戚海棠，郁舒陽(yáng)，任旭華，張繼勛

(河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098)

庫(kù)水位的上升導(dǎo)致滑坡土體內(nèi)部孔隙水壓增大，土體的強(qiáng)度參數(shù)及有效應(yīng)力降低[1-3]；此外，庫(kù)水位的下降導(dǎo)致滑坡內(nèi)部孔壓變化滯后庫(kù)水位，對(duì)周圍土體骨架產(chǎn)生向臨空面及向下的滲流動(dòng)水壓力(動(dòng)態(tài)擴(kuò)張力)，牽引帶動(dòng)坡面土體[4-6]，因此，對(duì)庫(kù)水位變動(dòng)下的滑坡失穩(wěn)規(guī)律及影響因素的把握是正確認(rèn)識(shí)庫(kù)水位滲流作用機(jī)理及防治滑坡災(zāi)害的關(guān)鍵所在。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)庫(kù)水位波動(dòng)下的滑坡滲流力學(xué)響應(yīng)展開了大量研究，其中，IQBAL J等[7]分析研究滑坡與周圍環(huán)境因素的關(guān)系，LUO F Y等[8]研究發(fā)現(xiàn)隨著坡度的增加、庫(kù)水位下降下的邊坡滑移面逐漸變深，HU X L等[9]利用非飽和滲流理論及有限元原理對(duì)黃土坡濱江滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，JIAN W X等[10]對(duì)不同降雨強(qiáng)度及庫(kù)水位驟降速率下的千江坪滑坡的滲流穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬，但是這些研究未考慮邊坡土體的滲流各向異性。宋云奇等[11]研究表明黏土等土質(zhì)因其絮狀微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致滲透系數(shù)存在各向異性，同時(shí)土質(zhì)的滲透系數(shù)各向異性受其干密度及凍融循環(huán)等因素的影響巨大[12]；YEH H F[13]考慮土質(zhì)邊坡的滲透系數(shù)各向異性程度，對(duì)其滲流特性及局部安全系數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，但忽略了各向異性方向的影響。

由2013年6月至2015年12月三峽庫(kù)區(qū)的水位波動(dòng)及滑坡數(shù)量統(tǒng)計(jì)示意圖[14-15]可知，三峽庫(kù)區(qū)庫(kù)水位變動(dòng)是導(dǎo)致三峽庫(kù)區(qū)滑坡的重要誘因。針對(duì)以往研究的不足，本文以三峽庫(kù)區(qū)蔡坡堆積體為例[16]，對(duì)砂土與黏土2種滑坡土質(zhì)，考慮到庫(kù)水位下降下不同滲透系數(shù)各向異性程度kr及方向α情況的滲流、變形及穩(wěn)定性進(jìn)行有限元分析，從而為全面認(rèn)識(shí)邊坡滲流各向異性規(guī)律及對(duì)滑坡災(zāi)害的防治提供了一定的參考。

1 非飽和孔壓-應(yīng)力耦合計(jì)算模型

非飽和滲流各向異性孔壓-應(yīng)力耦合及穩(wěn)定性計(jì)算利用Geo-studio中的SIGMA/W與SLOPE/W模塊進(jìn)行耦合分析，SIGMA/W對(duì)有限元網(wǎng)格的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建3個(gè)方程，其中二個(gè)是平衡方程(位移)，另一個(gè)是滲流連續(xù)方程(孔隙水壓力)，同時(shí)，求解3個(gè)方程能夠認(rèn)識(shí)位移跟孔隙水壓力的變化。SLOPE/W可以根據(jù)SIGMA/W計(jì)算得出的孔壓進(jìn)行非飽和安全系數(shù)的計(jì)算。

1.1 非飽和土滲流有限元計(jì)算理論

根據(jù)飽和及非飽和達(dá)西定律[17]推導(dǎo)出滲流計(jì)算有限元公式中的滲流控制方程，其二維表達(dá)式為

(1)

式(1)中x、y分別為x、y方向的位置坐標(biāo)，kx為x方向的滲透系數(shù)，ky為y方向的滲透系數(shù)，H為總水頭，Q為施加的邊界流量，t為時(shí)間，mw為儲(chǔ)水曲線的斜率，γw為水的容重。

1.2 滲流-應(yīng)力耦合計(jì)算理論

對(duì)于二維問(wèn)題，非飽和土介質(zhì)的增量應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系可以表達(dá)成為：

