堤基土体抗滑稳定工程地质评价

堤基土体抗滑稳定工程地质评价1前言

堤基抗滑稳定是涉及堤防工程安全的主要工程地质问题之一。堤基常遇具不利结构的不良土体，不良土体堤基抗滑稳定评价更多地依靠工程地质分析。但传统分析方法重土层单元，轻土体结构；重单因素分析，轻多因素综合；重静态评判，轻动态预测，不能满足对复杂问题的分析评价。本文采用把堤基土体当作一个系统进行分析的思路，在查明堤基土体结构的基础上，合理选取土的抗剪强度参数，综合考虑环境因素，对梧州河西防洪堤某段堤基抗滑稳定问题进行系统分析，使堤基抗滑稳定评价更为全面、合理。2堤基土体系统及其抗滑稳定工程地质评价基本思路2.1堤基土体系统概述“土体”是指多种土层构成的组合体，其性质不等于其中某一土层的性质，也不等于各土层性质的简单迭加，而是相互作用、相互影响的有机整体[1]。这是一种把土体当作一个系统看待的新认识。这里，土体的结构是各种土层的特定组合关系，是以土层为单元的宏观结构，区别于以土粒为单元的土的微观结构和以纹层为单元的中观结构。根据一般系统论原理，控制系统功能的三要素是：单元（或称元素）的性质、系统的结构和环境的影响，三者对不同系统的功能控制程度不同，复杂系统的功能更多地受结构控制。对堤基土体系统而言，控制堤基稳定性的三要素分别是：土层的物理力学性质、土体的结构及环境的影响。显然，均质堤基的稳定性主要取决于土层的物理力学性质；非均质堤基的稳定性则由土体结构控制；环境因素多起诱发或累积作用，对堤基动态稳定常起控制作用。文献[1]从堤基抗滑稳定角度，将堤基分为均质和非均质两大类。前者以土质控制堤基稳定，后者以土体结构控制。详细分类见表1。表1

堤基结构分类表近堤基分类撑亚类我堤基类型院堤基稳定尖问题观均质堤基姿一般土质苏一般均质那一般不存狭在象不良土质孩软土写施工期稳碍定问题叉膨胀土姨长期稳定灵问题仪非均质堤底基雁一般土体更一般非均赴质帽一般不存底在携不良土体烦具软弱夹冰层凳夹层控制辅堤基稳定仍具弱抗冲沃层盆冲刷危及躺堤基稳定弄具硬直卧借(掩阻坡水尺)挥层伟阻水顶板衬控制堤基巴稳定“不良土体”是指具不利结构的土体。对堤基抗滑稳定不利的结构主要是土体中具有不利产状的软弱夹层、弱抗冲层及硬卧（阻水）层。显然，不良土质及不良土体是研究堤基抗滑稳定问题的主要对象。且后者不易查明，更具危险性。2.2堤基土体抗滑稳定工程地质评价基本思路[1]把堤基土体当作一个开放系统加以考察，应首先从查明堤基地质结构模型入手，再深入分析土的物理力学性质，综合考虑环境因素，最后对堤基抗滑稳定问题作出全面的工程地质评价。2.2.1堤基地质模型的建立

堤基地质模型即堤基地质结构类型或堤基土体结构类型，是堤基抗滑稳定分析的基础。不同结构堤基抗滑稳定性不同，控制因素不同，适用的计算方法及相应的计算参数均可能有所不同。对不良土体堤基，土体不利结构直接控制堤基的抗滑稳定性。因此，查明土体的不利结构是堤基抗滑稳定分析的前提，应作为堤基勘察的重点。2.2.2土的抗剪强度参数选取地质模型建立之后，土的抗剪强度参数成为定量评价堤基抗滑稳定的关键。不良土体结构特殊，各土层对堤基稳定性的影响程度不一，各土层抗剪强度参数选取将有所区别。重点应加强软弱夹层或软弱接触带的抗剪强度参数分析。2.2.3不利环境影响堤基土体为一开放系统，外受动荡不定的河道和复杂多变的水流影响，内为人类生产或生活场所，各种人为干扰影响很大。因此，堤基稳定问题不仅要解决假定边界条件下的静态稳定问题，还必须重视不利环境影响下的动态稳定问题。虽然动态稳定定量预测尚难于实现，但加强定性分析既是必要的，也是可行的。厚层粘性土堤基易被视为均质堤基，土体结构易被忽视，常导致堤基抗滑稳定分析模型参数失真，计算结果不合理。本文以梧州河西堤某段为例，运用土体结构控制的观点，对堤基抗滑稳定作出综合分析。3梧州河西堤某段堤基抗滑稳定工程地质评价3.1工程地质条件

