尼泊尔远西省Sudurpashchim省Khodpe–Chainpur公路段(NH-64)路边滑坡——Baluwatar滑坡的边坡稳定性评估

《Geomatics, Natural Hazards and Risk》:Slope Stability assessment of a roadside landslide along Khodpe–Chainpur Road Section (NH-64), Sudurpashchim Province, Nepal

【字体: 时间:2026年06月19日 来源:Geomatics, Natural Hazards and Risk 4.5

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  路边滑坡对喜马拉雅廊道的交通基础设施构成严峻挑战,威胁偏远社区连通性并在雨季造成显著经济损失。然而,将地球物理表征与定量稳定性评估及治理效果评价相结合的系统性调查框架仍较匮乏。本研究展示了将该框架应用于尼泊尔Sudurpashchim省Bajhang县Khod

  
路边滑坡对喜马拉雅廊道的交通基础设施构成严峻挑战,威胁偏远社区连通性并在雨季造成显著经济损失。然而,将地球物理表征与定量稳定性评估及治理效果评价相结合的系统性调查框架仍较匮乏。本研究展示了将该框架应用于尼泊尔Sudurpashchim省Bajhang县Khodpe–Chainpur公路(NH-64)沿线Baluwatar滑坡的实例。研究人员采用电电阻率成像(Electrical Resistivity Tomography, ERT)、钻孔勘察及极限平衡法(Limit Equilibrium Method, LEM)建模来刻画地下结构并进行边坡稳定性分析。结果识别出临界低阻带,指示饱和崩坡积物及位于25–30 m深度的潜在滑面。钻孔证实了松散砂质崩坡积物及浅层地下水位(1–2 m)。在模拟雨季条件下,当前安全系数(Factor of Safety, FOS)分别为1.179(山体侧)和1.124(谷侧),表明受饱和及道路切坡影响处于临界稳定状态。数值模拟的治理方案——包括高强度网结合土钉、截水沟及加筋石笼(Gabion)挡墙——成功将FOS提升至1.969(山体侧)和1.328(谷侧),证实稳定性显著改善。该框架为全球陡峻山区公路廊道提供了一种可推广的减灾(Disaster Risk Reduction, DRR)方法,强调地下水管理对边坡稳定的重要性。
尼泊尔Bajhang地区Baluwatar路边滑坡综合地球物理—岩土工程边坡稳定性评估与治理研究解读
本文发表于Geomatics, Natural Hazards and Risk,研究对象为尼泊尔Sudurpashchim省Bajhang县Khodpe–Chainpur公路段(NH-64)沿线的Baluwatar滑坡。喜马拉雅山区由于活跃构造、陡坡及脆弱地质条件,加之道路无序切坡破坏自然排水,使得路边滑坡成为频发灾害;已有研究表明距公路100 m内降雨触发滑坡概率翻倍,切坡可使失稳降雨阈值降低约35%。尽管电电阻率成像(Electrical Resistivity Tomography, ERT)与极限平衡法(Limit Equilibrium Method, LEM)等单手段已有应用,但将ERT、钻孔及LEM整合对同一高危路段进行"勘察—建模—治理模拟"全流程并量化治理效果的案例在尼泊尔远西区仍较缺乏。为此,研究人员开展集成地球物理—岩土工程—数值模拟的综合调查,查明地下饱和软弱带与潜在滑面深度,计算雨季工况下安全系数(Factor of Safety, FOS),并模拟多种工程治理措施的效果,为喜马拉雅山区道路边坡风险管理提供可推广范式。
主要关键技术方法
