張 虎 蘇曉亮

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司， 貴州 貴陽 550001）

0 前言

在我國，由于降雨入滲引起的邊坡失穩(wěn)造成的損失非常巨大[1]。許多學(xué)者對降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響展開了研究：郁舒陽等[2]分析了淺層及深層體積含水率、孔壓及邊坡穩(wěn)定系數(shù)在相同降雨量不同降雨模式下的變化規(guī)律；羅 渝等[3]基于Rosso模型，研究了降雨類型對淺層滑坡地下水位變化的影響，進(jìn)而分析了降雨類型對淺層滑坡穩(wěn)定性的影響；王一兆等[4]分析了淺層滑動(dòng)面在降雨期和停雨期的滲透系數(shù)和孔隙水壓力，得出了邊坡淺層滑動(dòng)面穩(wěn)定性的變化規(guī)律；徐 翔等[5]研究了降雨類型與庫水位驟降組合下的邊坡滲流特性以及穩(wěn)定性的變化規(guī)律；唐 棟等[6]研究了前期降雨對砂土、黏土邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律。

本文擬以某粉土質(zhì)邊坡為例，考慮均勻型、遞減型、峰值型、遞增型四種降雨類型，基于Geostudio 軟件進(jìn)行降雨類型對邊坡穩(wěn)定性影響的分析研究。

1 計(jì)算模型及計(jì)算參數(shù)

1.1 計(jì)算模型及邊界條件

以某兩級土質(zhì)邊坡為例，邊坡每級高度10m，設(shè)2m 寬平臺(tái)。滲流計(jì)算模型邊界條件如下：坡頂、坡面、坡底為降雨入滲邊界；兩側(cè)為隔水邊界；底部為不透水邊界。

本文擬研究降雨類型對邊坡穩(wěn)定性的影響。根據(jù)降雨過程中降雨強(qiáng)度的變化，降雨類型可分為均勻型、遞減型、峰值型、遞增型四種。選定研究周期12d，其中連續(xù)降雨持時(shí)9d，而后停雨3d，不同類型降雨總量保持不變，為540mm。

1.2 土體參數(shù)

邊坡滲流計(jì)算土體參數(shù)采用文獻(xiàn)[7]中的參數(shù)，如表1 所示。采用Fredlund-Xing模型[8]估算土體的土水特征曲線及滲透系數(shù)曲線，結(jié)果如圖1 所示。

表1 邊坡土體參數(shù)

邊坡穩(wěn)定計(jì)算采用Fredlund 等[9]提出的非飽和土抗剪強(qiáng)度公式：

式中，τ為非飽和土抗剪強(qiáng)度；c’為有效黏聚力；φ’為有效內(nèi)摩擦角；σn-ua為凈法向力；ua-uw為基質(zhì)吸力；φb為基質(zhì)吸力對抗剪強(qiáng)度貢獻(xiàn)所對應(yīng)的摩擦角。

本文研究中，取c’=5kPa，φ’=22°，φb=20°，土體重度γ=20kN/m3。

2 計(jì)算結(jié)果及分析

采用Geostudio 軟件進(jìn)行邊坡滲流及穩(wěn)定性的分析計(jì)算，穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)采用Morgenstern-Price 法，計(jì)算結(jié)果見圖2。

由圖可見，不同類型降雨作用下，邊坡最不穩(wěn)定狀態(tài)的穩(wěn)定系數(shù)不同，其大小順序?yàn)椋哼f減型>峰值型>平均型>遞增型?？梢姡诮涤昕偭肯嗟鹊臈l件下，遞增型降雨對邊坡穩(wěn)定性最不利，平均型次之，峰值型再次之，遞減型最優(yōu)。

不同類型降雨條件下，邊坡穩(wěn)定系數(shù)最小值出現(xiàn)時(shí)間也有所不同。遞減型降雨條件下，邊坡最先達(dá)到不穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)也可看出，遞減型降雨前期邊坡穩(wěn)定系數(shù)減小幅度最大。表明，從時(shí)間角度上，遞減型降雨最早觸發(fā)邊坡滑動(dòng)失穩(wěn)。

基質(zhì)吸力/kPa 圖1 土體土水特征曲線及滲透系數(shù)曲線

圖2 不同類型降雨下穩(wěn)定系數(shù)隨時(shí)間變化曲線

3 結(jié)論

（1）降雨總量和降雨時(shí)間相同的條件下，遞增型降雨對邊坡穩(wěn)定性的影響最大，平均型次之，峰值型再次之，遞減型最小。

（2）降雨類型對邊坡發(fā)生失穩(wěn)的時(shí)間影響較大，雨量相等條件下，遞減型降雨發(fā)生時(shí)間最早，遞增型降雨最晚。