{Δσ}=[D]{Δε}-[D]{mH}(ua-uw)+{Δua},

(2)

式(2)中ε為法向應(yīng)變，γ為工程剪應(yīng)變，σ為法向應(yīng)力，τ為剪切應(yīng)力，ua為孔隙氣壓力，uw為孔隙水壓力，[D]為排水本構(gòu)矩陣，{mH}可以表達(dá)為：

(3)

式(3)中H′為與基質(zhì)吸力(ua-uw)有關(guān)的函數(shù)。

1.3 非飽和安全系數(shù)

邊坡安全計(jì)算系數(shù)采用基于極限平衡理論的Morgenstern-Price法，此法嚴(yán)格滿足力平衡及力矩平衡，計(jì)算精度較高。

2 計(jì)算模型及邊界條件

計(jì)算模型選擇三峽庫(kù)區(qū)蔡坡堆積體[16]為例，蔡坡堆積體位于鶴峰縣燕子鄉(xiāng)境內(nèi)，距壩址上游約為1.32 km，其平面形態(tài)近似矩形，順岸坡展布，地形坡角15°～40°，前緣高程約160 m，后緣高程220 m，總體東高西低?；潞穸葹?～4 m，總面積約1.2萬(wàn)m2，體積約3.6萬(wàn)m3。為了減小邊界條件對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，將坡腳和坡頂?shù)姆秶M(jìn)行延伸，整個(gè)模型共劃分為1 084個(gè)節(jié)點(diǎn)、1 001個(gè)單元,計(jì)算模型如圖1所示。

圖1 計(jì)算模型及邊界示意圖

為了綜合研究邊坡土體各向異性對(duì)邊坡不同位置的滲流、變形特性的影響，設(shè)置上部(x=100 m)、中部(x=200 m)、下部(x=300 m)3個(gè)監(jiān)測(cè)面反映邊坡不同位置的滲流、變形特性，監(jiān)測(cè)面貫穿滑坡體。初始條件為AB 190 m、DF 175 m水頭計(jì)算所得的穩(wěn)定滲流場(chǎng)；邊界條件設(shè)置如下：AB為190 m水頭邊界，DEF為175～145 m庫(kù)水位變動(dòng)邊界，AF、CD為不透水邊界。

3 材料參數(shù)及計(jì)算工況

3.1 非飽和計(jì)算參數(shù)

土-水特征曲線(SWCC)采用Fredlund & Xing模型[18]進(jìn)行估算，該方法的控制方程見文獻(xiàn)[18]。

邊坡材料選取典型的砂土(滲透系數(shù)較大)及黏土(滲透系數(shù)較小)[19]，進(jìn)行邊坡非飽和滲流分析時(shí)的計(jì)算參數(shù)設(shè)置[20]如表1所示，同時(shí)，砂土與黏土的土-水特征曲線如圖2所示。

表1 二種非飽和土體的計(jì)算參數(shù)[20]

圖2 砂土與黏土的土-水特征曲線

3.2 物理力學(xué)參數(shù)

砂土與黏土的力學(xué)參數(shù)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)確定，采用Mohr-Coulomb彈塑性準(zhǔn)則，其物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)[20]見表2。

表2 砂土與黏土的物理力學(xué)參數(shù)[20]

3.3 滲流各向異性定義及計(jì)算工況

以往理論、試驗(yàn)及數(shù)值研究中大多忽略邊坡土體的各向異性程度及各向異性方向，然而事實(shí)上無(wú)論是黏土，砂土等邊坡土質(zhì)均存在各向異性，對(duì)于滲透矩陣[C]而言，一般表達(dá)式可以表達(dá)為：

(4)

式(4)中C11=kxcos2α+kysin2α，C22=kxsin2α+kycos2α，C12=C21=kxsinαcosα+kysinαcosα。其中，kx、ky、α根據(jù)圖2定義，kx為水平向滲透系數(shù)，ky為垂直向滲透系數(shù)，α為ky與y軸的方向夾角。當(dāng)α=0°時(shí)，[C]退化為：

(5)

式(5)是各向異性滲透矩陣，定義各向異性程度kr=kx/ky，但是各向異性不僅僅存在水平豎直滲透系數(shù)不一致的問(wèn)題，同時(shí)存在各向異性方向α的問(wèn)題。

