滑坡勘察中几个常用参数及计算方法

[摘要]本文主要结合C与Φ的关系，从参数反演法与经验法或类比法两大方面对计算参数的确定做了详细论述，同时对稳定性系数的确定方法做了简要论述，其中提及传递系数法的显示解与隐式解。

[关键词]滑坡勘察 计算参数 计算方法

[中图分类号] P642.22 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-73-2

与普通建筑的岩土工程勘察相比较，滑坡勘察具有下列特点：重视地质环境条件的调查，由此探明滑坡的主要作用因素与演化过程；重视滑坡地质结构的调查，由此完成滑坡稳定性的研究；重视变化成因的研究，由此主要成因的特点与强度等。结合滑坡勘察的上述特点，本文主要讨论计算参数的确定，同时分析传递系数法的相关内容。

1计算参数的确定

滑坡勘察方面计算参数的确定方法并不单一，常见的确定方法包括试验法（如原位试验或室内试验）、参数反演法、经验法（或类比法）。本章节主要结合C与Φ的关系，从参数反演法、经验法两大方面展开论述。

1.1C与Φ的关系

滑坡面抗剪强度满足函数表达式：

若滑坡土保持饱水状态，那么C=0，此时滑坡面抗剪强度满足函数表达式：

结合上述函数表达式可知，抗剪强度与作用到滑动面的法向应力呈正相关；内聚力与内摩擦力分别为常数与变量。滑体厚度往往会影响到滑动面的抗剪强度，其中滑体厚度与内摩擦角的作用呈正相关，与内聚力的作用呈负相关。滑体厚度一般以4m为界线，若滑体厚度4m，那么滑坡面的抗剪强度受到内摩擦力的控制。结合抗剪强度相等原则，往往用某定值的综合内摩擦角Φ取代内聚力与内摩擦力，即综合摩擦角或似摩擦角，由此简化计算过程。

1.2参数反演法

参数反演法（或参数反分析法）是指事先恢复已破坏斜坡的滑动后滑坡状态或原始状态，然后再基于滑坡的破坏机理创建极限平衡方程，由此反求出滑动面的C、Φ值。由此可见，参数反演法具有如下特点：明确反映变形破坏机制；尽量简化计算步骤；方便校核。参数反演分析过程应尤其注意如下事项：尽量模拟滑坡蠕滑状态的边界条件，特别要注意地下水位的模拟，若该步骤难以实现，那么必须探明勘探阶段雨季的最高地下水位；主滑剖面与分析剖面必须完全一致；参数反演分析的理论方法与设计阶段采用的推力及稳定性计算方法必须完全一致。

尽管《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）及《滑坡防治工程勘察规范》（DZ/T0218-2006）等规程皆对参数反演法做了详细规定，但具体计算过程也应尤其注意下列事项：采用恢复已破坏斜坡的滑动后滑坡状态或原始状态必须实现明确滑坡的稳定状态及相应的稳定系数，各规范根据滑坡的赋存活动状态皆给出相应的区间值，但取值过程必须考虑到滑坡的危害程度，其中大的危害程度取小值，反之取大值；假定Φ值计算C值或假定C值计算Φ值时，皆应考虑到两值的对应性，其中相邻假定值不宜过大。

1.3经验法或类比法

尽管各类规程或手册皆给出诸多经验数据，但实际应用过程也应考虑到滑带土的不同性与相似性。硬性结构面主要受到结构面胶结情况、几何状态、充填厚度的影响，若结构面粗糙，那么其起伏程度与内摩擦角呈正相关；若结构面分布着铁质、钙质或硅质胶结，那么其内聚力较大；若结构面充填物厚度呈增大趋势，那么充填物的抗剪强度对结构面的抗剪强度起控制作用。此外，滑带土的抗剪强度与土的粒径及矿物成分关系密切。滑坡勘察的计算参数主要包括滑坡滑动面及岩土的物理力学性质参数，其中滑坡计算参数的确定思路见图1-1。

2滑坡勘察的计算方法

2.1稳定性系数

滑坡稳定性研究旨在计算滑体的稳定性及评价稳定状态与可能变形的发展趋势，即首先确定物理破坏模式及地质模型，然后再提出合理的数学概化模型。滑坡稳定性系数是一个判断滑坡稳定程度的量化值，其计算方法大致包括数值法、极限平衡法、概率法。针对稳定性系数计算方法的实现过程，本文不做过多阐释。

2.2传递系数法

2.2.1传递系数法显示解公式

传递系数法是一个基于投影法的力的平衡方程，《建筑边坡工程技术规范》、《岩土工程勘察规范》、《滑坡防治工程规范》采用的显示解如下：

其中

若存在地下水作用，那么稳定性分析必须考虑到地下水的作用，其中水下部分岩体重度取浮重度；第i计算条块岩土体所受的动水压力Pwi满足函数式：

其中分子与分母分别为各条块抗滑力的总和与各条块下滑力的总和。

2.2.2传递系数法隐式解

传递系数法的隐式解主要完成滑体下滑力的折减，同时采用多交迭代法使滑体末条块剩余下滑力归零，此时系数FS被称作滑坡稳定性系数，其中系数FS满足函数式：

2.2.3传递系数法显示解与隐式解的关系

结合上述研究内容可知，传递系数法显示解与隐式解的关系如下：若稳定性系数1.0，那么稳定性系数的显示解较隐式解大。

3结束语

综上所述，考虑到滑坡工程的特殊性与复杂性，滑坡勘察设计必须结合工程实际情况采用适宜的试验方法及勘察手段，同时选取适宜的计算参数与计算公式，以期实现解决方法的简化、工作量的减少与投资成本的降低。本文主要结合滑坡勘察的具体特点，对滑坡勘察涉及的常用参数与计算方法做了详细分析，具体研究结果包括：

（1）参数反演法具有明确反映变形破坏机制、尽量简化计算步骤、方便校核等特点，但实际应用过程必须对有关事项予以高度重视；

（2）经验法或类比法实际应用过程应考虑到滑带土的不同性与相似性；

（3）传递系数法显示解与隐式解的关系：若稳定性系数1.0，稳定性系数的显示解较隐式解大。

参考文献

[1]李鹤.东南沿海残积土地区降雨型滑坡预警预报体系的研究与应用[D].2011.

[2]詹良通，李鹤，陈云敏等.东南沿海残积土地区降雨诱发型滑坡预报雨强-历时曲线的影响因素分析[J].岩土力学，2012，33（3）.

[3]王志俭.万州区红层岩土流变特性及近水平地层滑坡成因机理研究[D].2008.

[4]李群，余祥宏，董志勇.基于双参数模型的预应力锚索框架内力计算[J].路基工程，2010，（4）.

[5]李琦.黄土高边坡稳定可靠性分析--以宝鸡峡引水工程为例[D].2008.