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确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的 动态反分析方法基金项目:河北省自然科学基金项目(402400)资助 董兆祥于开宁董昕 ﹙石家庄经济学院,石家庄050031﹚ 摘要:滑动结构面的抗剪强度在岩体滑坡的稳定性计算中是最重要的参数,也是最难以确定的。基于对岩体抗剪强度是多种因素影响下的随机变量认识前提下,本文以西柏坡“中共中央解放军总部”旧址滑坡为例提出了确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法,并对该方法获得的抗剪强度的实用性进行了分析。结果表明,反分析方法是获得岩体斜坡滑动面抗剪强度的最经济、合理的途径。 关键词:岩体斜坡;反分析方法;结构面抗剪强度;稳定性动态分析 作者简介:董兆祥(1945-),男,吉林前郭县人,教授,河北省省管优秀专家,主要从事地质灾害预测与防治的教学与科研工作。E-mail:dongzhx@sjzue.edu.cn 0引言 众所周知,滑动面的抗剪强度在岩体滑坡的稳定性计算中是最重要的参数,当计算方法选定之后,很大程度是它决定着计算的结果。令人堪忧的是,就目前的对滑动面抗剪强度的认识和试验方法上,均有差异。在确定斜坡滑动面或一般软弱结构面抗剪强度的长期实践中,人们首先感到室内试验结果代表性太差,遂以大量的现场试验为主,并使试验面由不足1m2扩大到几m2。在耗费大量的人力和资金后其结果仍有失众望,确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的谬误在于常规试验的指导思想把结构面的抗剪强度的看成是常量。实际上,它是随斜坡各种影响因素变化所变化的随机变量。它的一个突出特点是总体上随着时间而变小,最后趋于难于扑捉的极限长期强度。显然,滑动面的微观结构、物质成分、矿物成分随时间在不断变化,含水量也在随年份、季节不断变化。从常规试验获得的结构面的抗剪强度仅仅是变化中的瞬时特定值。最理想的工程斜坡滑动面抗剪强度采用值应是这个变量的最小值,它在常规试验中是无法获得的。 本文以西柏坡“中共中央解放军总部”旧址滑坡为例,提出了确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法,并对该方法获得的抗剪强度的实用性进行了分析。 1.滑坡慨况 西柏坡影视楼滑坡位于河北省平山县县城至革命圣地西柏坡的公路西侧50m,距西柏坡纪念馆影视厅最近距离仅为3~7m。该地段岩体斜坡坡高6~17m,但坡角较陡,在55。~75。区间变化。岩体受高角度扭性节理切割,片麻岩的片麻理在空间上方向性强,延续性好,构成不稳定滑体的滑移结构面,且沿片麻理存在不同连通程度的软弱夹层,与节理或临空面组合成不稳定滑体。它是在雨水、融化的雪水,地震力或人工震动等外触发因素作用下易发生滑动。经工程地质调查表明,该斜坡历史上曾多段发生过小型滑坡。上述危险滑体距西柏坡纪念馆的重要建筑物影视厅近在咫尺,它横卧于整个影视厅的西侧和停车场,对游人及影视楼的安全构成威胁。2002年8月份又发生一起新滑坡,滑坡体滑于停车场内,距影视厅30余米,影视厅的安危倍受有关主管部门的关注。 2.场地工程地质条件 2.1场地位置及地形地貌 西柏坡地处石家庄NW方向90公里的低山丘陵区。西柏坡影视厅滑坡四周被群山环绕,在山间盆地的边部,紧邻岗南水库,。 西柏坡位于平山县中部太行山与华北平原毗连的丘陵地带,海拔200~320.5米的丘陵连绵起伏。它总体上座落在丘陵区与滹沱河谷交界地段。丘陵区山岩裸露,山体坡度在40。~60。变化。西柏坡段的滹沱河面开阔,由于受断层切割发展成的山间盆地,后成为岗南水库库区。西柏坡邻近地段冲沟发育且较长,沟底沉积物覆盖较薄,由于节理比较发育,构成切割面,冲沟成为临空面。 2.2地层岩性 基岩裸露区为太古界岗南片麻岩系,夹有50~80cm斜长角闪岩系带状残留体。其产状与片麻岩的片麻理一致。两种岩体的接触接部位常具有软弱夹层。 滑坡邻近的两条冲沟底部被冲洪积物覆盖,土层以含角砾粉土为主。 2.3地质构造 本区地处新华夏系太行山隆起地带的东侧,元古代未期,吕梁运动结束了区域的地槽发展阶段进入地台阶段,燕山运动奠定了现今区域地质构造的基本格架。 本区东邻NNE走向的太行山山前断裂带,新华夏构造形迹分布广,以断层或压扭性挤压破碎带为主,滹沱河的许多支流和汇水冲沟受其控制。 此外,还存在纬向构造体系。区域上纬向构造体系以断层为主,断层规模一般较大,滹沱河的总体流向受其控制,但其分布不如新华夏系分布普遍。EW向展布的古老片麻岩系的片麻理和岩脉也属于其构造形迹的组成部分。 滑坡发生地段片麻岩的片麻理走向NNW向,属新华夏主干断裂的低序次构造成分,岩层倾向NE,倾角28。~36。左右。沿着片麻理或片麻理内由构造剪应力造成的破碎夹层在风化营力的作用下发展成风化夹层,厚度2~30cm不等,延续性好,比原岩颜色深,常具铁锈色,岩石中黑云母大部分风化成蛭石,斜长石和正长石已高岭土化,