摘 要：滑坡作為最常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，其造成自然環(huán)境和社會環(huán)境的損失是毋庸置疑的，在渝東北地區(qū)，滑坡災(zāi)害影響了人們的正常生活，制約著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展。強降雨作用通常是觸發(fā)大型滑坡的主要誘因，為更好地研究持續(xù)降雨條件下滑坡的變形破壞機理，通過ABAQUS軟件模擬該地區(qū)典型滑坡在連續(xù)8天降雨條件下的變形破壞，探究該地區(qū)降雨誘發(fā)滑坡的致災(zāi)機理，得出在渝東北地區(qū)長期持續(xù)的強降雨入滲是滑坡誘發(fā)的主要因素，其斜坡變形模式屬于孔隙水壓力誘發(fā)的平推式地質(zhì)模式。研究成果對推動該地區(qū)滑坡預(yù)警預(yù)報，滑坡治理具有積極意義。

關(guān)鍵詞：滑坡；降雨；ABAQUS；數(shù)值模擬

引言

大量事實和研究表明，降雨充沛且多暴雨的氣候是渝東北地區(qū)滑坡災(zāi)害多發(fā)的主要觸發(fā)因素。重慶自古就有十滑九雨的論斷，國內(nèi)外學(xué)者通過大量研究表明，滑坡的活動強度與降雨量呈正比關(guān)系。渝東北地區(qū)歷年發(fā)生的極端降雨，均誘發(fā)了大范圍區(qū)域性滑坡災(zāi)害。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對降雨誘發(fā)滑坡進行了大量的研究與實踐，本文通過ABAQUS軟件模擬該地區(qū)典型滑坡在持續(xù)降雨條件下的變形破壞，對探究該地區(qū)降雨誘發(fā)滑坡的致災(zāi)機理，推動該地區(qū)滑坡預(yù)警預(yù)報，滑坡治理具有積極意義。

1 工程實例

巫山縣龍溪鎮(zhèn)汪家坪滑坡位于龍溪鎮(zhèn)雙河村二組，整體形態(tài)成“扇”型，滑坡橫寬約760.0m，縱長約620.0m，面積約24.7×104m2，厚度17.7m～44.8m，平均厚度35.0m，體積約864.5×104m3，屬大型深層土質(zhì)滑坡，主滑方向145°～157°。滑坡后緣以坡頂平臺外側(cè)變形裂縫為界，滑坡前緣剪出口位于長溪河河床左岸，滑坡東北側(cè)以凸起山脊基巖出露為界，東南側(cè)以地形轉(zhuǎn)折處為界，西北側(cè)以地形轉(zhuǎn)折為界，西南側(cè)以地形出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，且基巖出露部位為界。滑坡體局部區(qū)域變形較強烈，滑坡后緣發(fā)育一條長約169.6m的下挫裂縫，滑坡中前部發(fā)育多條貫通拉張下挫裂縫，并出現(xiàn)多處局部滑塌現(xiàn)象。

假設(shè)汪家坪滑坡滑體、滑床屬于均值各相異性。坡體的有效黏聚力c=45KPa、有效內(nèi)摩擦角φ=28°、重度γ=1.85g/cm3、彈性模量E=30MPa、泊松比υ=0.3、初始空隙比e=0.8、飽和滲透系數(shù)Kws=0.019（m/h）

一般來說，水力滲透系數(shù)在飽和土中是常量，而在非飽和土中則與基質(zhì)吸力或體積含水量有關(guān)。在本文分析中，土中水的滲透系數(shù)引用了文獻[1]的計算公式，定義了滲透系數(shù)和基質(zhì)吸力之間的關(guān)系：

同樣需要定義土-水特征曲線，采用文獻[2]的計算公式，定義飽和度與基質(zhì)吸力之間的關(guān)系：

為研究降雨強度及滲透系數(shù)對邊坡穩(wěn)定性的影響，根據(jù)氣象部門搜集到的巫山縣龍溪鎮(zhèn)雙河村氣象資料，整理可以得到降雨工況，連續(xù)8天降雨量分別為15mm、46mm、49mm、18mm、5mm、74mm、251mm、18mm。

本文的計算是在ABAQUS軟件平臺上進行二次開發(fā)來進行的，將土體視為孔隙材料，假設(shè)孔隙材料是具有固體架構(gòu)中均布孔隙的多孔介質(zhì)，同時將節(jié)點位移和孔隙水壓力作為節(jié)點自由度。通過在ABAQUS中編寫用戶子程序USDFLD，引入修正的Mohr-Coulomb破壞準則，進行降雨入滲下非飽和土坡滲流場和應(yīng)力場的耦合分析。在ABAQUS中把控制剖面進行單元格劃分，共21718個有限元單元，同時在滑坡剖面上設(shè)置4個監(jiān)控單元A，B，C，D，有限元計算模型如圖1所示。