為綜合討論邊坡不同土質(zhì)的各向異性，設(shè)置以下工況：滑坡體土質(zhì)采用黏土及砂土，各向異性程度kr=1、10、50、100,同時(shí)各向異性方位角α=0°、15°、30°、45°、60°、75°及90°。庫(kù)水位從175 m高程變化到145 m高程，下降速率為1.2 m/d，同時(shí)考慮到庫(kù)水位下降停止后的55 d，總共計(jì)算時(shí)間為80 d。計(jì)算工況如表3所示。

表3 計(jì)算工況

4 計(jì)算結(jié)果與分析

根據(jù)表3的計(jì)算工況對(duì)砂土與黏土進(jìn)行56組工況的計(jì)算，依照砂土及黏土分類分析各向異性程度kr變化對(duì)邊坡滲流穩(wěn)定的影響。

4.1 各向異性對(duì)滲流特性的影響

4.1.1 砂土

砂土邊坡不同各向異性程度kr及方向α下的浸潤(rùn)線變化如圖3所示。由圖3可見：庫(kù)水位下降停止時(shí)刻，在接近庫(kù)岸部位的浸潤(rùn)線存在上凸現(xiàn)象，即岸坡內(nèi)部的浸潤(rùn)線變化要滯后于庫(kù)區(qū)水位的變化。不同各向異性方向α對(duì)浸潤(rùn)線變化影響巨大，隨著各向異性角度α的增大，庫(kù)水位下降停止時(shí)刻(第25 d)岸坡內(nèi)部的浸潤(rùn)線高程逐漸抬高，但是增加高程卻逐漸衰減，對(duì)于α大于45°情況下浸潤(rùn)線幾乎一致。

圖3 砂土各向異性程度及方向?qū)?rùn)線變化影響

不同各向異性程度kr對(duì)浸潤(rùn)線的影響也較大。隨著各向異性程度kr的增大，浸潤(rùn)線抬高迅速，對(duì)于kr大于50的情況，浸潤(rùn)線高程幾乎一致。

4.1.2 黏土

黏土邊坡不同各向異性程度kr及方向α下的浸潤(rùn)線變化如圖4所示。由圖4可見：黏土邊坡的整體浸潤(rùn)線比砂土邊坡更高，同時(shí)，不同各向異性程度及方向下的浸潤(rùn)線差異較之砂土邊坡更小，各向異性程度kr越大，各向異性方向角α越大，浸潤(rùn)線的高程越高。

圖4 黏土各向異性程度及方向?qū)?rùn)線變化影響

4.1.3 浸潤(rùn)線滯后高程分析

通過(guò)4.1.1及4.1.2節(jié)可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是砂土還是黏土邊坡，庫(kù)水位驟降下岸坡內(nèi)部浸潤(rùn)線變化均滯后于庫(kù)岸的水位，這種滯后性會(huì)導(dǎo)致局部的滲透坡降陡增，滲流力指向坡外，加劇岸坡失穩(wěn)。因此為定量化研究這種滯后效應(yīng)，定義庫(kù)水位驟降下的浸潤(rùn)線滯后高程為圖5a中下部監(jiān)測(cè)面與庫(kù)水位驟降停止(第25 d)的浸潤(rùn)線的交點(diǎn)高程至死水位145 m高程的高度。圖5b、圖5c分別為不同滲流各向異性程度及方向下的砂土邊坡與黏土邊坡的浸潤(rùn)線滯后高程。

總體上看，隨著各向異性程度kr及方向角α的增大，砂土邊坡與黏土邊坡的浸潤(rùn)線滯后高程逐漸增大至極大值。這是因?yàn)楦飨虍愋苑较蚪铅猎龃螅瑢?duì)于kr>1的情況而言，與x軸平行方向的滲透系數(shù)越來(lái)越小，坡體內(nèi)部的水很難排滲到庫(kù)區(qū)，因此水位滯留現(xiàn)象越明顯，因此浸潤(rùn)線滯后高程越大。同時(shí)，各向異性程度kr越大，土體的豎直向的滲透系數(shù)也越小，庫(kù)水位較難下滲，因而浸潤(rùn)線滯后高程也越大。對(duì)比砂土與黏土邊坡，可以發(fā)現(xiàn)滲流各向異性特性對(duì)砂土邊坡的浸潤(rùn)線滯后高程影響巨大，僅考慮各向異性程度kr而忽略各向異性方向α情況下最大與最小浸潤(rùn)線滯后高程相差6.51%，而同時(shí)考慮各向異性程度kr及方向α情況下最大與最小浸潤(rùn)線滯后高程相差35.53%。對(duì)于黏土邊坡，滲流各向異性特性影響較小，僅考慮各向異性程度kr而忽略各向異性方向α情況下最大與最小浸潤(rùn)線滯后高程相差4.7%，而同時(shí)考慮各向異性程度kr及方向α情況下最大與最小浸潤(rùn)線滯后高程相差9.94%。

