減少滑坡災害的一點思考

摘要：結合以前的研究工作和最近幾個特大滑坡災害的特點，認為發生牽引式滑坡可能是滑坡災害的重大風險，其發生具有突然性，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行設計，應設計為塑性坡，避免牽引式滑坡產生，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年的深圳渣土場滑坡，造成了73人遇難，4人失蹤，經濟損失超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 滑坡的類型及其特點

邊坡失穩產生滑坡的類型通常有三類，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，這樣就可以給坡腳下可能受災范圍的人和物進行撤離的時間，從而不產生大的災害。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，滑塌具有突發性，造成的災害大。深圳渣土場滑坡的技術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

內蒙古露天礦場也是由于坡底部有一層較軟弱的煤層^[2],應該是開挖后在坡腳煤層形成高應力水平區，產生大的先變形而后引發上部巖石受拉破壞，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，是否存在一個問題：牽引式滑坡的災害是高風險的，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“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有益的方案。也即邊坡的處理設計不僅是計算一個安全系數，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險及應力位移場分析方法

通常邊坡的穩定分析采用的是極限平衡穩定分析方法，用安全系數來評價邊坡的安全性，安全系數為沿可能的滑動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，則上部坡體就會失去支承，也會跟著破壞，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際的安全系數，這樣按極限平衡法評價其安全性就可能會存在風險。

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法，也即采用數值方法分析邊坡的應力場和位移場^[3]，由應力位移場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，則可通過處理使其成為推移式滑坡，降低牽引式滑坡帶來的風險，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險，對于重要的邊坡應設計成“塑性坡”，避免牽引式滑坡發生。

2）對于重要的邊坡穩定分析應增加應力位移場分析，以判斷邊坡滑坡的類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險，應采用強度折減法等其他方法進行復核。

4) 邊坡設計不僅是設計安全系數，還應要進行結構設計，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，當然觀點也可能尚不夠全面，值得重視和進一步的研究及參考。

參考文獻

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