劉延明，毛文友，李麗波

（黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江安達(dá) 151400）

1 渠道滑坡種類

北方輸水渠道多為土方開挖明渠，經(jīng)過多年運(yùn)行大部分渠道出現(xiàn)邊坡坍塌、滑坡現(xiàn)象，嚴(yán)重處岸線退至壩腳，部分地段裂縫長達(dá)數(shù)公里。滑坡是土方明渠變形的一個(gè)重要原因。渠道滑坡主要有板狀滑坡、圓弧滑坡、復(fù)合式渠岸滑坡和地表沖刷引起的滑坡等幾種類型。

2 渠道滑坡及穩(wěn)定性簡要分析

當(dāng)渠岸承受作用力（或因渠岸以上土壤重量，或因滲透流力而引起的剪應(yīng)力）超過岸坡土壤的最大抗剪強(qiáng)度時(shí)，渠岸就將發(fā)生坍塌。以土壤抗剪強(qiáng)度與土壤承受的剪應(yīng)力之比定義為安全系數(shù)。

當(dāng)Fs=1.0時(shí)，坍塌即將發(fā)生;若增大Fs值，穩(wěn)定性將隨之逐漸增大。

給出了土壤抗剪強(qiáng)度的計(jì)算公式，針對不同土壤和條件，有以下幾種情況。

1）當(dāng)黏聚性的黏土因應(yīng)力快速變化而發(fā)生剪切破壞時(shí)，剪切過程隨即發(fā)生。但總體積并無變化，因?yàn)闆]有足夠時(shí)間供土壤排水。在此情況下，黏土的特性就如其抗剪角度為零，其抗剪強(qiáng)度由下式給定。

式中：CU為未排水黏土強(qiáng)度。

2）若剪切過程發(fā)展緩慢，足以供土壤排水（從而體積發(fā)生變化），則抗剪強(qiáng)度可按有效應(yīng)力關(guān)系給出下公式。

式中：'表示有效應(yīng)力參數(shù)，而σ'=σ-u，其中u為該種土壤的單元孔隙水壓力。

荷載變化緩慢的天然岸坡屬于這種類型，對些進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)，需考慮滲透性和地下水位等因素。

3）對于非黏聚性的土壤（如粗砂和礫石），由于c'為零，抗剪強(qiáng)度按下式計(jì)算：

4）平面滑動(dòng)分析是研究單個(gè)板狀或楔形的土體的穩(wěn)定性問題，需考慮的主要作用力是楔體或板塊的重力，作用在潛在坍塌面上的法向力，以及作用在該抗滑面上的的剪切力（如圖1所示）。在分析中首先假定潛在的坍塌面，并估算出安全系數(shù)。爾后，分析研究其它可能的坍塌面?？够瑒?dòng)坍塌的安全系數(shù)一般表達(dá)式為：

式中：α為渠岸坡度;β為潛在坍塌面的角度;H為坡高。

5）與上述的平面滑坡分析同理，圓弧滑坡必須分析一系列潛在滑動(dòng)面，以確定安全系數(shù)最小的滑動(dòng)面。通過分析，即可找出將發(fā)生滑坡的潛在滑動(dòng)面。分析圓弧滑坡的簡單方法是設(shè)定一個(gè)圓弧滑動(dòng)面（如圖2所示）。分析的過程首先是建立土條重量相對于圓心的擾動(dòng)力矩和沿滑動(dòng)面作用的切向抗力所引起的阻抗力矩的方程式。

目前比較通用的方法是將扇形土體分成一系列土條，然后估算作用在土條上的力（圖3所示）為簡便起見，假定土條之間的力抵消了。并且在各土條內(nèi)，只有重力和沿滑動(dòng)面的剪切力保持均衡。這種方法應(yīng)用較為方便。而且可包容土壤參數(shù)中的各種變量及各條之間的孔隙水壓力。此外，拉裂縫（干的和充水的裂縫）存在的影響也可包括在分析之中。對所有土條，按每一條的作用力求和，給出安全系數(shù)表達(dá)式如下：

式中：W為土條重量;L為其沿滑動(dòng)面量測的長度。

6）復(fù)合式渠岸的坍塌取決于各土層的特性及厚度，以及其相對位置。一般來說，在岸坡下面的砂/礫石層受到更快速的表面沖刷，造成上部黏性渠岸的潛淘。若復(fù)合渠岸比較高，上部黏性渠岸相當(dāng)厚，且其上還覆蓋有一層軟弱層，則可能在兩土層之間的接觸面發(fā)生運(yùn)動(dòng)而引起圓弧滑坡。當(dāng)渠岸土層足夠厚時(shí)，則可能發(fā)生板狀坍塌。對于較低矮的復(fù)合渠岸，潛淘可能形成較大“懸崖”。這種懸空的土體將發(fā)生受拉崩塌埂式崩塌。

圖1 平面滑動(dòng)分析示意圖

圖2 圓弧滑動(dòng)面示意圖

圖3 土條作用力示意圖

[1]錢德玲.土力學(xué)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.