滑坡的合理计算模型是建立在合理的地质模型与概念模型基础上的,没有合理的定性分析与有效的抽象,就没有可靠的定量计算,也就没有了今天所谓几个关键点的探讨。滑坡计算中的几个关键为计算范围的合理确定、计算方法的选用、滑面参数的选取和不同工况下安全系数的设置这四部分内容。它们每一部分的合理与否,直接关系到滑坡计算的有效性和严肃性,也是滑坡计算不沦落为数字游戏的关键所在。对于已发生变形的滑坡,滑坡的计算后缘应从多条裂缝发育的最远一级贯通性裂缝起算,也就是说后缘不一定从最远的裂缝起算,而是从最远的贯通性裂缝起算;对于没有明显变形迹象的滑坡,应依据坡体地质条件和主控作用因素确定滑坡后缘。对于多级滑坡,应依据地形地貌合理划分各级滑坡平台的基础上有效确定滑坡计算范围,也就是说,并不一定把多级滑坡当作一个整体进行计算;如对于牵引式多级滑坡,往往只需要对最前一级的滑坡进行计算处治,就可以稳定整个滑坡,不而不一定需对整个滑坡作为一个整体参数与计算。对于多层滑坡,应依据工程作用因素、深孔位移监测、地质资料合理确定浅、中、深层滑面对工程的影响程度,也就是说,虽然对整个滑坡进行稳定性评价时进行计算是必要的,但并不一定把最深层的滑面是控制性的工程治理滑面。如1000万方的重庆张家坪滑坡就只对前、中级滑坡,以及浅、中层滑面进行了计算处治,二十年来工程效果良好。岩土工程发展至今,坡体的计算方法多种多样。国内目前滑坡计算方法的主流是1960s徐邦栋先生创建的传递系数法,也称不平衡推力法,即显式解法。近年来工程中逐渐应用了相对更为严谨的强度折减法,即隐式解法。需要说明的是对于均质或类均质体主要采用简化毕肖普法,而滑坡的滑面往往是地质体中的软弱层或软弱面,在断面形态上多为折线或直线,在平面形态上甚至可能出现非直线形态,工程实践证明采用传递系数法进行计算是可行的。当然,有条件时可以采用强度折减法。笔者认为对滑坡计算影响最大的是滑面参数的选取而非计算方法,因为不同计算方法的差异是可控的,但滑面参数的差异往往造成计算结论失控,这是工程计算中最为核心的问题。由于岩土体多相性、变异性和离散性,造成每个具体的坡体岩土体力学参数是具有差异的,其滑面参数的选取是贯彻试验、计算和经验相结合的综合确定方法。下面谈一些参数选取的关键。1)处于整体滑动或已出现滑移的滑坡,宜采用残余强度指标。2) 处于变形阶段的滑坡,可在峰值强度指标与残余强度指标之间取值,并结合反算强度值,进行综合选取。1)不固结不排水剪:试验结果适用于边坡开挖、地下水位急剧变化或新建填方路堤边坡稳定性分析;2)固结不排水剪:即固结快剪试验结果可应用于时滑时停的老滑坡的稳定性分析;3)固结排水剪:试验结果可应用于地下水缓慢变化和坡体缓慢变形的滑坡。4)对于一些重要工程的滑坡参数原位大剪试验得到,但其较为费时费力费钱,且原位大剪试验主要应用于滑面埋藏较浅的滑坡中应用。典型滑坡采用“三段论”进行计算,即牵引段、抗滑段、主滑段。不同阶段的滑坡可分为稳定、基本稳定、欠稳定、失稳和压密四个阶段。其中作为治理核心的失稳细分为蠕变阶段和挤压阶段,失稳阶段细分为微滑与剧滑阶段。
图1 典型滑坡三段论
图2 滑坡稳定性阶段划分
对于仅后缘拉张裂缝出现的蠕滑阶段,主滑段和牵引段的滑面已越过峰值强度开始下降,但抗滑段滑面尚未受力而呈现峰值强度;对于滑坡周界逐渐贯通的挤压阶段,主滑段和牵引段滑面向残余强度过渡,但高于残余强度,抗滑段滑面也出现破坏而小于峰值强度;对于滑坡整体开始滑移的微滑阶段,滑面的参数基本均已到达残余强度。
滑面参数的反算其实质是对主滑段滑面参数的反算,严禁不区别滑面的牵引段、主滑段和抗滑段而取平均值全断面反算法,否则误差随滑坡规模的增大而增大,甚至失真而成为游戏。
此外,需要强调的是滑面参数应是地质人员、试验人员和设计人员共同商量讨论的结果,而非地质人员单独做出的决策,这是我们应该严格注意的。
滑坡的安全系数依据天然工况、暴雨工况和地震工况分别计算,但除非有特殊要求,一般不应出现暴雨与地震叠加的工况,因为其概率太小,非特殊或异常重要的保护对象,一般不应出现此类计算工况。此外,对位于水库区的滑坡,一般情况下应补充库水位影响下的滑坡安全系数。对具有多层滑面的滑坡,一般情况下浅层滑面控制的滑坡安全系数取值较大,深层滑面控制的滑坡安全系数较小;滑坡危害的对象越重要,安全系数越大,反之越小。