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滑坡勘察一、勘察目的及任务目的为滑坡灾害防治提供地质依据任务1、查明滑坡形成的地质环境条件；2、查明滑坡的厚度、物质组成、结构特性、空间分布特征，地下水类型及其富水程度和空间分布特征；3、查明滑坡的形成机制及引发因素、变形破坏现状和危害程度；4、为防治施工提供详细的工程地质与水文地质资料和岩土体的物理力学性质参数；5、计算并综合评价其稳定性及其演化发展趋势；6、对防治工程提出地质建议。地质条件计算参数计算模型一、勘察的特点二、勘察方法选择原则三、计算参数的确定四、稳定性系数五、荷载一、滑坡勘察的特点滑坡勘察不同于一般建筑的岩土工程勘察，其特点主要有以下几个方面：1、重视地质环境条件的调查，并从条件中寻找滑坡的形成演化过程和主要作用因素；2、充分认识滑坡的地质结构，从其结构出发研究其稳定性；3、重视变形原因的分析，并与外界引发因素相联系，研究主要引发因素的作用特点与强度（灵敏度）；4、稳定性评价和防治工程设计参数具不唯一性，常表现为较强的离散性，应根据滑坡的个体特点与作用因素综合确定，进行多状态的模拟计算；5、目前尚未研究出具有普适性的稳定性计算方法，现有的方法都有较多的假定条件；6、勘察阶段结束不等于勘察工作结束，后续的工作如监测或施工开挖常常补充修改勘察阶段的认识，甚至完全改变以前的结论；7、勘察方法的选择是强调查应用经验与技巧，寻求以最少的工作量和最低的投资，获得最佳的勘察效果；8、勘察工作量确定的最基本原则是能够查明滑坡体的形态结构特征和变形破坏的作用因素，满足稳定性评价对有关参数的需求，而不拘于一般的勘察规程。二、勘察方法选择原则基本原则：以较低的勘察工作投入，取得较多的有用资料。1、针对性：根据现场踏勘和前人资料，初步确定其性质，有针对性地选用适宜的勘探方法；2、力求以最简单的方法去解决最复杂的问题，避免刻意追求新奇的技术；3、简便高效。尽可能使用操作简便，易于搬迁，在地形地质和气象等方面环境适应性强的设备；4、经济合理。在能够满足勘察质量要求的前提下，尽可能降低勘探工作量。a、布置勘探剖面应在对滑坡调查的基础上，结合宏观变形迹象，有针对性地布置，纵剖面应与滑坡主滑方向一致。b、在准备设置工程措施部位应尽可能地布置勘探工作。c、钻探工作应遵照相关规范，钻孔深度适中。d、应针对不同的勘探对象选择合适的勘探手段和方法。三、计算参数的确定滑坡的物质组成：滑动岩土体滑床岩土体滑动面（滑动带）—软弱结构面目的求岩土体和作为滑带的软弱结构面的物理力学性质（包括变形与强度参数）。意义为稳定性计算和治理设计提供参数。理论导向经验判断测试基础合理反算（一）、C、φ的关系滑动面抗剪强度表达式τ=σtgφ+C当滑带土处于饱水状态C=0τ=σtgφ从公式可以看出：1、抗剪强度是随作用于滑动面上的法向应力的增大而增大；2、内聚力为一常数；3、内摩擦角为一变量。滑体厚度的大小影响滑动面的抗剪强度。当滑体厚度增大时，内摩擦角的作用增大；当滑体厚度减小时，内聚力的作用增大。有关文献将滑体（上覆岩土体）厚度为4米作为一个界线。(1)滑体厚度小于4米时，其抗剪强度主要由内聚力控制；(2)滑体厚度大于4米时，其抗剪强度主要由内摩擦角控制。为方便计算，通过抗剪强度相等原则，采用一个定值的综合内摩擦角φ0代替内摩擦角和内聚力。称似摩擦角或综合摩擦角。《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002）φo=arctg(tgφ+2c/rhcosθ)《铁路路基支挡结构设计规范》φ0=arctg(tgφ+2c/rh)注意：1、当内聚力越大时，计算出的侧向岩土压力“失真”越严重；2、当正应力增大，计算的侧向岩土压力偏小，则不安全；3、当正应力减小，计算的侧向岩土压力偏大，偏于安全。《建筑边坡工程技术规范》中规定：由于边坡岩土体的不均一性等，一般情况下，等效内摩擦角的计算边坡高度不宜超过15m，不得超过25m。