炕3.1.愁1绍螺地形地貌类该堤坛段全誓长兄1510盲m矿，设计为贸土堤，设运计堤顶高蒸程滔28.5绒m直，堤高一君般况5川m酿上下。堤恒基全部座布落于浔江诚一级阶地滑之上，地斩面高融程话23.5锈m刑。堤身填坏土主要由盘粘土及粉塘质粘土组宗成，夹少勿量粉砂岩辣风化碎块谎，经机械冷压实。堤眠前岸坡已没发现因河粗水冲淘而五产生的坍臂岸现象。推3.1.么2随堤基土层返结构韵该堤芬段堤基土堆共到计塞6氏层，自上献而下土层助结构依次颤为：捎亦①捎人工填土友：断续分祥布于堤基纹表层，层句厚美1.1苹m树～兔1.5板m缸。主要为迹素填土，浮棕褐色，驶浅黄色，傅主要由粉协质粘土和爆花岗岩风燃化土组成曾，未经压洁密，透水趋性中等偏掉弱，注水献试验结果旬渗透系剧数馒k=10卧-4夸～捆10弊-5怕cm/等s来。讲施②杨粉质粘土充：棕褐色疯、浅灰黄闪色，成份聪以粉粒为锹主，含少辨量有机质朱及粉砂质唤，软塑～扔可塑状。滤微层理发称育，含水黄量较高，长渗透系数臭平均森值涨k=1.锈34*1程0乖-4丛cm/伴s缎，力学强道度较低。防连续分布显，层利厚挎1.6冠m慢～勇4.9衬m含，顶板高托程搞23.4宿9董m疾～疲24.8枣6达m惹。地开③追粘土：褐过黄色、浅筛黄色，成狐份以粘粒门为主，可耍塑～硬塑旺状，透水季性弱，渗涌透系栏数阅k=1.仙6*10竭-8词～粗3.5*速10返-6矛cm/疑s够。连续分仗布，层单厚淹7.1待m练～高11.7困m凡，顶板高庆程战18.6阔m率～旺21.8椒9机m演。双施④盈粉质粘土映：灰色，冤成份以粉益粒为主，御次为粘粒广，饱和，途软塑状，沃含水量高胁，透水性支弱，力学烛强度较低牌。连续分稍布，膝厚奖7.3思m链～狸10.9世m跨，顶板高摘程起8.54慢m无～也11.5虹0盼m龟。质拘⑤势含泥砂砾鱼卵石：黄浅色、灰色占、紫红等电杂色，成拼份以卵石进为主，稍韵密～中密日，等厚径0.2奔m巡。仅在个忙别钻孔深少部发现。尽撑局⑥久全风化花馆岗岩：灰让白夹灰绿茫色，岩芯取成土柱状轻。连续分晒布，顶板疼高裳程跟0.4宪m携～然1.69口m脑。钻孔未较揭穿该层址。纠3.1.饲3扰竖水文地质兽条件届河西挨堤某段位平于浔江一叮级阶地前遥缘岸坡及护河漫滩上基，地下水零主要为孔伟隙水，次边为裂隙水还及少量上名层滞水。身孔隙水主序要赋存于岭第四系松歼散及堆积月层中；裂遗隙水埋藏阁于下伏基千岩花岗岩挠裂隙中；柱上层滞水械零星分布舒于人工填索土和第四智系粘性土孕中，均受拌大气降水娘补给，且猜向河流排黄泄。泉最新勘察初成果表明燥，扬②极层粉质粘可土为新近偏沉积层，排结构稍松翠，液性指询数较大，帅在浅部显（它2烧～废3顾m亚）已追有般I给L推=0.3约3居～执0.67垦,稀曲渗透系数幅较大，其捉平均向值议k=1.播34*1胳0坟-4傻cm/埋s鹊；而下泊伏碑③概层粘土属特早期沉积咬，结构较够密实，除线靠近顶部耗（孔千深剑6遵～昏7斧m冷）经I射L固较大墙（周>0.碗5登）外，一洗般包I精L苹<0.后3展，且渗透缘系数普遍剖较小，平骂均敌值值k=1厦.74*镜10泪-6漆cm/困s愿。这种上顾、下二层轿渗透性差快异较大的薪土层组合田结构，由截于下号部存③望层微透水溉层的阻隔墨，地下水翅多汇集民于焰③须层顶部（呼亦渴即筝②黑层的底部奴），调查烂发现岸坡业地下水出抵露点高悬停于勘探期济河水位以仙上衬5~6风m差的半坡中寺。焰3.1.警4匙亚不良地质在现象深前期剑勘察资料酸表明，本解段河岸曾脊发锁生捉5捡处滑坡。住滑坡体产吉生于岸坡领中部，垂谦直滑向河雹床，滑坡港后缘线均弱呈弧形，锯滑坡体厚诞度一般均泼小脊于之6波m就，属浅层稍滑坡，详棉见丸表冲2蔬。沈表赤2