其設(shè)定的邊坡初始飽和度狀況為坡頂8%左右，坡面介于8%～100%之間；初始地應(yīng)力采用自重作用下的地應(yīng)力場，側(cè)壓力系數(shù)采用經(jīng)驗公式K0=1-sinφ；初始孔隙比為1.0。

2 模擬結(jié)果分析

邊坡位移的變化情況降雨入滲使得滑坡表層的非飽和區(qū)含水量增高，基質(zhì)吸力下降，邊坡表層形成一個暫態(tài)飽和區(qū)，導(dǎo)致邊坡表層產(chǎn)生與基質(zhì)吸力變化有關(guān)的應(yīng)變，最終邊坡產(chǎn)生位移。降雨入滲引起邊坡巖土體的位移變化包括兩部分：（1）邊坡的孔隙水壓力上升，基質(zhì)吸力減小，邊坡巖土體強度下降，引起邊坡體的位移變化；（2）邊坡的孔隙水壓力上升，導(dǎo)致邊坡的非飽和巖土體產(chǎn)生應(yīng)變。

經(jīng)過持續(xù)8天的強降雨，該滑坡體的孔隙水壓力等值線云圖經(jīng)過調(diào)整達到相對穩(wěn)定狀態(tài)，與此同時，滑坡體應(yīng)變狀態(tài)隨著降雨的持續(xù)，調(diào)整并達到平衡。

數(shù)值模擬結(jié)果表明，歷時持續(xù)8天的強降雨，最大日降雨量251mm/h，通過提取A、B、C、D四點的特征點位移曲線，滑坡體表面發(fā)生10cm-30cm不等的水平位移量。根據(jù)重慶市地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查設(shè)計院編制的重慶市巫山縣龍溪鎮(zhèn)汪家坪滑坡應(yīng)急搶險勘查報告，滑坡變形破壞特征如下，裂縫L1發(fā)育滑坡后緣，裂縫延伸長度169.6m，寬1.0～8.3cm，局部下挫20cm，延伸方向約70°～75°，局部段分為兩條平行裂縫。裂縫發(fā)育L2滑坡中前部，裂縫延伸長度317.0m，寬1.0～11.5cm，延伸方向約50°～60°，局部段分為多平行裂縫。裂縫L3發(fā)育滑坡前緣，裂縫延伸長度280.6m，寬1.0～10.4cm，局部下挫45cm，延伸方向53°～90°。

這一計算結(jié)果與那一階段實際發(fā)生的滑坡現(xiàn)象相當(dāng)吻合，從而很好驗證了本文提出的降雨條件下邊坡穩(wěn)定性分析模型和相應(yīng)的有限元計算程序的可靠性，可以用于降雨條件下邊坡穩(wěn)定性評價分析。

3 結(jié)束語

進一步對變形機理分析，得出如下結(jié)論：

（1）受持續(xù)強降雨及特大暴雨影響，滑坡存在變形破壞的可能性。

（2）持續(xù)強降雨及特大暴雨直接誘發(fā)汪家坪滑坡再次出現(xiàn)強變形跡象，滑坡后緣出現(xiàn)一組貫通長度達169.6m的拉張裂縫和局部滑塌體，滑坡前緣出現(xiàn)多處密集貫通拉張、下挫變形裂縫?；虑熬壸冃瘟芽p越靠前張開度越寬，下挫高度越高，變形跡象越明顯，變形程度越強烈。

（3）汪家坪滑坡為一老滑坡發(fā)生整體滑動后形成的滑坡堆積體，滑坡體結(jié)構(gòu)較為松散，抗剪力學(xué)強度較低，自身穩(wěn)定性安全儲備不夠。且由于滑坡區(qū)地下水位較為豐富，形成的巨大動水壓力進一步降低滑坡體的穩(wěn)定性。受持續(xù)強降雨及特大暴雨影響，大量大氣降雨入滲增加滑坡體的自重，降低滑體抗剪強度，抬升地下水位增加其動水壓力，從而降低滑坡體整體或局部穩(wěn)定性，直接誘發(fā)滑坡后緣、滑坡中部左側(cè)及滑坡前緣長溪河河谷左岸三級較陡斜坡區(qū)域出現(xiàn)裂縫、局部滑塌等變形跡象，為老滑坡的局部失穩(wěn)。

（4）長期持續(xù)的強降雨入滲是其誘發(fā)的主要因素，其斜坡變形模式屬于孔隙水壓力誘發(fā)的平推式地質(zhì)模式。

參考文獻

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[2]譚萬沛，羅曉梅，王成華.暴雨泥石流預(yù)報程式[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2000（3）：106-111.

作者簡介：羅曉龍（1992-），男，重慶南川人，碩士，主要從事滑坡、邊坡方面的研究工作。