规范公式中存在的问题：抗剪强度相等原则τ=σtgφ+C×Lτ=σtgφo则：tgφo=tgφ+C×L/σ式中:正应力σ=G×cosθG=r×h×a/2a=cosθ×LG=r×h×L×cosθ/2σ=r×h×L×cos2θ/2tgφo=tgφ+C/r×h×cos2θ/2=tgφ+2C/rhcos2θ因0＜cosθ＜1cosθ＞cos2θ规范推荐公式计算的φo小于推导公式计算的φo。有一安全储备。θ=45°+φ/2（二）、试验法室内试验原位试验试验法最大的不足是由于滑带土的不均匀性导致试验结果离散性太大。尽管目前对取样部位及取样方法进行了规定，且试验尽可能模拟各部位滑坡的受力特征，但仍然难以达到满意的效果。（三）、参数反演法反演或称反分析是通过恢复已破坏斜坡的原始状态或滑动后滑坡状态，在分析其破坏机理的基础上，建立极限平衡方程，然后反求滑动面的C、φ值。1、明确反映变形破坏机制；2、计算步骤尽可能简化，抓住主要问题，提高适宜性，3、易于校核；4、不刻意追求新颖和复杂化。在进行反演分析时应特别注意以下几点：1、应尽可能地模拟滑坡蠕滑时的边界条件，尤其是地下水位，如果难以做到，则可取勘探时雨季最高地下水位；2、选择分析剖面与主滑剖面一致；3、用作反演分析的理论方法，应与设计用的稳定性及推力计算方法一致。《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）、《公路工程地质勘测规范》（JTJ064-98）、《铁路工程不良地质勘察规程》（TB10027-2001）、《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T0218-2006）等规范规程中对反演法均作了相应的规定。但在具体计算过程中需注意以下几个方面：1、无论是采用恢复已破坏斜坡的原始状态或滑动后滑坡状态，首先必须明确滑坡的稳定状态，并取相应的稳定系数。各种规范规程中按滑坡的赋存活动状态（正在滑动、暂时稳定、稳定）给出了一个相应的区间值，但在取值过程中需考虑滑坡的危害程度，危害程度大取小值，危害程度小取大值。2、除主滑剖面外需取与主滑剖面平行的不少于一条的计算剖面。3、假定C值计算φ值、或假定φ值计算C值，须注意两值的对应性，计算中相邻假定值不能过大。在反演分析中，滑坡几何参数确定后，稳定性系数可根据滑坡稳定状态，给定一个值，那么公式中的变量只有C、φ。我们可以用两个或两个以上的剖面建立2元一次或高阶方程组，联立求解方程式可以较为精确地反算出滑带土的抗剪强度参数。（四）经验法（类比法）各类规范、规程、手册都给出了较多的经验数据，在应用过程中要注意滑带土的相似性和不同性。硬性结构面：主要由结构面的几何形态、胶结情况及充填厚度所决定。1、结构面起伏较大且较粗糙，内摩擦角较大；2、结构面如为钙质、铁质、硅质胶结，内聚力较大；3、随着结构面充填物厚度的增大，结构面抗剪强度由充填物的抗剪强度来控制。滑带土的抗剪强度还与土的矿物成份及粒径有关。如组成土的矿物成份中高岭土、伊利石、蒙脱石含量较高，则土的内聚力较大，粒径大，内聚力小。《建筑边坡工程技术规范》、《工程岩体分级标准》、《岩土工程手册》等都给出了一些经验公式和数据。其中《岩土工程手册》中给出了抗剪强度指标与斜坡坡度之间的一个统计资料：滑坡斜面坡度θ实例数Φ（0）C（KPa）相关系数0≤θ＜10469.05.800.94410≤θ＜1513214.83.400.95115≤θ＜2012720.70.400.93520≤θ＜259523.64.400.94125≤θ＜304027.94.000.93030≤θ2730.07.300.944滑坡计算参数,包括滑坡岩土和滑动面(滑带)的物理力学性质参数.在以上研究的基础上滑坡计算参数确定的基本思路如图:滑坡工程地质条件滑坡地质力学模型滑坡岩体分类参数反演原位试验室内试验参数估算经验数据综合分析参数建议值四、稳定性系数滑坡稳定性研究的主要任务是进行滑体稳定性计算，评价目前和稳定状态和可能的变形发展趋势，它是在确定了地质模型和物理破坏模式以后，给出合理的数学概化模型。