淺談強(qiáng)降雨作用下的邊坡穩(wěn)定

張 坤，趙金雙，張同軍，王建博

(1.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司工程勘察院，吉林 長(zhǎng)春 130062;2.遼寧省清源市水務(wù)局，遼寧 清源113300)

淺談強(qiáng)降雨作用下的邊坡穩(wěn)定

張 坤1，趙金雙1，張同軍2，王建博1

(1.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司工程勘察院，吉林 長(zhǎng)春 130062;2.遼寧省清源市水務(wù)局，遼寧 清源113300)

邊坡穩(wěn)定性分析一直是巖土工程中重要的研究課題，在巖土工程或土木工程領(lǐng)域占據(jù)相當(dāng)重要的地位?；率且环N嚴(yán)重的巖土體失穩(wěn)現(xiàn)象，降雨原因引起的滑坡稱為降雨型滑坡。以丹東至通化高速公路滑坡體的穩(wěn)定分析為例，根據(jù)該地區(qū)工程地質(zhì)特點(diǎn)，采用了折線滑動(dòng)法，并在此基礎(chǔ)上考慮水的作用力。結(jié)果證實(shí)了降雨(尤其是大量的降雨或暴雨)無疑是觸發(fā)滑坡的最主要的因素之一。

降雨;邊坡穩(wěn)定分析;折線滑動(dòng)法

降雨尤其是暴雨誘發(fā)滑坡一直是滑坡穩(wěn)定研究的一個(gè)難點(diǎn)。降雨對(duì)滑坡的觸發(fā)作用主要體現(xiàn)在:在降雨過程中，地表水進(jìn)入巖土體增加了坡體的自重，增大了孔隙水壓力，使處于極限平衡狀態(tài)的坡體產(chǎn)生滑動(dòng);降雨由地表進(jìn)入地下，轉(zhuǎn)變成為地下水，浸泡軟化滑動(dòng)面，降低了坡體的抗剪強(qiáng)度;坡體多次的干濕交替變化導(dǎo)致巖土體開裂，產(chǎn)生大量的節(jié)理裂隙。研究表明，在具備了滑坡的地勢(shì)和地質(zhì)條件時(shí)，降雨在很大程度上是滑坡發(fā)生的最主要激發(fā)因素。

由于滑坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和組成滑坡巖土體物質(zhì)的不同，造成滑坡破壞具有不同模式。所以，需要根據(jù)不同的滑坡破壞模式選擇不同的計(jì)算方法來分析滑坡穩(wěn)定性。

然而，目前降雨誘發(fā)滑坡機(jī)理的研究主要局限于定性的或試驗(yàn)基礎(chǔ)上的分析描述，缺乏定量的研究。本文僅以丹東至通化高速公路K377+230～K377+520挖方段滑坡體的穩(wěn)定分析為例，取典型斷面，采用折線滑動(dòng)法，并在折線滑動(dòng)法基礎(chǔ)上，考慮正常地下水位與降雨期間水位上升兩種情況下邊坡的穩(wěn)定分析。

2 工程地質(zhì)條件分析

工程區(qū)位于吉林省南部，通化縣二密鎮(zhèn)的東南側(cè)，為典型的切割剝蝕低山地形，山地下部為河谷地貌。山地多為天然的次生林及人工林。山體雄厚，山頂高出路基242 m，地形上出現(xiàn)中部平緩，上、下部相對(duì)較陡，有利于發(fā)育滑坡的地貌形態(tài)?；律襟w呈北北東～南南西分布，其南北兩側(cè)分別被豬圈溝和二密河切割。巖層走向基本平行山坡，傾向坡外，因上部巖體破碎，地下水位較低。

起坡線以上的覆蓋層巖性為碎石混合土，厚度1.00～1.62 m。觸探表明呈中密狀態(tài)，但在土體裂縫內(nèi)發(fā)現(xiàn)碎塊石與土體之間有架空現(xiàn)象，使地表水入滲形成通道。邊坡開挖揭露邊坡上的碎石混合土、風(fēng)化破碎巖石隨著蠕滑，致使堆積碎塊石局部夾土，最大厚度3.75 m，結(jié)構(gòu)松散。