研究人员对Baluwatar滑坡开展桌面研究收集区域地质水文资料;用全站仪与无人机摄影测量生成数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)获取边坡几何;布设四条二维ERT剖面(总长约630 m,电极距6 m)用RES2DINV反演获得视电阻率断面以识别饱和带与潜在滑面;施作两个深15 m钻孔(BH-1、BH-2)进行动态圆锥贯入测试(Dynamic Cone Penetration Test, DCPT)量测地下水位并取原状/扰动样;实验室内按印度标准(IS 2720系列)完成颗粒分析、比重测定及直剪试验获取黏聚力c、内摩擦角φ与重度γ;基于上述参数在GeoStudio中用SEEP/W模拟稳态降雨入渗(200 mm/d)孔隙水压力分布,SIGMA/W分析应力变形,SLOPE/W采用Mor根斯坦–普赖斯(Morgenstern-Price)法计算FOS;最后在模型中加入土钉+高位强网+截水沟(山体侧)及加筋石笼(Gabion)挡墙+黄麻网植生(谷侧)重新计算FOS评估治理效果。
研究结果
4.1. Geophysical findings
通过四条二维ERT剖面揭示地下岩性差异与潜在软弱带。ERT-1(横切270 m)识别出中央滑动区松散崩坡积物下伏低阻(<8.9 Ωm)饱和层延伸至约30 m,其下高阻(>1256 Ωm)视为基岩潜在滑面;ERT-2(横切180 m)显示较厚风化物质中深部中等低阻湿润崩坡积物(25–30 m深);纵向ERT-3与ERT-4(各90 m)揭示上路肩松散碎屑、路下深部低阻饱和崩坡积物。综合表明滑面深度25–30 m,深部饱和带是主控弱点,且基岩埋深与风化程度沿横向变化明显。
4.2. Geotechnical investigation
两钻孔揭露以砂质崩坡积物(砂含量83%–99%,细粒0.7%–11.9%)为主,上覆松散层SPT-N值低,随深度增大;地下水位1–2 m。实验室得黏聚力c为0–16.6 kN/m2(BH-1)与4.3–12.9 kN/m2(BH-2),内摩擦角φ为21.7°–42.4°(BH-1)与27.5°–37.0°(BH-2),具低黏聚、较高摩擦特征但受浅水位影响易失稳。参数按四层概化(松散崩坡积物、密实崩坡积物、碎裂基岩、完整基岩)输入模型。
4.3. Baseline stability condition of the landslide
在模拟雨季入渗(200 mm/d)稳态渗流条件下,山体侧潜在滑面FOS=1.179,谷侧FOS=1.124,紧邻松散崩坡积物上坡段FOS=0.970。现场可见后缘拉张裂缝,印证渐进性变形。结果表明边坡处于临界稳定—不稳定状态,敏感于孔隙水压力微小升高。
4.4. Effect of proposed mitigation measures on landslide stability
模拟山体侧加设5 m长土钉(?28 mm,间距2 m,屈服强度245 kN)配Tecco高强度网及冠部截水沟(将有效入渗减至100 mm/d),FOS由1.179升至1.969;谷侧坡脚设加筋石笼(Gabion)挡墙并配合黄麻网植生,FOS由1.124升至1.328。治理组合使两侧FOS均超规范可接受下限(≥1.3),证明排水控水结合结构性加固对水文控制型滑坡最为有效。
讨论与结论总结
研究人员指出Baluwatar滑坡失稳主控因素为弱胶结崩坡积物、碎裂基岩、浅层地下水位及道路切坡降低坡脚支撑,直接触发机制为雨季饱和导致孔隙水压力升高—ERT低阻带与浅水位钻孔互相验证。稳态渗流给出孔隙压力上限属偏安全假定,未涵盖瞬态暴雨脉冲(cloudburst)是局限之一;此外二维LEM未完全反映三维效应,两钻孔参数具空间变异性。但ERT先行指导钻孔布置可降低约60%勘察成本,所建"ERT异常→孔隙压力条件→FOS量化→治理模拟"流程可复制至尼泊尔约200处同类高危路段。最终结论:集成地球物理—岩土—数值模拟框架确认Baluwatar滑坡雨季FOS<1.2属临界不稳定;模拟实施山体侧截排水+土钉挂网及谷侧加筋石笼挡墙使FOS分别提升至1.969与1.328,证明排水优先结合柔性结构加固是喜马拉雅山区公路边坡经济有效的治理思路,该框架可推广至全球降雨主导的山区道路廊道风险管理。
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