滑坡稳定性系数：是判断滑坡稳定程度的一个量化值。滑坡稳定性的计算方法大致可分为三类，一是极限平衡法，二是数值法，三是概率法。极限平衡分析法是一种定量方法，也是工程上使用最多、最成熟的方法。目前国内有关规范、规程采用最多的一种计算方法。极限平衡假设：当坡体的强度指标降低Fs倍后，坡体内存在一达到极限平衡状态的滑面，滑体处于临界状态。条块刚性假设：对滑体进行剖分后，各条块为刚性块体，只发生整体运动而不产生条块内部的变形。同样的力学破坏模式，同样的力学参数，采用不同的计算方法，稳定性系数计算结果可相差30%。同种计算方法，同样的力学参数，同样的力学破坏模式，剖分方法的不同，计算结果相差很大。不同影响因素状态下差值也不同。其差值最大可达20%。坡面或滑面越陡，剖分方法的影响越大。在以下位置应设置滑坡体条块垂直分界面:1、滑动面倾角变化点；2、滑动面物理力学参数变化点；3、滑动面与地下水位线相交点；4、地面线与河流或水体设计水位线的交点；5、滑坡体重度突变位置；6、滑坡推力零界位置。规范、规程中采用的计算方法：1、滑动面为单一滑面或圆弧形：瑞典条分法或毕肖普(Bishop)法。瑞典条分法是将滑动面以上的土体分成n个垂直分条，对作用于各土条上的力进行力或力矩平衡分析。该方法是忽略土条之间和相互作用力的影响。毕肖普法是假定滑动面是以o为圆心，R为半径的圆弧，从中任取一土条i为分离体，其分离体的作用力为：土条重引起的法向反力和切向力，并分别作用于底面中心处。根据静力平衡条件或极限平衡条件各土条力对圆心进行力矩平衡分析。忽略条间切向力。2、滑动面为平面（岩质）滑动时采用平面极限平衡法。3、滑动面为折线时采用传递系数法（不平衡推力）。上述计算方法中，瑞典条分法偏于过分安全，毕肖普法和传递系数法误差较小。（一）传递系数法显示解公式传递系数法是采用投影法建立的一个力的平衡方程。《岩土工程勘察规范》、《建筑边坡工程技术规范》、《滑坡防治工程勘察规范》中采用的是显示解：)1,3,2,1(,111niTTRRKniiinniiisiiiiiitg)sin()cos(11对存在地下水作用时，稳定性分析应考虑地下水的作用：1、水下（浸润线）部分岩土体重度取浮重度；2、第i计算条块岩土体所受的动水压力Pwi按下式计算：（一）传递系数法显示解公式)(21siniiiwwiaVrP分子：各条块抗滑力之和分母：各条块下滑力之和。1、公式是按逐块投影法进行推导，其数学逻辑是正确的。按公式可理解为：滑体各条块下滑力传递至最末条块之剩余下滑力和最末条块下滑力之和与滑体各条块抗滑力传递至最末条块之剩余抗滑力和最末条块抗滑力之和的绝对值之比。但忽略了各条块之下滑力和抗滑力在传递过程中的相互作用关系。在某一平行于条块分界面的竖直分界面位置，若满足条件：剩余下滑力≤0、靠滑坡前缘一侧条块下滑力＞0，则该竖直分界面靠滑坡后缘一侧各条块的下滑力和抗滑力均不再向下传递。（一）传递系数法显示解公式2、动水压力对滑体的稳定性是不利的。在动水压力计算公式中，当第i计算条块底面倾角为负值（向下）且绝对值大于第i计算条块地下水位面倾角时，所产生的动水压力方向指向上为一抗滑力，这违背了动水压力性质。(二)传递系数法隐式解siiiiiiiisFLCWFWFcossin11隐式解中是对滑体下滑力进行折减，经多交迭代使滑体未条块剩余下滑力等于零时的系数（Fs）即为滑坡稳定性系数。传递系数法显式解和隐式解有如下关系：1、当稳定性系数小于1.0时，稳定性系数的显式解小于隐式解；2、当稳定性系数等于1.0时，稳定性系数的显式解等于隐式解；3、当稳定性系数大于1.0时，稳定性系数的显式解大于隐式解。五、荷载作用于滑坡体上的荷载有如下几种：a、滑坡体自重；b、滑坡体上的地面荷载：建（构）筑物产生的附加荷载，汽车、行人等产生的动荷载；c、地下水产生的荷载：静水压力、动水压力等；d、地震荷载；e、江（河、库）水位变化产生的荷载。荷载组合是根据滑体变形过程中作用于滑体上的荷载