邊曉庚

(江西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站)

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江西省內(nèi)邊坡穩(wěn)定性初判分析

邊曉庚

(江西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站)

江西省主要發(fā)生的小規(guī)模土質(zhì)崩塌、滑坡主要受控于土體物理力學(xué)性質(zhì)、斜坡坡度、人工切坡等因素，多為降雨所誘發(fā)，其他因素相對穩(wěn)定，降雨滲入量對于崩塌、滑坡的影響亦較大。結(jié)合實例對江西省邊坡穩(wěn)定性的初判方法進行了分析，供區(qū)內(nèi)邊坡穩(wěn)定性防治提供參考。

崩塌 滑坡 穩(wěn)定性初判

一般來說，江西省主要發(fā)生的小規(guī)模土質(zhì)崩塌、滑坡主要發(fā)生在降雨之后，由于大氣降水滲入滑坡體中，導(dǎo)致滑坡體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致斜坡發(fā)生失穩(wěn)從而產(chǎn)生滑動[1-4]。為進一步分析江西省崩塌、滑坡發(fā)育特征與形成條件，本研究結(jié)合實測數(shù)據(jù)對境內(nèi)邊坡穩(wěn)定性初判方法進行分析。

1 邊坡穩(wěn)定性初判

經(jīng)實地調(diào)查和研究分析，認(rèn)為邊坡穩(wěn)定性系數(shù)(Kf)與內(nèi)摩擦角(φ)、滑體載荷(W)、滑動面凝聚力(C)、滑面傾角(α)、地下水面與滑面的垂直深度(h)等因素密切相關(guān)，據(jù)此構(gòu)建了如下函數(shù)模型：

(1)

盡管滑坡穩(wěn)定系數(shù)計算方法種類較多，但在計算下滑力和抗滑力時都對滑體進行分割，對計算結(jié)果進行綜合得到該滑體的總體下滑力和抗滑力。故本研究在滑體中取寬為1 m的條塊進行分析，該條塊的穩(wěn)定性系數(shù)計算公式為

(2)

式中，W為條塊載荷，kN/m；C為內(nèi)聚力，kPa；φ為內(nèi)摩擦角，(°)；L為滑帶長度，m；α為滑帶傾角，(°)；β為地下水流向，(°)；h為含水層厚度，m；γ為水的容重，kN/m3；γμ為孔隙壓力比。

式(2)中，γμ可定義為總的孔隙水壓力與總的上浮壓力之比，計算公式為

(3)

對于因降雨引發(fā)的崩滑邊坡，內(nèi)摩擦角φ與滑帶土凝聚力C一般為飽和狀態(tài)下的抗剪強度，因此均用飽和狀態(tài)進行穩(wěn)定性系數(shù)的計算，式(1)中的變量僅有W和γμ，其變化與條塊內(nèi)的含水層厚度h變化相關(guān)?？稍O(shè)h為降雨過程前含水層厚度，Δh則為降雨過程引發(fā)的地下水位增量，計算公式為

(4)

式中，m為單位時間降雨量，mm/s；β為邊坡主斷面分水嶺至坡腳斜面長度，m；η為邊坡降雨入滲系數(shù)；k為滑體內(nèi)地下水滲透系數(shù)，m/s；I為地下水水力梯度；μ為邊坡體給水度；T為計算時間，s。

因地下水一般順坡下滲，水力梯度可近似認(rèn)為是坡面傾角α的正切值，于是式(4)可表示為

(5)

式(5)中的h值為變量，在降雨過程中含水層厚度隨時間變化而變化,故本研究設(shè)置Δh可逐小時按平均值累加計算。對某時刻降雨過程中的Δh與h進行相加，可得到W、γμ、TD、RD值，并將該類參數(shù)代入式(2)，即可計算出該時刻的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)Kf。

江西省內(nèi)的崩塌、滑坡大致有兩類：①崩滑面為松散土體與基巖接觸面，坡面傾角與滑面傾角相似；②由人工切坡引起的崩滑，崩滑面主要為松散土體內(nèi)剪切破裂面，崩滑面傾角為 40°～60°。

(1)松散土體與基巖接觸面控制的滑坡。該類型滑坡的特點是坡面傾角θ與滑面傾角α、地下水滲流方向角β基本相等，即γμ≈h/(2H)(圖1)，于是有：

(6)

圖1 松散土體與基巖接觸面控制的滑坡示意

(2)人工切坡導(dǎo)致的小型滑坡。該類型滑坡在計算條塊載荷時可近似地用飽和容重或天然容重與滑坡體積相乘得到(圖2)，于是有：

(7)

圖2 人工切坡導(dǎo)致的小型滑坡示意

該滑體內(nèi)通常無地下水成分，因此將降雨過程中所產(chǎn)生的含水層厚度作為h，滑帶長度L中通常相對斜坡長度B較小，故塊體上部滲流補給量與排泄量的計算結(jié)果近似相等，即

(8)

2 計算實例

結(jié)合江西省境內(nèi)某邊坡實測數(shù)據(jù)，經(jīng)實地調(diào)查及相關(guān)計算得出B=5 m、θ=65°、α=50°、β=20°、H=3.5 m、L=6 m、C=8 kPa、φ=15°、γ=18 kN/m3、η=0.15、μ=0.012，當(dāng)Kf=1時，經(jīng)計算得h=2 m，降雨量為160 mm。

3 結(jié) 語

分別對江西省境內(nèi)松散土體與基巖接觸面控制的滑坡、人工切坡導(dǎo)致的小型滑坡的穩(wěn)定性初判方法進行了理論推導(dǎo)，并結(jié)合實測數(shù)據(jù)進行了計算分析，對于區(qū)內(nèi)滑坡穩(wěn)定性研究有一定的參考價值。

[1] 張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理[M].北京：地質(zhì)出版社，1994.

[2] 殷坤龍，汪 洋，唐仲華.降雨對滑坡的作用機理及動態(tài)模擬研究[J].地質(zhì)科技情報，2002(1)：75-78.

[3] 鐘蔭乾.滑坡與降雨關(guān)系及其預(yù)報[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，1998(4)：24-32.

[4] 李 曉.重慶地區(qū)的強降雨過程與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，1998(3)：24-32.

2016-03-01)

邊曉庚(1967—)，男，高級工程師，330095 江西省南昌市高新區(qū)紫陽大道169號。