徐瀏源，李登科，孟令博，張 彪

（黃河科技學院工學部，河南鄭州 450000）

0 引言

造成滑坡現(xiàn)象的因素多且復雜。因為暴雨或持續(xù)降水帶來的滑坡是最為普遍和頻繁的，因此水對滑坡的形成尤為重要。降水下滲是伴隨時長、空間變化特別敏銳的動態(tài)演化過程。降水的滲入與降水程度、降水時長、土質(zhì)的滲入程度等多項原因有關。當降水強度比土質(zhì)的滲入能力小，實際滲入量取決于降水程度，土坡含水量與降水程度呈正相關關系，最終穩(wěn)定下來；當降水強度比土坡的滲入能力大，實際的滲入量取決于其自身的滲入性能。開始降水后土體邊坡會先在飽和區(qū)逸出點上呈現(xiàn)暫態(tài)飽和區(qū)，伴隨降水時長的增加，暫態(tài)飽和區(qū)域持續(xù)沿坡面擴大、延長，漸漸在整體坡面呈現(xiàn)一個“飽和殼”，且伴隨降水的增加往邊坡內(nèi)部擴大，影響區(qū)域也漸漸增加，“飽和殼”也逐漸變厚。伴隨降水入滲增長，土質(zhì)的含水程度提高，孔隙水壓力變大，從而土坡的基質(zhì)吸力減小，土質(zhì)的抗剪程度降低，進而造成邊坡的穩(wěn)定程度的下降。

1 非飽和滲流邊坡穩(wěn)定程度研究

1.1 非飽和土的抗剪性能

1977 年，加拿大的兩位專家提議用凈法向應力和基質(zhì)吸力組成抗剪程度表達式。他們提出，非飽和土的抗剪程度由三個要素構成，分別為有效凝聚力、凈法向應力、基質(zhì)吸力，如圖1所示。

圖1 非飽和土的抗剪性能

1.2 邊坡穩(wěn)定的輕度折減法

強度折減指數(shù)理念開始是在土工彈塑性有限元數(shù)值研究時被考慮到，抗剪強度折減系數(shù)釋義為：在外荷載沒有變化的條件下，邊坡中土體能夠表現(xiàn)的最高抗剪強度和外荷載在邊坡中造成的真實剪應力之比，叫做強度儲備安全指數(shù)如圖2 所示。

圖2 強度儲備安全指數(shù)

2 實際工程分析

2.1 工程概述

所研究的工程居于四川省，具體在金沙江支流中都河出口段的岸邊，距離壩址有70.4km。此處順坡部分大約320m，土坡橫向?qū)?40m，整體面積大致為10×10m2，坡體聚積體整體厚度大致為30m，體積大致為300×10m3?；鶐r邊坡為緩傾外的順向坡結構，由區(qū)內(nèi)崩坡積物以及階地聚集物的散布狀況來說，此坡體是一崩坡聚積物與階地聚積物的滑坡，坡體構成要素一般是砂質(zhì)粘土加碎石以及部分塊石。

2.2 計算模型及參數(shù)選取

根據(jù)邊坡的具體地質(zhì)情況，借助ABAQUS 有限元軟件來構建滑坡參數(shù)模型，且添加網(wǎng)格，單元的數(shù)量統(tǒng)共是47410 個，網(wǎng)格節(jié)點統(tǒng)共是43350 個。在開展參數(shù)分析的時候，滑坡在降水發(fā)生改變的情況下，滲流的邊界狀態(tài)如下：①流量邊界：斜坡表面為降水帶來入滲的流量邊線，當降水程度比表面坡體的深入速率大的時候，把土體的入滲速率值當做邊界流量的數(shù)值；當降雨程度比表面坡體的入滲效率小的時候，把降水程度值當做邊界流量值。②兩側(cè)與底部滲流邊界：模型底部以及兩邊是自由入滲邊線，因為基巖的滲透性較小，所以可以將其當做不滲水邊界。

2.3 計算結果與研究

根據(jù)所記錄的最近幾年滑坡當?shù)氐慕邓浚说貐^(qū)月最高降雨量大致是 304mm(7 月)、最低降水量是 0mm(12 月以及 1 月)，日最高降水量是94.7mm(同年8 月19 日)。從整體數(shù)據(jù)來看，這個地區(qū)的降水一般集中為每年的4 月到9 月，幾乎占同年降水量的85%，最大降水量發(fā)生于每年的7 月和8 月。根據(jù)這個降水量分布數(shù)值，將日最大降水量是94.7mm 當做研究條件，探究在這個最大降水背景下土地坰滑坡的穩(wěn)定程度以及分析各種情況和在這個分析背景下選用強度折減方式獲得的滑坡體的安全指數(shù)。

