditions is calculated1 The results show that the stability of the land2 slide is good1 If earthquake activity is considered, the whole stability w ill be reduced rap idly1 Ke y wo rd s: landslide; GEO 2SLOPE; stability analysis

analogy and parameter inversion, param eters for stability calculation are determ ined1 Considering the future reser2

slide is calculated and analyzed by using GEO 2SLPOE softw are1 Combining w ith the soil test, engineering geologic

Ab s tra c t: Taking a landslide as an examp le, on the basis of genesis analysis, the stability of the whole land2

21 S ou thw est Geoteehn iea l & D esign Institu te of Ch ina N uclea r Industry, Chengdu 610059, Ch ina )

( 11 S ta te P rofessiona l L ab of Geolog ica l Haza rd P reven tion and Eng ineering Geolog ica l Environm en t P rotection, Chengdu U n iversity, Chengdu 610059, Ch ina;

Applica tion of GEO 2SLO PE Software in Ca lcula tion of Landslide Stab ility
Q in Kaixu , Feng W enkai and Lang Q iuling
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