圖5 不同各向異性程度及方向砂土與 黏土邊坡的浸潤(rùn)線滯后高程

4.2 各向異性對(duì)滑坡不同位置變形的影響

4.2.1 砂土

基于孔壓-應(yīng)力耦合方法，得到了砂土不同各向異性下滑坡不同監(jiān)測(cè)面(上部監(jiān)測(cè)面、中部監(jiān)測(cè)面及下部監(jiān)測(cè)面)的水平位移分布規(guī)律，如圖6所示。

由圖6可見:庫(kù)水位驟降停止時(shí)刻不同滑坡位置的位移變化各不相同，對(duì)于上部監(jiān)測(cè)面而言，水平向位移隨高程呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律，其最大位移發(fā)生在距地表約為5 m處。而中部與下部監(jiān)測(cè)面的水平位移則是隨著高程逐漸減小。距離庫(kù)岸越近，監(jiān)測(cè)面的整體位移越大，結(jié)合4.1節(jié)分析可知，庫(kù)水位下降靠近庫(kù)岸岸坡內(nèi)部水位線滯后，對(duì)周圍土體骨架產(chǎn)生向臨空面及向下的滲流動(dòng)水壓力(動(dòng)態(tài)擴(kuò)張力)，牽引帶動(dòng)坡面土體[6-8]，因此可以判定庫(kù)水位下降坡趾最容易發(fā)生破壞。不同各向異性特性對(duì)庫(kù)水位停止時(shí)的水平位移影響較大。上部監(jiān)測(cè)面位移數(shù)值差異較小，各向異性方向角度α越大，下部監(jiān)測(cè)面的整體位移越大，但是中部監(jiān)測(cè)面的位移卻越小；各向異性程度kr越大，中部監(jiān)測(cè)面水平位移越小，而下部監(jiān)測(cè)面的水平位移越大。這可能是因?yàn)楦飨虍愋苑轿唤铅猎酱?，各向異性程度kr越大，坡趾位置的滲透坡降逐漸增大，而坡中位置的滲透坡降逐漸減小所致。

圖6 不同各向異性特性下砂土水平位移變化

4.2.2 黏土

黏土邊坡不同各向異性特性對(duì)水平位移影響規(guī)律如圖7所示。

圖7 不同各向異性特性下黏土水平位移變化

由圖7可見：不同各向異性特性對(duì)黏土邊坡的水平位移影響規(guī)律與砂土邊坡類似，但是值得注意的是，各向異性程度kr及各向異性方向α對(duì)黏土邊坡的影響比砂土邊坡影響要小，體現(xiàn)在不同各向異性程度kr及各向異性方向α下的水平位移差異較小。與砂土邊坡對(duì)比可知，黏土邊坡的上部監(jiān)測(cè)面與中部監(jiān)測(cè)面的水平位移值整體上均小于砂土邊坡，而下部監(jiān)測(cè)面的水平位移值卻大于砂土邊坡，這也是容易理解的，因?yàn)轲ね吝吰碌钠陆低蛔兗杏谄轮?，?kù)水位下降對(duì)坡中及坡頂?shù)挠绊懖淮螅鴰?kù)水位驟降不僅僅影響到砂土邊坡的坡趾，對(duì)坡中還具有一定的影響。

4.2.3 最大水平位移分析

為定量化研究不同各向異性特性下砂土與黏土邊坡不同位移的最大水平位移，對(duì)不同工況的最大水平位移進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖8所示。

圖8 不同各向異性特性下砂土與黏土的最大水平位移。

由圖8可見：不同各向異性特性對(duì)最大水平位移的影響隨監(jiān)測(cè)面位置的不同而不同。下部監(jiān)測(cè)面的位移差異最大，中部監(jiān)測(cè)面次之，而上部監(jiān)測(cè)面則最小。僅考慮各向異性程度kr但忽略各向異性方向α下砂土上部、中部及下部監(jiān)測(cè)面的差異分別為69.5%、20.7%、6.9%，黏土上部、中部及下部監(jiān)測(cè)面的差異分別為75.05%、77.2%、21.4%；同時(shí)考慮各向異性程度kr及方向α情況下砂土上部、中部及下部監(jiān)測(cè)面的差異在80.0%、94.6%、45.0%，黏土則為75.1%、87.1%、32.0%。

