堤基土体抗滑稳定工程地质评价（一）岩土工程师考试
文章作者 100test 发表时间 2009:02:17 22:57:00
来源 100Test.Com百考试题网
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。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
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堤基分类 |
亚类 |
堤基类型 |
堤基稳定问题 |
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均质堤基 |
一般土质 |
一般均质 |
一般不存在 |
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不良土质 |
软土 |
施工期稳定问题 |
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膨胀土 |
长期稳定问题 |
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非均质堤基 |
一般土体 |
一般非均质 |
一般不存在 |
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不良土体 |
具软弱夹层 |
夹层控制堤基稳定 |
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具弱抗冲层 |
冲刷危及堤基稳定 |
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具硬卧(阻水)层 |
阻水顶板控制堤基稳定 |
“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
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
3.1.1 地形地貌
该堤段全长1510m，设计为土堤，设计堤顶高程28.5m，堤高一般5m上下。堤基全部座落于浔江一级阶地之上，地面高程23.5m。堤身填土主要由粘土及粉质粘土组成，夹少量粉砂岩风化碎块，经机械压实。堤前岸坡已发现因河水冲淘而产生的坍岸现象。
3.1.2 堤基土层结构
该堤段堤基土共计6层，自上而下土层结构依次为：
①人工填土：断续分布于堤基表层，层厚1.1m～1.5m。主要为素填土，棕褐色，浅黄色，主要由粉质粘土和花岗岩风化土组成，未经压密，透水性中等偏弱，注水试验结果渗透系数k=10
-4～10
-5cm/s。
②粉质粘土：棕褐色、浅灰黄色，成份以粉粒为主，含少量有机质及粉砂质，软塑～可塑状。微层理发育，含水量较高，渗透系数平均值k=1.34*10
-4cm/s，力学强度较低。连续分布，层厚1.6m～4.9m，顶板高程23.49m～24.86m。
③粘土：褐黄色、浅黄色，成份以粘粒为主，可塑～硬塑状，透水性弱，渗透系数k=1.6*10
-8～3.5*10
-6cm/s。连续分布，层厚7.1m～11.7m，顶板高程18.6m～21.89m。
④粉质粘土：灰色，成份以粉粒为主，次为粘粒，饱和，软塑状，含水量高，透水性弱，力学强度较低。连续分布，厚7.3m～10.9m，顶板高程8.54m～11.50m。
⑤含泥砂砾卵石：黄色、灰色、紫红等杂色，成份以卵石为主，稍密～中密，厚0.2m。仅在个别钻孔深部发现。
⑥全风化花岗岩：灰白夹灰绿色，岩芯成土柱状。连续分布，顶板高程0.4m～1.69m。钻孔未揭穿该层。
3.1.3 水文地质条件
河西堤某段位于浔江一级阶地前缘岸坡及河漫滩上，地下水主要为孔隙水，次为裂隙水及少量上层滞水。孔隙水主要赋存于第四系松散及堆积层中；裂隙水埋藏于下伏基岩花岗岩裂隙中；上层滞水零星分布于人工填土和第四系粘性土中，均受大气降水补给，且向河流排泄。
最新勘察成果表明，②层粉质粘土为新近沉积层，结构稍松，液性指数较大，在浅部（2～3m）已有I
L=0.33～0.67, 渗透系数较大，其平均值k=1.34*10
-4cm/s；而下伏③层粘土属早期沉积，结构较密实，除靠近顶部（孔深6～7m）I
L较大（>.0.5）外，一般I
L<.0.3，且渗透系数普遍较小，平均值 k=1.74*10
-6cm/s。这种上、下二层渗透性差异较大的土层组合结构，由于下部③层微透水层的阻隔，地下水多汇集于③层顶部（亦即②层的底部），调查发现岸坡地下水出露点高悬于勘探期河水位以上5~6m的半坡中。
3.1.4 不良地质现象
前期勘察资料表明，本段河岸曾发生5处滑坡。滑坡体产生于岸坡中部，垂直滑向河床，滑坡后缘线均呈弧形，滑坡体厚度一般均小于6m，属浅层滑坡，详见表2。
表2 梧州市河西堤某段岸坡滑坡统计表
|
滑坡体编号 |
滑坡体现状
（1997年状况） |
滑动面
深度
(m) |
滑坡体
面积
(m2) |
滑坡体
总体积
(万m3) |
地下水
情况 |
滑坡规模
类型 |
|
Ⅰ |
正在滑动,在坡脚已做了抛石处理,滑距1.0m左右。 |
3.00 |
900 |
0.27 |
|
浅层滑坡 |
|
Ⅱ |
未见滑动,处于临界状态。 |
3.0～6.20 |
15000 |
3～4 |
中上部多处地下水冒出 |
浅层滑坡 |
|
Ⅲ |
正在滑动,滑距0.5～2.0m。 |
3.0～6.00 |
9500 |
2～3 |
上部有多处地下水冒出 |
浅层滑坡 |
|
Ⅳ |
正在滑动,滑距0.5～1.10m。 |
2.00 |
550 |
0.110 |
有少量地下水沿裂面渗出 |
浅层滑坡 |
|
Ⅴ |
正在滑动,滑距0.5～0.80m。 |
1.0～2.50 |
1000 |
0.200 |
|
浅层滑坡 |
上述浅层滑坡实质是天然河岸的局部岸坡失稳，构成滑坡体的地层均以第四系冲积②粉质粘土为主，中上部有多处地下水冒出。
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