降雨對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響分析

■劉亞龍（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊廣東江門529000）

降雨對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響分析

■劉亞龍
（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊廣東江門529000）

降雨是影響邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的主要因素，分析降雨對邊坡土體的物理力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生的影響。通過實際的試驗數(shù)據(jù)對其進行分析研究，揭示了邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)受降雨影響的特征，提出常規(guī)邊坡穩(wěn)定性計算中降雨的影響。

降雨穩(wěn)定性邊坡飽和土變形破壞數(shù)值分析

1　前言

近年來，我國大多數(shù)滑坡都是由于降雨下滲，引起邊坡巖土體物理力學(xué)性質(zhì)變化從而使邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)增大而引發(fā)滑坡。2014年貴州、福建、四川等地區(qū)因暴雨引起大量地區(qū)發(fā)生滑坡。2014年8月27日貴州省黔南州福泉市道坪鎮(zhèn)英坪村小壩組因暴雨發(fā)生了一起山體滑坡，導(dǎo)致兩個村民小組房屋被掩埋。8月26日陜西橫山發(fā)生山體滑坡事故。2013年1月11日云南省昭通市鎮(zhèn)雄縣趙家溝村因山體滑坡被掩埋。以上事例充分說明了暴雨對邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)造成一定性的影響。

邊坡土體因受降雨的影響會發(fā)生明顯和迅速的變化，促進邊坡變形的發(fā)生發(fā)展，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)破壞，常規(guī)的邊坡穩(wěn)定性分析無法反映這種因素。所以，降雨是影響邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的重要因素。

2　降雨對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響

降雨對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響是多方面的，對于一般的邊坡主要表現(xiàn)為：降雨過程中，對邊坡的沖刷作用；雨水下滲進入巖土體導(dǎo)致巖土體飽和，容重增大，巖土體的抗剪強度降低。一些特殊的坡體，裂隙水壓力、地下水位上升產(chǎn)生的浮托力及坡腳的侵蝕或挖方可能產(chǎn)生邊坡滑動的主要因素。

2.1降雨對邊坡土體抗剪強度的影響

試驗表明，含水量對粘性土的抗剪強度影響非常大，非飽和土強度如何考慮降雨作用影響土的抗剪強度，由于土的有效應(yīng)力原理的研究和發(fā)展，人們認識到只有有效應(yīng)力的變化才能引起土體強度的變化，并提出相應(yīng)的抗剪強度公式為：

σ為土體剪切破裂面上的有效法向應(yīng)力，μ為土中的超靜孔隙水壓，c為土的有效粘聚力，φ為土的有效內(nèi)摩擦角，μa為孔隙氣壓力，μw為孔隙水壓力。

利用公式（1）可以分析邊坡土體隨降雨入滲會減小。通常情況下，在飽和土的孔隙中，既有水，又有氣?？紫稓鈮毫ν笥诳紫端畨毫?。當降雨時，土的飽和度會增大，孔隙水壓力接近孔隙氣壓力，土的抗剪強度也隨之下降，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)發(fā)生變化。

2.2降雨對邊坡容重的影響

在長期降雨的情況下，邊坡土體含水量會逐漸增加，對于那些土體松散的破體，降雨會迅速滲入到土體中，增加土體的容重。在邊坡穩(wěn)定性計算中，容重增加會增加滑動力，致使滑動力矩增加。最終會使邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)降低，從而邊坡發(fā)生破壞。

2.3降雨對地下水的影響

地下水對巖土體產(chǎn)生物理作用主要表現(xiàn)為潤滑作用、泥化作用以及結(jié)合水的強化作用等。地下水的潤滑作用使巖土體的內(nèi)摩擦角減小，結(jié)構(gòu)面中的充填物隨含水量的變化，發(fā)生從固態(tài)向塑態(tài)直至液態(tài)轉(zhuǎn)化的弱化效應(yīng)，使得滑帶的力學(xué)性質(zhì)降低，粘聚力和摩擦力減小。對邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)產(chǎn)生不利的影響。

3　降雨對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)影響的數(shù)值計算分析

為了進一不研究降雨對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響，現(xiàn)以江門市江海區(qū)滘頭樽山地質(zhì)災(zāi)害點為例進行數(shù)值計算分析。

3.1地質(zhì)災(zāi)害點的基本特征

地質(zhì)災(zāi)害點因人工開挖形成總體走向呈南北—東西—南北的邊坡，邊坡總長約330m，坡角一般在40°～70°，坡腳高程（1985國家高程基準）一般在+7.35 m～+15.02m，坡頂高程為+13.17～+25.72m。坡高一般為4.0m～18.0m。主要巖土組成為強風(fēng)化變質(zhì)砂巖，上部見薄層殘坡積土。

3.2計算方法及計算數(shù)據(jù)

根據(jù)野外勘察資料及邊坡的基本特征，選去改邊坡的1～4斷面進行計算，本次計算是采用北京理正軟件設(shè)計研究院的《邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)》的圓弧滑動法（簡化Bishop法），對邊坡分別采取天然狀態(tài)（工況一）和連降暴雨（工況二），進行計算。工況一：評價區(qū)地下水位均位于潛在滑動面以下，自重計算取天然重度，抗滑力計算取統(tǒng)計天然粘聚力和內(nèi)摩擦角；工況二：邊坡上部因降雨入滲而處于飽水狀態(tài)，上部土體自重計算取飽和重度，抗滑力計算取飽和粘聚力和內(nèi)摩擦角，下部土體計算參數(shù)按天然狀態(tài)取值。

表1　邊坡穩(wěn)定性計算參數(shù)選用表

3.3計算結(jié)果及分析

計算選取表1計算參數(shù)對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)進行計算，計算結(jié)果見表2：

表2　邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)計算成果表

通過計算，天然狀態(tài)下，斷面均處于穩(wěn)定狀態(tài)，當連場暴雨使淺部巖土體飽和后，邊坡穩(wěn)定性急劇下降，從而揭示了降雨對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)影響程度。

4　結(jié)論

綜上所述，降雨對邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的影響是明顯的。隨著降雨量的增大，邊坡土體的抗剪強度減小、容重增大，最終邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)降低，使邊坡發(fā)生破壞。限于目前的研究深度，未考慮降雨隨邊坡蠕變的動態(tài)變化，所以計算結(jié)果所反映的邊坡活動情況可能小于邊坡的實際情況，故這方面的內(nèi)容需做進一步的研究。

[1]《土力學(xué)》中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]中華人民共和國國家標準，《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版），中國建筑工業(yè)出版社2009年.

[3]中華人民共和國國家標準，《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013），中國建筑工業(yè)出版社2014年.

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-331-2