3.2 天然岸坡穩(wěn)定問題分析
由于土堤的②層粉質(zhì)粘土為天然地基，岸坡的穩(wěn)定可能直接影響土堤的穩(wěn)定，尤其是岸坡的深層抗滑穩(wěn)定問題，對土堤的整體穩(wěn)定起控制作用。
野外調(diào)查天然岸坡失穩(wěn)均為淺層滑坡，但前期報告穩(wěn)定驗算選用的計算模型未考慮特殊的岸坡土體結(jié)構(gòu)，把②、③層合并為③層考慮，加上選用較低的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。自動搜索計算結(jié)果：岸坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)K=0.89，且滑面切入河床底④層,與本段岸坡狀態(tài)整體穩(wěn)定現(xiàn)狀明顯不符。
3.2.1 岸坡不良土體結(jié)構(gòu)
本次勘察揭露，本段堤防堤前岸坡主要由三大層構(gòu)成，即：②新近沉積的粉質(zhì)粘土，③早期沉積的粘土及④灰色粉質(zhì)粘土，其中②、③層（前期勘察合并為第③層）構(gòu)成岸坡中上部主體，第④層深埋于15～20m以下。需強(qiáng)調(diào)的是，本次勘察發(fā)現(xiàn)，第②層與第③層土的性狀差異明顯，不能合并，主要體現(xiàn)在稠度狀態(tài)及滲透性上，尤其是后者。第②層粉質(zhì)粘土滲透系數(shù)平均值k=1.34*10-4cm/s，而其下伏第③層滲透系數(shù)平均值k=1.74*10-6cm/s，二者相差達(dá)100倍，即第③層成為第②層的阻水層，以至地下水極易匯集于②、③層之間，由此形成②、③層之間的飽水接觸地帶。岸坡水文地質(zhì)調(diào)查證實，岸坡中上部常見地下水呈下降泉流出或形成大片濕地。此外，橫剖面勘察成果反映第③層頂面起伏較明顯。因此，綜合上述土體結(jié)構(gòu)分析，尤其是存在第③層阻水土層及②、③層之間局部易形成軟弱飽水接觸帶，本堤段的淺層滑坡主要受控制于②、③層接觸帶。如果恢復(fù)為未修護(hù)坡之前的原始地形，岸坡呈上（②層）陡（坎高5m～7m）下（③層）緩（約20°），岸坡中上部沿②、③層接觸帶穩(wěn)定性差（K=0.96～0.8），與淺層滑坡發(fā)育情況吻合，若再遇第③層頂面起伏影響而出現(xiàn)向河一側(cè)傾斜產(chǎn)出，沿②、③層接觸帶的淺層滑坡更易發(fā)生。
可見，上述滑坡形成的主要控制因素是本段特殊的岸坡土體結(jié)構(gòu)，即第②層相對屬偏強(qiáng)透水的新近沉積與下伏第③層微透水早期沉積粘土層的不利組合。
3.2.2 土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)選取
由于③層硬臥層頂板的阻水、滯水作用，與上覆土體②層底部一起，長期飽水軟化，形成一定厚度的軟弱飽水接觸帶。分別對②層、③層抗剪強(qiáng)度參數(shù)統(tǒng)計后取小值平均值，可能就是“接觸帶”的強(qiáng)度指標(biāo)。據(jù)此計算，在硬臥層下再出現(xiàn)軟層時（見圖3-1），軟件自動搜索的計算結(jié)果，滑弧將穿越硬層，深入軟層，這與現(xiàn)場滑坡調(diào)查結(jié)果均為淺層滑坡不符。因此，硬臥層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)剔除頂板附近低值以后的再統(tǒng)計。這種情況下，“接觸帶”才是危險滑面，應(yīng)有針對它的取樣試驗，否則可考慮以②層或③層抗剪強(qiáng)度參數(shù)最小值為代表。
綜合分析已有抗剪強(qiáng)度試驗指標(biāo)，針對“接觸帶”的取樣試驗少，取第②層最小值作為“接觸帶”指標(biāo)，其余土層取平均值（取值詳見表3）。
表3 堤基抗滑穩(wěn)定計算成果表
工況 編 號
土體