4.2.4 庫(kù)水位下降對(duì)邊坡的滲流穩(wěn)定性的影響

圖9是各向異性程度kr=1，各向異性方向α=0°情況下砂土邊坡的庫(kù)水位動(dòng)態(tài)變化圖。圖10顯示：在庫(kù)水位下降過(guò)程中，土體的持水性使浸潤(rùn)線的下降滯后于庫(kù)水位，因此對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面，一是坡體內(nèi)具有較高的孔隙水壓(超孔隙水壓力)且不能及時(shí)消散，形成非穩(wěn)態(tài)滲流場(chǎng)，對(duì)周圍土體骨架產(chǎn)生向臨空面及向下的滲流動(dòng)水壓力(動(dòng)態(tài)擴(kuò)張力)，同時(shí)由水頭差產(chǎn)生的靜水壓力相當(dāng)于對(duì)前緣施加了一個(gè)推力，運(yùn)動(dòng)著的地下水“拖拽”土體或土粒向滲流方向前進(jìn)，這是對(duì)邊坡穩(wěn)定的不利方面；二是庫(kù)水位在較高水平情況下庫(kù)區(qū)水壓力較高，對(duì)庫(kù)岸滑坡起到阻滑的作用，但是當(dāng)庫(kù)水位下降至低水位時(shí)，上游水壓力卸載，使得阻滑力降低，此為邊坡穩(wěn)定的不利影響；三是庫(kù)水位降低導(dǎo)致岸坡內(nèi)部的孔隙水壓力降低，土體的有效應(yīng)力及強(qiáng)度提高，此為邊坡穩(wěn)定的有利影響。綜上所述，庫(kù)區(qū)岸坡穩(wěn)定性受以上三個(gè)因素的綜合影響，其中，邊坡土質(zhì)、滲流各向異性特性則是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素。

圖9 庫(kù)水位驟降不同時(shí)刻浸潤(rùn)線變化

由本文數(shù)值模擬可知庫(kù)水位驟降下坡趾的水平位移最大，這同樣也是由于水位線“滯后”導(dǎo)致土體內(nèi)部指向坡面外的拖拽力導(dǎo)致。本文基于孔壓-應(yīng)力耦合方法得到庫(kù)水位驟降全過(guò)程的水平位移云圖(圖10a)顯示：滑坡坡趾處首先產(chǎn)生位移滑動(dòng)，隨著庫(kù)水位的進(jìn)一步下降，坡中及坡頂位移逐漸增大，可見庫(kù)水位下降滑坡破壞首先發(fā)生在坡趾。江強(qiáng)強(qiáng)等[21]對(duì)庫(kù)水位下降下的滑坡模型的室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，庫(kù)水位驟降下滑坡的坡趾處首先產(chǎn)生貫穿裂縫，隨后發(fā)生局部流滑動(dòng)最終發(fā)生滑坡前緣的整體破壞，這與本文的數(shù)值模擬的結(jié)論是一致的，從而也驗(yàn)證了本文數(shù)值模擬及孔壓-應(yīng)力耦合方法的正確與合理性。因此，在實(shí)際庫(kù)區(qū)滑坡治理工程中，應(yīng)該加強(qiáng)滑坡坡趾處的加固措施。

圖10 本文數(shù)值模擬與文獻(xiàn)[21]試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