销

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错梧州市河纯西堤某段贝岸坡滑坡对统计表廊滑坡体编胜号正滑坡体现确状堂（扑199樱7猎年状况）咬滑动面震深度寻(借m)匹滑坡体屋面积姥(货m沟2茧)奥滑坡体汽总体积衫(介万替m则3壳)勿地下水菜情况值滑坡规模熔类型刊Ⅰ结正在滑株动路,悼在坡脚已酷做了抛石司处正理去,躲滑且距专1.0猫m稠左右。久3.00遥900针0.27太

惹浅层滑坡克Ⅱ西未见滑歼动浩,踏处于临界其状态。淋3.额0昌～遮6.20描1500烤0堪3革～但4舅中上部多甘处地下水诞冒出爷浅层滑坡槽Ⅲ竹正在滑谎动原,疾滑泻距古0.衰5役～坑2.0采m宴。朋3.慕0开～自6.00铁9500怎2杆～让3浊上部有多虫处地下水触冒出冬浅层滑坡抵Ⅳ对正在滑北动只,寸滑察距迈0.傍5姑～看1.10励m研。隔2.00训550飞0.11萝0启有少量地偏下水沿裂众面渗出琴浅层滑坡走Ⅴ铺正在滑状动夜,惰滑纺距休0.双5奇～悔0.80咬m逗。赌1.煌0闷～机2.50剂1000澡0.20恭0惩

茶浅层滑坡小上述泄浅层滑坡耽实质是天跃然河岸的时局部岸坡沿失稳，构巾成滑坡体帽的地层均冻以第四系杜冲师积常②波粉质粘土帜为主，中思上部有多含处地下水池冒出。恼3.2当何天然岸坡衬稳定问题城分析修由于著土堤抛的涨②陕层粉质粘施土为天然鼠地基，岸捡坡的稳定麦可能直接醉影响土堤友的稳定，齐尤其是岸载坡的深层痛抗滑稳定袄问题，对配土堤的整串体稳定起伏控制作用寸。野木外调查天票然岸坡失醋稳均为浅膀层滑坡，红但前期报淘告稳定验滩算选用的仰计算模型油未考虑特茂殊的岸坡巴土体结构秩，屿把烤②早、踪③股层合并爬为盟③粱层考虑，柄加上选用泊较低的抗很剪强度参册数。自动誓搜索计算仗结果：岸鸣坡整体稳都定安全系练数睬K=0.魂8弹9邮，且滑面捡切入河床掉底客④标层业,晒与本段岸洪坡状态整择体稳定现磨状明显不补符。计算叶结果见附表感3刑。戚3.2.饿1陕中岸坡不良刻土体结构猫本次蔬勘察揭露拢，本段堤李防堤前岸结坡主要由军三大层构讽成，即骡：隙②洗新近沉积舅的粉质粘肚土怒，蠢③来早期沉积祸的粘土保及狭④郑灰色粉质什粘土，其放中鼓②育、锻③翠层（前期疫勘察合并茫为惰第变③纤层）构成辰岸坡中上如部主体，次第哄④蠢层深埋挖于态1懂5吸～扬20嫂m架以下。需庭强调的是活，本次勘雄察发现，逮第贷②瓶层与真第寒③社层土的性袍状差异明绩显，不能话合并，主腹要体现在猜稠度状态剂及渗透性案上，尤其欢是后者。跃第规②仆层粉质粘俘土渗透系图数平均扔值桑k=1.厅34*1六0阅-4舒cm/顿s暑，而其下冰伏价第柿③完层渗透系档数平均喊值逗k=1.曲74*1芬0博-6置cm/新s赶，二者相妙差跪达寿10送0旁倍，即邻第察③绿层成为拉第沃②鸡层的阻水隔层，以至立地下水极苹易汇集征于滨②悉、怪③威层之间，廊由此形碑成薪②脊、航③诚层之间的使饱水接触袖地带。岸唉坡水文地颜质调查证止实，岸坡唤中上部常软见地下水轰呈下降泉皆流出或形放成大片湿计地。此外膜，横剖面葛勘察成果队反映闲第苦③宵层顶面起吸伏较明显跌。因此，叼综合上述跃土体结构影分析，尤厚其是存在设第加③佣层阻水土版层芳及盯②毛、睁③豪层之间局夺部易形成陈软弱饱水堂接触带，除本堤段的龟浅层滑坡承主要受控哑制另于饱②姻、引③最层接触带捏。如果恢己复为未修瞧护坡之前硬的原始地勒形，岸坡镜呈上谨（难②振层）陡（骑坎偏高轧5抢m跨～狗7胆m勒）下兽（滚③叛层）缓（寻约爱20缩°替），岸坡隙中上部融沿妨②班、鲁③物层接触带隔稳定性差驾（牙K=0.捷9甘6很～堤0.玉8劈），与浅光层滑坡发耗育情况吻满合，若再绕遇甲第甘③昼层顶面起姜伏影响而壶出现向河臂一侧倾斜灵产出，胡沿步②缴、丘③贵层接触带唐的浅层滑疤坡更易发谜生。瑞可见，上家述滑坡形动成的主要点控制因素哲是本段特过殊的岸坡遍土体结构雄，即般第淹②荡层相对属爸偏强透水锁的新近沉早积与下伏懒第简③秘层微透水恳早期沉积谷粘土层的耐不利组合疤。挣图白3-驾1骄堤基土体歼结构示意衫图而3.2.赖2筑邀土的抗剪农强度参数渠选取的由乒于雕③夸层硬卧层愧顶板的阻茄水、滞水给作用，与录上覆土踩体遣②伤层底部一浓起，长期巨饱水软化挤，形成一票定厚度的岭软弱饱水桐接触带。质分别造对竞②笨层替、尚③骄层抗剪强跨度参数统底计后取小纽值平均值展，可能就果是逐“尝接触虽带饲”啄的强度指罩标。据此趟计算，在气硬卧层下最再出现软伯层时（见宰图负3-阿1完），软件茶自动搜索丧的计算结设果，滑弧崇将穿越硬序层，深入末软层，这怠与现场滑锯坡调查结巾果均为浅壮层滑坡不觉符。因此授，硬卧层每的抗剪强汇度指标应女剔除顶板疑附近低值冬以后的再壤统计。这康种情况下彩，男“取接触信带猫”清才是危险脖滑面，应绵有针对它裳的取样试殃验，否则念可考虑逼以闯②刻层夫或相③挨层抗剪强锄度参数最竿小值为代纳表。河综合分析甲已有抗剪窜强度试验喝指标，针糕对圾“荐接触钻带累”靠的取样试低验少，取羞第荐②畅层最小值匙作驴为静“歌接触露带麦”辱指标，其削余土层取疾平均值（盒取值详见锋表乒3诸）。观表快3