結(jié)構(gòu)
分層土
抗剪強(qiáng)度
滑面或最危險滑面位置
最小安全系數(shù)
K
抗剪強(qiáng)度取值
修坡后天然岸坡
(1)
③粘土
④灰色粉質(zhì)粘土
C=10kPa,φ=10°
C=10kPa,φ=12°
③層底部
0.887
初設(shè)
成果
(2)
②粉質(zhì)粘土
③粘土
④灰色粉質(zhì)粘土
C=19kPa,,φ=7.2°
C=53kPa,φ=13.3°
C=30kPa,φ=12°
切入河床④層
1.56
最小值
平均值
平均值
(3)
②粉質(zhì)粘土
②軟弱接觸帶
③粘土
④灰色粉質(zhì)粘土
C=19kPa,,φ=7.2°
C=8.5kPaφ=11.1°
C=53kPa,φ=13.3°
C=30kPa,φ=12°
沿②層
切入④層
2.11
1.58
最小值
最小值
平均值
平均值
筑堤加載施工期
(4)
①土堤
②粉質(zhì)粘土
②軟弱接觸帶
③粘土
④灰色粉質(zhì)粘土
C=25kPa,φ=15°
C=19kPa,,φ=7.2°
C=8.5kPaφ=11.1°
C=53kPa,φ=13.3°
C=30kPa,φ=12°
沿②層
切入④層
1.71
1.495
平均值
最小值
最小值
平均值
平均值
(5)
①、②、③、④同上但②傾向坡外5°
同上
沿②層
1.667
同上
3.2.3 堤外水流條件變化
由于本堤段上游段地處沖刷河段，新建堤防縮窄行洪斷面，岸坡的抗沖穩(wěn)定直接影響岸坡乃至堤基抗滑穩(wěn)定性。若不考慮岸坡坡腳采取護(hù)岸措施，計算水位降落期岸坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)為K=1.09，說明在水位降落期的穩(wěn)定性已進(jìn)入臨界狀態(tài)， 因此，岸坡坡腳采取護(hù)岸措施是必要和合理的。
3.2.4 堤基抗滑穩(wěn)定工程地質(zhì)評價
對本堤段堤基及岸坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性進(jìn)行計算分析，計算簡圖3-1，計算成果見表3。分析表3可知，經(jīng)修坡、護(hù)岸后，無論是天然狀態(tài)，還是土堤加載的情況下，堤基岸坡中上部土體穩(wěn)定性較好，K≥1.71；即使遇接觸帶向河傾（5°）時，沿接觸帶抗滑安全系數(shù)K=1.67，仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。在未考慮拋石護(hù)坡及抗滑齒槽作用時，堤基岸坡整體穩(wěn)定性良好（最不利滑弧切入④層，K=1.56），土堤加載情況下，施工期穩(wěn)定性仍較好（K=1.495）。經(jīng)竣工后現(xiàn)場復(fù)查，除岸坡中上部（地下水出滲處）因局部潮濕而變形稍大外，堤基岸坡整體穩(wěn)定性良好。
4、結(jié)論
1）對不良土體堤基，土體不利結(jié)構(gòu)直接控制堤基的抗滑穩(wěn)定性。不良土體堤基抗滑穩(wěn)定問題評價，從查明堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)入手，深入分析土的物理力學(xué)性質(zhì)，綜合考慮環(huán)境因素，可以得出更為合理的評價。
2）梧州市河西堤某段岸坡滑坡形成的主要控制因素是本段特殊的岸坡土體結(jié)構(gòu)。經(jīng)修坡、護(hù)岸后，無論是天然狀態(tài)，還是土堤加載的情況下，堤基岸坡整體穩(wěn)定性良好。初步計算表明，在水位降落期的穩(wěn)定性已進(jìn)入臨界狀態(tài)，岸坡坡腳采取護(hù)岸措施是合理的。
3）前期勘察成果，理論計算結(jié)果和現(xiàn)場實際情況不統(tǒng)一。通過引用系統(tǒng)理論，綜合考慮三大要素，校正了前期成果，得出了合理的計算結(jié)果和評價結(jié)論，并得到了實踐的檢驗。
