陕县刘家山滑坡治理设计报告
4．矿渣边坡稳定性评价
4.1 滑动结构面抗剪强度分析
已经多次滑动的是堆放已久的铝土矿矿渣边坡C。现在该边坡被人工挖掘断开为两部分。其中一部分为滑坡陡坎以上的有明显蠕滑的部分，另一部分为新近堆放到上山路旁的矿渣及其左侧冲沟上部的矿渣，形成了新矿渣边坡。
已滑动多次的矿渣边坡C的滑动面是矿渣与基岩的接触面，说明其抗强度低于矿渣的内摩擦角。该矿渣堆积体块度比矿渣边坡体A、B、C块度要小，粉质粘土含量在10%以上，因为主要为岩石碎块和粗粒土含量很高，所以浆内聚力很低。粘土岩透水性远比上覆碎石土的渗透性弱。在经历了强降水过程时，基岩与矿渣的接触带应成为临时积水带，这时矿渣的抗剪强度迅速降低，使本来内聚力就很小的土体在这种条件下应视为零。此外后缘拉裂缝成为临时的积水裂缝，产生静水压力。由于边坡C已接近地表分水岭，雨水的补给来源有限，雨水的浸泡主要对后缘裂缝和滑动结构面内作用明显，因此，动力压力可以忽略。边坡稳定性评价按无降水的正常天气，有强降水的过程条件、地震影响与强降雨影响同时存在及仅有地震影响的四种工况考虑。
综上所述，本边坡工程具有两种不同的地质边界条件。一类是已滑动的矿渣体剩余的蠕变体，即边坡C；另一类是在山体较低高程部分的新近矿渣堆积体。由于它们的地质边界条件差另较大，应采用不同的稳定性分析方法。
4.2 最近堆积的矿渣边坡
边坡A、B、D的坡体80%为岩块，块度大小不一，最大的直径可达30cm，最小的0.5cm，棱角状，形态不规则。其余的10～15%为岩石碎屑，成分为粘土岩，砂岩，粉砂～砾砂级粒径都存在。剩下的5～10%为粉质粘土。粘土以碎块状形成存在。所以这三个新近堆积的矿渣边坡总体上属于非粘性土。目前的堆积坡度属于自然坡角，坡面没有人工修饰。其稳定性应以四种不同工
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况条件分析。如照片4-1所示。
照片4-1：边坡A-新近堆积的铝土矿渣边坡 （1）无强降雨过程，无地震影响
这种情况即目前非雨季的情况，边坡无破坏的迹像。但碎石土天自坡角稳定性数为1.0，按依据文献（1）属于非稳定性边坡。
（2）具有强降雨过程
强降雨后，因为边坡碎石土粒径较大，疏松，透水性强，坡顶以上边坡雨水将流径坡体，坡顶的雨水直径入渗于坡体内，内摩擦角将降低，工程经验表明，其内摩擦角将降低10～20%，边坡将把稳定系数降至0.9～0.8，属非稳定性边坡。
（3）具有强降雨过程，地震的影响
在工况2的基础上地震作用，无论其烈度多大，要比工况（2）的稳定性
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系数还要低，属非稳定性边坡。
（4）仅有地震影响
在工况1处于极限平衡状态，在此基础上地震增加了滑动力，减小了滑动面上的正应力，所以稳定性系数应小于1。
4.3 蠕变体边坡稳定性评价 4.3.1 地质边界条件分析
蠕变体边坡已具备明显的蠕滑拉裂变形，存在着与边坡走向一致的蠕滑拉裂缝。因为属于原来滑动的边坡滑的后缘剩余部分，其滑动面已外露，表明滑动面是基岩与矿渣堆积体的接触面。沿剖面方向地面坡度12°，沿滑动方向基岩的倾角11°。边坡前缘为下65°，上70°的已滑滑坡的后缘陡坎。见附录Ⅰ： 刘家山滑坡蠕变体边坡工程地质剖面图
可能滑动矿渣边坡的右侧为陡壁深沟，左侧阻力忽略不计。由于后缘土体已很松散，其抗拉阻力忽略不计。坡长计算至山顶分水岭，计60m，整个滑坡体积为45000m3。单宽滑体的面积为1200m3。
4.3.2 边坡稳定性计算
