減少滑坡災害的一點(diǎn)思考

摘要：結合以前的研究工作和最近幾個(gè)特大滑坡災害的特點(diǎn)，認為發(fā)生牽引式滑坡可能是滑坡災害的重大風(fēng)險，其發(fā)生具有突然性，預警特征不夠明顯。建議參考鋼筋混凝土結構適筋梁的思想，對重要邊坡設計要改進(jìn)設計方法，不僅要保證安全系數符合要求，還應要對邊坡結構進(jìn)行設計，應設計為塑性坡，避免牽引式滑坡產(chǎn)生，這可能是減少滑坡災害的重要措施。對重要邊坡的穩定分析，應增加應力位移場(chǎng)的計算分析，以判斷邊坡的破壞模式。

1 前言

2024年5月1日深夜，廣東的梅大高速公路路基邊坡塌方，造成48人遇難的特大災害，2023年的內蒙古露天礦邊坡塌方也造成了53人遇難的特大災害，再往前的2015年的深圳渣土場(chǎng)滑坡，造成了73人遇難，4人失蹤，經(jīng)濟損失超8億元的特大災害。造成這些災害的原因總是綜合的，但從技術(shù)角度，是否能有措施可以避免或減少這種災害呢？

2 滑坡的類(lèi)型及其特點(diǎn)

邊坡失穩產(chǎn)生滑坡的類(lèi)型通常有三類(lèi)，推移式、牽引式和復合式，主要是推移式和牽引式。推移式是邊坡的上部先破壞，上部位移大于下部位移，滑坡塌落前通常會(huì )有較明顯的變形，如圖1這種坡的上部已有近2m的塌落了，但坡體尚未滑下來(lái)，這樣就可以給坡腳下可能受災范圍的人和物進(jìn)行撤離的時(shí)間，從而不產(chǎn)生大的災害。牽引式滑坡通常是坡腳或坡的下部先破壞，上部坡體失去了支承，從而帶動(dòng)坡上部下滑造成塌方，相當于建筑物的基礎破壞，上部建筑自然就站不住了。這種坡的破壞，其破壞前的變形通常小于推移式滑坡^[1]，可能滑塌前的位移較小，不足以給予警示，滑塌具有突發(fā)性，造成的災害大。深圳渣土場(chǎng)滑坡的技術(shù)原因據公布的調查報告是由于坡的底部存在高承壓水，相當于產(chǎn)生超孔隙水壓力，造成坡的底部抗剪強度不足先破壞，相當于支撐邊坡的下部先破壞，上部的坡體失去了支承，造成滑塌具有突然性，類(lèi)似于牽引式破壞。

圖1.某山體邊坡變形情況

內蒙古露天礦場(chǎng)也是由于坡底部有一層較軟弱的煤層^[2],應該是開(kāi)挖后在坡腳煤層形成高應力水平區，產(chǎn)生大的先變形而后引發(fā)上部巖石受拉破壞，導致坡體的垮塌，相當于也是坡體腳部先變形引起上部破壞，類(lèi)似于牽引式的破壞模式。因此，從一些重大災害的滑坡案例分析，是否存在一個(gè)問(wèn)題：牽引式滑坡的災害是高風(fēng)險的，其造成的滑坡具有突然性，邊坡處理應使其破壞模式成為推移式破壞模式，相當于成為一個(gè)“塑性坡”，破壞前能有比較大的位移預警，像前面的圖1那樣，這對減少滑坡造成的災害是一個(gè)有益的方案。也即邊坡的處理設計不僅是計算一個(gè)安全系數，還要設計邊坡的結構形式，按“塑性坡”形式設計，避免產(chǎn)生牽引式滑坡，就像鋼筋混凝土的結構梁設計一樣，不僅要保證安全系數，還要設計成適筋梁，使其破壞模式具有“塑性梁”的特點(diǎn)一樣，這樣可能對避免或減少滑坡災害是有益處的。

3 滑坡極限分析法的風(fēng)險及應力位移場(chǎng)分析方法

通常邊坡的穩定分析采用的是極限平衡穩定分析方法，用安全系數來(lái)評價(jià)邊坡的安全性，安全系數為沿可能的滑動(dòng)面上巖土體的總抗滑力與下滑力的比值，或抗滑力矩與下滑力矩的比值，理論上安全系數小于1是不穩定的。極限穩定分析沒(méi)有考慮坡體的應力分布，也即坡體滑面不同位置所處的應力水平可能是不同的，滑面各處不是同時(shí)達到最大抗剪強度值的，先破壞區域強度已降低甚至失去強度了，如果是坡體下部先破壞，則上部坡體就會(huì )失去支承，也會(huì )跟著(zhù)破壞，形成一種骨牌效應的倒塌。計算表明，對于牽引式滑坡，極限平衡法計算的安全系數可能是偏大的^[1]，也即計算的安全系數可能大于實(shí)際的安全系數，這樣按極限平衡法評價(jià)其安全性就可能會(huì )存在風(fēng)險。

極限平衡法也難以區分邊坡破壞的可能模式是推移式或牽引式破壞。因此，建議重要的邊坡穩定分析應增加應力位移場(chǎng)法，也即采用數值方法分析邊坡的應力場(chǎng)和位移場(chǎng)^[3]，由應力位移場(chǎng)可以知道邊坡的高應力水平區，并能判斷是推移式滑坡還是牽引式滑坡^[4]，如果是牽引式滑坡，則可通過(guò)處理使其成為推移式滑坡，降低牽引式滑坡帶來(lái)的風(fēng)險，減少滑坡災害。

4 建議

1) 從案例和理論分析，牽引式滑坡可能是造成滑坡災害的重大風(fēng)險，對于重要的邊坡應設計成“塑性坡”，避免牽引式滑坡發(fā)生。

2）對于重要的邊坡穩定分析應增加應力位移場(chǎng)分析，以判斷邊坡滑坡的類(lèi)型是推移式滑坡還是牽引式滑坡。

3）對于牽引式滑坡，極限平衡法計算的安全系數可能存在偏大的風(fēng)險，應采用強度折減法等其他方法進(jìn)行復核。

4) 邊坡設計不僅是設計安全系數，還應要進(jìn)行結構設計，像鋼筋砼結構梁的適筋梁一樣，要把邊坡設計為“塑性坡”，減少可能滑坡的災害。

這是針對近期一些滑坡災害的思考，當然觀(guān)點(diǎn)也可能尚不夠全面，值得重視和進(jìn)一步的研究及參考。

參考文獻

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[3] 楊光華,張玉成,張有祥.變模量彈塑性強度折減法及其在邊坡穩定分析中的應用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2009,28(07):1506-1512.

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