由于土堤的②層粉質(zhì)粘土為天然地基，岸坡的穩(wěn)定可能直接影響土堤的穩(wěn)定，尤其是岸坡的深層抗滑穩(wěn)定問題，對土堤的整體穩(wěn)定起控制作用。
野外調(diào)查天然岸坡失穩(wěn)均為淺層滑坡，但前期報告穩(wěn)定驗算選用的計算模型未考慮特殊的岸坡土體結(jié)構(gòu)，把②、③層合并為③層考慮，加上選用較低的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。自動搜索計算結(jié)果：岸坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)K=0.89，且滑面切入河床底④層,與本段岸坡狀態(tài)整體穩(wěn)定現(xiàn)狀明顯不符。
3.2.1 岸坡不良土體結(jié)構(gòu)
本次勘察揭露，本段堤防堤前岸坡主要由三大層構(gòu)成，即：②新近沉積的粉質(zhì)粘土，③早期沉積的粘土及④灰色粉質(zhì)粘土，其中②、③層（前期勘察合并為第③層）構(gòu)成岸坡中上部主體，第④層深埋于15～20m以下。需強(qiáng)調(diào)的是，本次勘察發(fā)現(xiàn)，第②層與第③層土的性狀差異明顯，不能合并，主要體現(xiàn)在稠度狀態(tài)及滲透性上，尤其是后者。第②層粉質(zhì)粘土滲透系數(shù)平均值k=1.34*10-4cm/s，而其下伏第③層滲透系數(shù)平均值k=1.74*10-6cm/s，二者相差達(dá)100倍，即第③層成為第②層的阻水層，以至地下水極易匯集于②、③層之間，由此形成②、③層之間的飽水接觸地帶。岸坡水文地質(zhì)調(diào)查證實，岸坡中上部常見地下水呈下降泉流出或形成大片濕地。此外，橫剖面勘察成果反映第③層頂面起伏較明顯。因此，綜合上述土體結(jié)構(gòu)分析，尤其是存在第③層阻水土層及②、③層之間局部易形成軟弱飽水接觸帶，本堤段的淺層滑坡主要受控制于②、③層接觸帶。如果恢復(fù)為未修護(hù)坡之前的原始地形，岸坡呈上（②層）陡（坎高5m～7m）下（③層）緩（約20°），岸坡中上部沿②、③層接觸帶穩(wěn)定性差（K=0.96～0.8），與淺層滑坡發(fā)育情況吻合，若再遇第③層頂面起伏影響而出現(xiàn)向河一側(cè)傾斜產(chǎn)出，沿②、③層接觸帶的淺層滑坡更易發(fā)生。
可見，上述滑坡形成的主要控制因素是本段特殊的岸坡土體結(jié)構(gòu)，即第②層相對屬偏強(qiáng)透水的新近沉積與下伏第③層微透水早期沉積粘土層的不利組合。
3.2.2 土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)選取
由于③層硬臥層頂板的阻水、滯水作用，與上覆土體②層底部一起，長期飽水軟化，形成一定厚度的軟弱飽水接觸帶。分別對②層、③層抗剪強(qiáng)度參數(shù)統(tǒng)計后取小值平均值，可能就是“接觸帶”的強(qiáng)度指標(biāo)。據(jù)此計算，在硬臥層下再出現(xiàn)軟層時（見圖3-1），軟件自動搜索的計算結(jié)果，滑弧將穿越硬層，深入軟層，這與現(xiàn)場滑坡調(diào)查結(jié)果均為淺層滑坡不符。因此，硬臥層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)剔除頂板附近低值以后的再統(tǒng)計。這種情況下，“接觸帶”才是危險滑面，應(yīng)有針對它的取樣試驗，否則可考慮以②層或③層抗剪強(qiáng)度參數(shù)最小值為代表。
綜合分析已有抗剪強(qiáng)度試驗指標(biāo)，針對“接觸帶”的取樣試驗少，取第②層最小值作為“接觸帶”指標(biāo)，其余土層取平均值（取值詳見表3）。
表3 堤基抗滑穩(wěn)定計算成果表
工況 編 號
土體
結(jié)構(gòu)
分層土