济检堤基抗滑吊稳定计算篮成果表俗工举况跌慧编甲

刚策号定土体找结构者分层土创抗剪强度稠滑面或最超危险滑面魂位置雕最小安全廊系数恭K购抗剪强度吓取值就修坡后天宵然岸坡铁(汁1)免③锁粘土运④统灰色粉质蹈粘土冒C=10盖kPa辱,俯φ鼠=10°甜C=10炒kPa毒,闹φ纹=12°帝③神层底部涌

舰0.88数7布初设写成果鸣(霉2)伙②刻粉质粘土焦③鲁粘土优④债灰色粉质绍粘土稀C=19陶kPa,卵,穿φ唯=7.2徐°组C=53馆kPa原,炼φ快=13.篮3°换C=30诊kPa咬,柄φ迫=12°才切入河谢床晒④酬层裹

虾1.56派最小值袭平均值拔平均值伙(拿3)书②今粉质粘土青②执'伟软弱接触幅带萌③探粘土仁④机灰色粉质廉粘土雨C=19互kPa,垂,垂φ语=7.2廊°串C=8.碑5kP模a誉φ挽=11.娘1°杜C=53萍kPa伟,搁φ滑=13.醋3°筑C=30灯kPa昆,损φ川=12°逝沿裂②残'里层纯

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高1.58耗最小值挤最小值论平均值艺平均值衔筑堤加载断施工期次(男4)编①策土堤非②拍粉质粘土筹②柳'蹲软弱接触优带授③姻粘土圾④馆灰色粉质既粘土饺C=25制kPa越,吴φ溪=15°劈C=19芝kPa,喘,厘φ巩=7.2匠°退C=8.牌5kP棕a机φ疤=11.哑1°漏C=53消kPa示,班φ研=13.秘3°茅C=30揉kPa滩,蝴φ钉=12°武沿至②腿'迹层顽

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