关于计算参数：滑动结构面抗剪强度采用工程地质类比法确定。已滑矿渣的滑动面沿着矿渣与基岩的接触面发生了滑动，说明其抗强度低于矿渣的内摩擦角。该矿渣堆积体块度比矿渣边坡体A、B、C块度要小，粉质粘土含量在10%以上，正常含水量下有一定的内聚力，但因为主要为岩石碎块和粗粒土，所以其内聚力很低。由于粘土岩透水性远比上覆碎石土的渗透性弱。在经历了强降水过程时，基岩与矿渣的接触带就成为临时积水带，这时矿渣的抗震强度迅速降低，原本内聚力很低的土在这种雨水浸泡条件下应视为零。此外后缘拉裂缝成为临时的积水裂缝，产生静水压力。由于此处已接近地表分水岭，雨水的补给来源有限，雨水的浸泡主要在后缘裂缝和滑动结构面内作用明显，因此，动水压力可以忽略。
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由于滑动面是岩土体的结合部位，当无强降雨时按结合差的硬性结构面对其内摩擦角取值，当有强降雨时应按软弱结构面考虑其内摩擦角。根据<建筑边坡规程技术规范>GB50330-2002的表4.5.1取值。将计算参数列于表4-1。
各个工况下的稳定性计算：边坡稳定性评价按无降水正常天气、有强降水过程条件无地震影响、地震影响与强降雨影响同时存及仅有地震影响的四种工况考虑。
计算剖面如附录1所示。按上述工程地质分析与工程类比的经验综合考虑，
对于工况1，无降水正常天气条件边坡的稳定性系数可表示为 K=
G?cos??tg??cl ??(4-1)
G?sin?表4-1 各工况下蠕变体边坡稳定性系数 工 况 环境 条件 无强降水过程无地震 有强降水过程无地震 内 内摩 聚 擦角力 （度） （KPa） 6 0 26° 15° 水平 地震 系数 天然 后缘 边坡稳定 滑动面 滑动 容量裂缝性系数 倾角（度） 面长(m) 3（KN/m） 深（m） 21 23 16 59 59 15 15 1.77 0.910 Ⅰ Ⅱ 有强降水过Ⅲ 程有地震作用 Ⅳ 无强降水 有地震影响 0 15° 0.025 23 59 15 0.832 6 26° 0.025 21 59 15 1.67
对于工况2，有强降水过程条件无地震影响条件下边坡稳定性系数应表示为
K??G?cos??U2??tg? ??(4-2)
G?sin??u1?sin?
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对于工况3，地震影响与强降雨影响同时存的条件下稳定系数可表示为：
K??G?cos????G?sin??U2??tg?G?sin????G?cos??u1?sin???(4-3)
对于工况4，仅有地震影响的条件下边坡稳定性系数应表示为
K??G?cos????G?sin???tg?G?sin????G?cos? ??(4-4)
以上各式中：
G—单位宽度滑体自重（KN）；
?—滑动面的倾角；
c—滑动面土体的内聚力（KPa）；
?—滑动面土体的内摩擦角；
?—水平地震系数；
； U1—作用于滑体后缘拉裂缝的静水压力（KPa）。 u2—作用于滑动面上的静水压力（KPa）
以上各式中，若以H表示后缘拉裂缝的深度，以L表示坡长， 以?w表示水的容量，
则U1=
?w2?wu2=HL
2H2
将各参量代入（4-1）～（4-4）式，则求得四种工况下的边坡稳定系数列于表4-1。
4.4 边坡稳定性计算结果分析
表4-1所列的计算结果表明，降雨对该边坡的影响是边坡失稳的主要因素，Ⅶ度地震烈度下，只要没有降雨影响，边坡依然稳定。如果有强降雨过程，没有地震边坡也会失稳。所以此边坡不仅由于其地理位置重要，即如果它失稳必然给下面的边坡A和B带来失稳的影响，它本身是一个对大气降水敏感的险坡。
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