抗剪強(qiáng)度
滑面或最危險滑面位置
最小安全系數(shù)
K
抗剪強(qiáng)度取值
修坡后天然岸坡
(1)
③粘土
④灰色粉質(zhì)粘土
C=10kPa,φ=10°
C=10kPa,φ=12°
③層底部
0.887
初設(shè)
成果
(2)
②粉質(zhì)粘土
③粘土
④灰色粉質(zhì)粘土
C=19kPa,,φ=7.2°
C=53kPa,φ=13.3°
C=30kPa,φ=12°
切入河床④層
1.56
最小值
平均值
平均值
(3)
②粉質(zhì)粘土
②軟弱接觸帶
③粘土
④灰色粉質(zhì)粘土
C=19kPa,,φ=7.2°
C=8.5kPaφ=11.1°
C=53kPa,φ=13.3°
C=30kPa,φ=12°
沿②層
切入④層
2.11
1.58
最小值
最小值
平均值
平均值
筑堤加載施工期
(4)
①土堤
②粉質(zhì)粘土
②軟弱接觸帶
③粘土
④灰色粉質(zhì)粘土
C=25kPa,φ=15°
C=19kPa,,φ=7.2°
C=8.5kPaφ=11.1°
C=53kPa,φ=13.3°
C=30kPa,φ=12°
沿②層
切入④層
1.71
1.495
平均值
最小值
最小值
平均值
平均值
(5)
①、②、③、④同上但②傾向坡外5°
同上
沿②層
1.667
同上
3.2.3 堤外水流條件變化
由于本堤段上游段地處沖刷河段，新建堤防縮窄行洪斷面，岸坡的抗沖穩(wěn)定直接影響岸坡乃至堤基抗滑穩(wěn)定性。若不考慮岸坡坡腳采取護(hù)岸措施，計算水位降落期岸坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)為K=1.09，說明在水位降落期的穩(wěn)定性已進(jìn)入臨界狀態(tài)， 因此，岸坡坡腳采取護(hù)岸措施是必要和合理的。
3.2.4 堤基抗滑穩(wěn)定工程地質(zhì)評價
對本堤段堤基及岸坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性進(jìn)行計算分析，計算簡圖3-1，計算成果見表3。分析表3可知，經(jīng)修坡、護(hù)岸后，無論是天然狀態(tài)，還是土堤加載的情況下，堤基岸坡中上部土體穩(wěn)定性較好，K≥1.71；即使遇接觸帶向河傾（5°）時，沿接觸帶抗滑安全系數(shù)K=1.67，仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。在未考慮拋石護(hù)坡及抗滑齒槽作用時，堤基岸坡整體穩(wěn)定性良好（最不利滑弧切入④層，K=1.56），土堤加載情況下，施工期穩(wěn)定性仍較好（K=1.495）。經(jīng)竣工后現(xiàn)場復(fù)查，除岸坡中上部（地下水出滲處）因局部潮濕而變形稍大外，堤基岸坡整體穩(wěn)定性良好。
4、結(jié)論
1）對不良土體堤基，土體不利結(jié)構(gòu)直接控制堤基的抗滑穩(wěn)定性。不良土體堤基抗滑穩(wěn)定問題評價，從查明堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)入手，深入分析土的物理力學(xué)性質(zhì)，綜合考慮環(huán)境因素，可以得出更為合理的評價。
2）梧州市河西堤某段岸坡滑坡形成的主要控制因素是本段特殊的岸坡土體結(jié)構(gòu)。經(jīng)修坡、護(hù)岸后，無論是天然狀態(tài)，還是土堤加載的情況下，堤基岸坡整體穩(wěn)定性良好。初步計算表明，在水位降落期的穩(wěn)定性已進(jìn)入臨界狀態(tài)，岸坡坡腳采取護(hù)岸措施是合理的。
3）前期勘察成果，理論計算結(jié)果和現(xiàn)場實際情況不統(tǒng)一。通過引用系統(tǒng)理論，綜合考慮三大要素，校正了前期成果，得出了合理的計算結(jié)果和評價結(jié)論，并得到了實踐的檢驗。