■劉亞龍（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)廣東江門529000）

降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響分析

■劉亞龍
（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)廣東江門529000）

降雨是影響邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的主要因素，分析降雨對(duì)邊坡土體的物理力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生的影響。通過實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行分析研究，揭示了邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)受降雨影響的特征，提出常規(guī)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算中降雨的影響。

降雨穩(wěn)定性邊坡飽和土變形破壞數(shù)值分析

1　前言

近年來，我國(guó)大多數(shù)滑坡都是由于降雨下滲，引起邊坡巖土體物理力學(xué)性質(zhì)變化從而使邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)增大而引發(fā)滑坡。2014年貴州、福建、四川等地區(qū)因暴雨引起大量地區(qū)發(fā)生滑坡。2014年8月27日貴州省黔南州福泉市道坪鎮(zhèn)英坪村小壩組因暴雨發(fā)生了一起山體滑坡，導(dǎo)致兩個(gè)村民小組房屋被掩埋。8月26日陜西橫山發(fā)生山體滑坡事故。2013年1月11日云南省昭通市鎮(zhèn)雄縣趙家溝村因山體滑坡被掩埋。以上事例充分說明了暴雨對(duì)邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)造成一定性的影響。

邊坡土體因受降雨的影響會(huì)發(fā)生明顯和迅速的變化，促進(jìn)邊坡變形的發(fā)生發(fā)展，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)破壞，常規(guī)的邊坡穩(wěn)定性分析無法反映這種因素。所以，降雨是影響邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的重要因素。

2　降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響

降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響是多方面的，對(duì)于一般的邊坡主要表現(xiàn)為：降雨過程中，對(duì)邊坡的沖刷作用；雨水下滲進(jìn)入巖土體導(dǎo)致巖土體飽和，容重增大，巖土體的抗剪強(qiáng)度降低。一些特殊的坡體，裂隙水壓力、地下水位上升產(chǎn)生的浮托力及坡腳的侵蝕或挖方可能產(chǎn)生邊坡滑動(dòng)的主要因素。

2.1降雨對(duì)邊坡土體抗剪強(qiáng)度的影響

試驗(yàn)表明，含水量對(duì)粘性土的抗剪強(qiáng)度影響非常大，非飽和土強(qiáng)度如何考慮降雨作用影響土的抗剪強(qiáng)度，由于土的有效應(yīng)力原理的研究和發(fā)展，人們認(rèn)識(shí)到只有有效應(yīng)力的變化才能引起土體強(qiáng)度的變化，并提出相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度公式為：

σ為土體剪切破裂面上的有效法向應(yīng)力，μ為土中的超靜孔隙水壓，c為土的有效粘聚力，φ為土的有效內(nèi)摩擦角，μa為孔隙氣壓力，μw為孔隙水壓力。

利用公式（1）可以分析邊坡土體隨降雨入滲會(huì)減小。通常情況下，在飽和土的孔隙中，既有水，又有氣?？紫稓鈮毫ν笥诳紫端畨毫?。當(dāng)降雨時(shí)，土的飽和度會(huì)增大，孔隙水壓力接近孔隙氣壓力，土的抗剪強(qiáng)度也隨之下降，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)發(fā)生變化。

2.2降雨對(duì)邊坡容重的影響

在長(zhǎng)期降雨的情況下，邊坡土體含水量會(huì)逐漸增加，對(duì)于那些土體松散的破體，降雨會(huì)迅速滲入到土體中，增加土體的容重。在邊坡穩(wěn)定性計(jì)算中，容重增加會(huì)增加滑動(dòng)力，致使滑動(dòng)力矩增加。最終會(huì)使邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)降低，從而邊坡發(fā)生破壞。

2.3降雨對(duì)地下水的影響

地下水對(duì)巖土體產(chǎn)生物理作用主要表現(xiàn)為潤(rùn)滑作用、泥化作用以及結(jié)合水的強(qiáng)化作用等。地下水的潤(rùn)滑作用使巖土體的內(nèi)摩擦角減小，結(jié)構(gòu)面中的充填物隨含水量的變化，發(fā)生從固態(tài)向塑態(tài)直至液態(tài)轉(zhuǎn)化的弱化效應(yīng)，使得滑帶的力學(xué)性質(zhì)降低，粘聚力和摩擦力減小。對(duì)邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)產(chǎn)生不利的影響。

3　降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)影響的數(shù)值計(jì)算分析

為了進(jìn)一不研究降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響，現(xiàn)以江門市江海區(qū)滘頭樽山地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)為例進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析。

3.1地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的基本特征

地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)因人工開挖形成總體走向呈南北—東西—南北的邊坡，邊坡總長(zhǎng)約330m，坡角一般在40°～70°，坡腳高程（1985國(guó)家高程基準(zhǔn)）一般在+7.35 m～+15.02m，坡頂高程為+13.17～+25.72m。坡高一般為4.0m～18.0m。主要巖土組成為強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖，上部見薄層殘坡積土。

3.2計(jì)算方法及計(jì)算數(shù)據(jù)

根據(jù)野外勘察資料及邊坡的基本特征，選去改邊坡的1～4斷面進(jìn)行計(jì)算，本次計(jì)算是采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院的《邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)》的圓弧滑動(dòng)法（簡(jiǎn)化Bishop法），對(duì)邊坡分別采取天然狀態(tài)（工況一）和連降暴雨（工況二），進(jìn)行計(jì)算。工況一：評(píng)價(jià)區(qū)地下水位均位于潛在滑動(dòng)面以下，自重計(jì)算取天然重度，抗滑力計(jì)算取統(tǒng)計(jì)天然粘聚力和內(nèi)摩擦角；工況二：邊坡上部因降雨入滲而處于飽水狀態(tài)，上部土體自重計(jì)算取飽和重度，抗滑力計(jì)算取飽和粘聚力和內(nèi)摩擦角，下部土體計(jì)算參數(shù)按天然狀態(tài)取值。

表1　邊坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)選用表

3.3計(jì)算結(jié)果及分析

計(jì)算選取表1計(jì)算參數(shù)對(duì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2：

表2　邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)計(jì)算成果表

通過計(jì)算，天然狀態(tài)下，斷面均處于穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)連場(chǎng)暴雨使淺部巖土體飽和后，邊坡穩(wěn)定性急劇下降，從而揭示了降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)影響程度。

4　結(jié)論

綜上所述，降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響是明顯的。隨著降雨量的增大，邊坡土體的抗剪強(qiáng)度減小、容重增大，最終邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)降低，使邊坡發(fā)生破壞。限于目前的研究深度，未考慮降雨隨邊坡蠕變的動(dòng)態(tài)變化，所以計(jì)算結(jié)果所反映的邊坡活動(dòng)情況可能小于邊坡的實(shí)際情況，故這方面的內(nèi)容需做進(jìn)一步的研究。

[1]《土力學(xué)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版），中國(guó)建筑工業(yè)出版社2009年.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013），中國(guó)建筑工業(yè)出版社2014年.

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-331-2