巖體受到滑動(dòng)或錯(cuò)動(dòng)，形成軟弱夾層，組成為主要為泥夾少量角礫。其上部巖石破碎，下部為中等風(fēng)化巖石。修建高速公路開挖路基，使滑坡體失去支撐，產(chǎn)生牽引式滑坡，目前屬于擠壓－初滑階段。自2009年6月路基開挖至463 m左右，發(fā)現(xiàn)巖土塌滑，隨著時(shí)間的推移，裂縫逐漸增多、拉長(zhǎng)，并向山體上部發(fā)展，至今仍未停止發(fā)展。

3 監(jiān)測(cè)資料整理與分析

監(jiān)測(cè)工作有由施工單位負(fù)責(zé)進(jìn)行，地表設(shè)置了20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，依據(jù)提供5月28日－6月7日部分資料，分析如下:

1)1、2監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于右側(cè)邊坡，平面位置變化 0.008(0.001)～0.006(0.005)m，高程變化 －0.006(－0.003)～0.001(0.000)m。

2)3－7監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于路基中心附近，平面位置變化0.004(0.022)～0.004(0.195)m，高程變化 － 0.001(0.010)～0.004(0.088)m。

3)8－12監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于一級(jí)馬道，平面位置變化0.005(0.037)～0.011(0.471)m，高程變化 －0.009(0.001)～－ 0.025(0.000)m。

4)13－18監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于二級(jí)馬道，平面位置變化0.001(0.018)～ 0.025(0.179)m，高程變化 0.001(0.018)～－ 0.008(0.003)m。

5)19－20監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于起坡線上，平面位置變化0.006(0.011)～ 0.024(0.064)m，高程變化 0.009(0.015)～0.008(0.024)m。

4 滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算

圖1

選用參數(shù):

容重 浮容重 飽和容重 摩擦系數(shù)f粘聚力c(Kpa)碎石土19 10.4 20.4凝灰?guī)r 26.1 16.2 26.2 0.170(破碎) 10夾層19.4 10.7 20.7 0.141 6

基本數(shù)據(jù):

巖土體 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥底滑面長(zhǎng)度L(m)4.92 19.00 34.79 30.92 31.18 6.83滑動(dòng)面與水平面64.2° 10.4° 6.0° 11.5° 17.3° 2.5°夾角α滑動(dòng)面與水流61.3° 4.2° 6.1° 0.7° 4.8° 10.1°作用力夾角β

將剖面中滑動(dòng)面以上巖土體按底滑面角度自上而下分為6塊，考慮每個(gè)巖土體的地下水影響。巖體⑥處坑槽見緩慢流動(dòng)的地下水，所以在計(jì)算中考慮動(dòng)水壓力的作用，計(jì)算數(shù)值如下:

巖土體 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥重力 G 76.67 1 514.04 5 041.43 5 919.99 5 621.75 607.26動(dòng)水壓力0.708 56.94 181.99 39.9 119.21 39.55作用ω靜水壓力13.45 95.00 173.95 154.6 150.90 34.15作用P

第一塊巖土體①:

第二塊巖土體②:

第三塊巖土體③:

第四塊巖土體④:

第五塊巖土體⑤:

第六塊巖土體⑥:

傳遞系數(shù):

穩(wěn)定系數(shù):

暴雨期間上升水位滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算:

由于滑坡體存在裂隙，假設(shè)降雨期間地下水位上升2 m，同上分析，求得此時(shí)穩(wěn)定系數(shù)

當(dāng)暴雨期間，假設(shè)裂隙中充滿水，巖土體瞬時(shí)孔隙水壓力增大，巖土為飽水狀態(tài)，此時(shí)求得穩(wěn)定系數(shù)

5 結(jié)語

通過計(jì)算表明，隨著降雨增多，滑坡體含水率增大，強(qiáng)度降低，造成邊坡穩(wěn)定系數(shù)下降。

根據(jù)監(jiān)測(cè)資料的分析與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，證明滑坡已處于初滑階段。由于滑坡體存在裂隙，降雨誘導(dǎo)滑坡的可能性加大，所以建議清除邊坡上的堆渣，進(jìn)行素描，噴混凝土，系統(tǒng)錨桿，局部掛網(wǎng)，設(shè)置排水孔。對(duì)軟弱夾層和斷層應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)。對(duì)Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)界線根據(jù)邊坡情況可做適當(dāng)調(diào)整。對(duì)于右側(cè)邊坡建議噴混凝土，防止地表水滲入坡內(nèi)。

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1004－1184(2012)04－0191－02

2012－03－13

張坤(1985－)，女，遼寧本溪人，助理工程師 ，主要從事地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)方面工作。