經(jīng)過研究可得，在排除基質(zhì)吸力狀況下的安全系數(shù)減小程度比結合基質(zhì)吸力條件下的減小程度要略微小一點，這種情況是由于在極限降水條件下非飽和土的比例伴隨降水時長的增加在漸漸變小，基質(zhì)吸力的帶來的強度也在一步步減少。由對數(shù)據(jù)的研究中得知：在2h 降水強度是947mm 的時候，在非飽和范圍內(nèi)，降水起始之后，土質(zhì)邊坡最初在飽和區(qū)逸出點之上左右呈現(xiàn)出暫態(tài)飽和區(qū)，伴隨降水時長的增加，暫態(tài)飽和區(qū)域持續(xù)沿著坡面擴大、延展，沿著坡面中下區(qū)域的暫態(tài)飽和區(qū)表現(xiàn)較為顯著，且伴隨降水過程的持續(xù)往邊坡中部擴大，所影響的范圍也漸漸擴大，逐步在坡面呈現(xiàn)出以暫態(tài)飽和區(qū)組成的“飽和殼”。并且能夠發(fā)現(xiàn)，伴隨降水程度的減小，非飽和區(qū)的暫態(tài)飽和部分也開始一步步的變小，并且暫態(tài)飽和區(qū)的孔隙水壓力也開始逐漸的減小，從而相較于其他時刻的基質(zhì)吸力也開始增長，強化土質(zhì)的抗剪程度，提升邊坡的穩(wěn)定程度。由其余數(shù)據(jù)的分析可得，伴隨單位時間內(nèi)的降水量的增加，滑坡坡面的浸潤線變化就隨之變化顯著。當暴雨降水程度是94.7mm 時，滑坡的安全指數(shù)伴隨降水程度的提升而降低，在排除基質(zhì)吸力的影響作用下，當降水的持續(xù)時長是2h，滑坡的安全指數(shù)大致是1.002，當暴雨持續(xù)的時長是24h，滑坡的安全系數(shù)提升大致1.100；若是結合基質(zhì)吸力的作用，2h 土坡的安全指數(shù)是1.005，24h 的安全指數(shù)是1.205。

3 結語

降水入滲導致土體邊坡最初在飽和區(qū)逸出點之上左右呈現(xiàn)出暫態(tài)飽和區(qū)，并且暫態(tài)飽和區(qū)的范圍也逐漸變大，飽和區(qū)的厚度也在增長；在各種的降水程度的狀況下，暫態(tài)飽和區(qū)的范圍以及往邊坡里面擴大的厚度也各不相同，伴隨降水程度的增加，暫態(tài)飽和區(qū)的區(qū)域以及厚度也開始隨之增加。相反，降水程度變小的時候，暫態(tài)飽和區(qū)的區(qū)域以及厚度也就隨之下降，相應的安全系數(shù)也就有所提升，邊坡的安全程度也開始改善。

在劇烈降雨條件下，伴隨降水時長的增加，單位時長內(nèi)的降水強度也就持續(xù)增加，滑坡體中的浸潤線浮動就更為顯著，基質(zhì)吸力對其穩(wěn)定程度的作用就比較明顯；在結合基質(zhì)吸力狀態(tài)下的安全指數(shù)減少程度比排除基質(zhì)吸力狀態(tài)下的減少程度要略為顯著。

在降水量一定的條件下，滑坡的安全系數(shù)伴隨降水程度的上升而下降；倘若排除基質(zhì)吸力的因素，降水程度由94.7mm/24h 提高到94.7mm/2h，邊坡的安全系數(shù)也由1.100 下降至1.002；倘若結合基質(zhì)吸力的作用因素，降水程度由9.47mm/24h 提高至94.7mm/2h，邊坡的安全系數(shù)也由 1.205 下降至 1.005。

因此在對邊坡展開整改以及治理時需要更多地考慮到邊坡的含水量，使邊坡保持在較為干燥的情況下，從而有利于邊坡保持其穩(wěn)定狀態(tài)。