4.3 各向異性對(duì)滑坡安全系數(shù)的影響

4.3.1 砂土

滲流各向異性對(duì)砂土邊坡的安全系數(shù)影響規(guī)律如圖11所示，由圖11可見：安全系數(shù)隨庫(kù)水位驟降呈現(xiàn)先減小后增大的規(guī)律(除α=45°情況下的kr=10及kr=100)，值得注意的一點(diǎn)是滲流各向異性特性不僅僅對(duì)邊坡的安全系數(shù)大小有影響，同時(shí)對(duì)最小安全系數(shù)的時(shí)刻具有影響。滲流各向異性角度α越大，各向異性程度kr越大，邊坡的整體安全系數(shù)越小，這與4.1節(jié)討論的庫(kù)水位下降下邊坡內(nèi)部的浸潤(rùn)線滯后效應(yīng)有關(guān)。同時(shí)，滲流各向異性角度α及各向異性程度kr的增大同時(shí)也使得邊坡最小安全系數(shù)出現(xiàn)的時(shí)刻提前，這是由于庫(kù)水位下降情況下存在三個(gè)作用過(guò)程，一個(gè)是庫(kù)岸坡面的水壓力卸載，使得岸坡阻滑力降低，此為邊坡穩(wěn)定的不利因素，一個(gè)是岸坡內(nèi)部浸潤(rùn)線滯后，導(dǎo)致水力坡降增大，此亦為不利因素，而另一個(gè)則是庫(kù)岸內(nèi)部的水位線降低，土體的有效應(yīng)力及土體強(qiáng)度升高，此為邊坡穩(wěn)定的有利因素，結(jié)合4.1.1節(jié)分析結(jié)果可知，當(dāng)滲流各向異性角度α及各向異性程度kr較小時(shí)，邊坡的排滲能力較強(qiáng)，此時(shí)庫(kù)岸坡面的水壓力卸載及水位線滯后的影響要小于庫(kù)岸內(nèi)部的水位線降低導(dǎo)致土體的有效應(yīng)力及土體強(qiáng)度升高的影響，隨著各向異性角度α及各向異性程度kr逐漸增大，邊坡的排滲能力降低，所以最小安全系數(shù)出現(xiàn)的時(shí)間逐漸滯后。

圖11 砂土滲流各向異性對(duì)安全系數(shù)的影響規(guī)律

4.3.2 黏土

滲流各向異性對(duì)黏土邊坡的安全系數(shù)影響規(guī)律如圖12所示，由圖12可見：各向異性程度及方向?qū)︷ね吝吰碌挠绊懸?guī)律與砂土邊坡類似，但是與砂土邊坡相比，滲流各向異性特性對(duì)黏土邊坡的影響更小。值得注意的是，黏土邊坡的安全系數(shù)整體上要比砂土邊坡更低，這也是由于黏土邊坡庫(kù)水位下降時(shí)的浸潤(rùn)線滯后效應(yīng)更加明顯導(dǎo)致。

圖12 黏土滲流各向異性對(duì)安全系數(shù)的影響規(guī)律

4.3.3 最小安全系數(shù)

滲流各向異性對(duì)砂土與黏土邊坡的最小安全系數(shù)影響規(guī)律(圖13)顯示：隨著各向異性程度kr及各向異性方向α的增大，最小安全系數(shù)逐漸走向最低。值得注意的是，黏土邊坡在庫(kù)水位驟降下的整體最小安全系數(shù)要小于砂土邊坡。僅考慮各向異性程度kr但忽略各向異性方向α下砂土邊坡的最小安全系數(shù)相差2.72%，黏土邊坡則相差9.29%，而綜合考慮各向異性程度kr及各向異性方向α砂土邊坡的最小安全系數(shù)相差11.58%，而黏土邊坡則為12.31%。

圖13 砂土與黏土邊坡的最小安全系數(shù)

5 結(jié)論

本文基于孔壓-應(yīng)力耦合模型，以三峽庫(kù)區(qū)蔡坡堆積體為例，同時(shí)考慮到砂土質(zhì)與黏土質(zhì)邊坡的各向異性程度kr及各向異性方向α的影響，對(duì)庫(kù)水位下降下邊坡的滲流及穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了以下結(jié)論：

(1)各向異性程度kr及其方向α的增大降低了滑坡土體的排滲能力，在庫(kù)水位下降過(guò)程中岸坡內(nèi)部的浸潤(rùn)線出現(xiàn)“滯后”效應(yīng)，使得邊坡內(nèi)部孔壓較高，位移增大及安全系數(shù)降低。

(2)各向異性程度kr及方位角α越大，浸潤(rùn)線滯后高程、最大水平位移增大，最小安全系數(shù)的值也越大，砂土邊坡的浸潤(rùn)線滯后程度要小于黏土邊坡，但是最大水平位移和最小安全系數(shù)要大于黏土邊坡。

(3)對(duì)于砂土邊坡而言，僅考慮各向異性程度kr與同時(shí)考慮各向異性程度kr及方向α下的差異較大，而對(duì)于黏土邊坡兩者差異較小。因此對(duì)于滲透系數(shù)較大的砂土邊坡而言，必須全面考慮各向異性程度kr及其方向α的影響，但是對(duì)于滲透系數(shù)較小的黏土邊坡而言，可以適當(dāng)忽略各向異性方向α以簡(jiǎn)化計(jì)算。