降雨入滲對(duì)高填方路堤變形及穩(wěn)定性的影響分析

白宏海

【摘 要】為了分析降雨入滲對(duì)高填方路堤變形及穩(wěn)定性的影響，本文通過(guò)數(shù)值模擬軟件，對(duì)不同降雨強(qiáng)度下的高填方路堤進(jìn)行沉降及穩(wěn)定性分析。得出的結(jié)論：隨著降雨時(shí)間的持續(xù)填方路堤的沉降值逐漸增大，并且降雨強(qiáng)度越大路堤的沉降值也就越大，當(dāng)降雨停止后路堤的沉降值基本保持不變；在降雨過(guò)程中，高填方路堤的穩(wěn)定性不斷下降，并且相同的降雨時(shí)間條件下，降雨強(qiáng)度越大其路堤的穩(wěn)定性越低，同時(shí)，降雨停止后，路堤穩(wěn)定性迅速的上升。

【關(guān)鍵詞】降雨入滲；高填方路堤；沉降值；路堤穩(wěn)定性

0 前言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)步伐也在持續(xù)的加快，同時(shí)由于高速公路對(duì)促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有舉足輕重的地位，因此國(guó)家大力發(fā)展高速公路建設(shè)。伴隨著高速公路的建設(shè)，眾多工程問(wèn)題逐步的顯現(xiàn)，其中降雨條件下引起的邊坡沉降及失穩(wěn)破壞問(wèn)題尤為嚴(yán)重。益婁高速位于南方多雨山區(qū)，該項(xiàng)目起點(diǎn)位于益陽(yáng)桃江縣，終點(diǎn)到達(dá)婁底雙峰縣檀樹(shù)沖。沿線(xiàn)地質(zhì)條件復(fù)雜，多為碎石土及強(qiáng)風(fēng)化砂紙板巖，在工程建設(shè)中將上述巖土作為填筑材料修筑路堤，沿線(xiàn)出現(xiàn)大量的高填方路堤，其填筑高度達(dá)12m。這類(lèi)高填方路堤在降雨條件出現(xiàn)一定的沉降變形甚至失穩(wěn)破壞。

目前，針對(duì)降雨條件下，邊坡穩(wěn)定性以及變形的研究較多，例如：周家文[1]認(rèn)為邊坡的降雨入滲對(duì)于邊坡最危險(xiǎn)滑動(dòng)面以及邊坡安全系數(shù)的影響至關(guān)重要；朱偉[2]認(rèn)為對(duì)于土質(zhì)邊坡而言，降雨過(guò)程中其雨水的入滲量對(duì)邊坡穩(wěn)定性起到很重要的作用；陳曉斌[3]通過(guò)對(duì)粗粒土邊坡在降雨條件下變形及穩(wěn)定性分析，得出隨著雨水入滲深度的增加其邊坡的沉降變形不斷增加，而邊坡的穩(wěn)定性不斷地下降。針對(duì)上述研究可以得出，現(xiàn)階段針對(duì)高填方路堤邊坡在降雨條件下的變形以及穩(wěn)定性的研究較少。因此本文針對(duì)益婁高速某高填方路堤進(jìn)行研究，分析在不同降雨強(qiáng)度條件下路堤的豎直沉降分布特征以及穩(wěn)定性的變化規(guī)律，本論文的研究成果，對(duì)降雨條件下高填方路堤邊坡支護(hù)與排水，具有一定的指導(dǎo)意義。

2 計(jì)算結(jié)果分析

圖2為不同降雨強(qiáng)度下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向沉降值隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。如圖所示：降雨持續(xù)8h時(shí)，三種降雨強(qiáng)度下監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的沉降值非常小且大小基本相同，當(dāng)降雨超過(guò)8h時(shí)，降雨強(qiáng)度越大監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的沉降值也就越大，并且在降雨持續(xù)時(shí)間24h后，監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的沉降值迅速的增大；監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降值隨著降雨時(shí)間的持續(xù)而變大，并在48h降雨停止后，監(jiān)測(cè)點(diǎn)處沉降值大小基本保持不變，降雨強(qiáng)度越大其最終的沉降值越大。

造成上述現(xiàn)象的原因是：降雨開(kāi)始階段，由于雨水的滲入量較低，引起土體體積含水率升高的范圍較小，對(duì)路堤監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降值影響較?。浑S著降雨時(shí)間的持續(xù)，雨水大量的進(jìn)入邊坡土體內(nèi)部，造成土體體體積含水率的大范圍的升高，增加了路堤邊坡自身重量，同時(shí)土體體積含水率的升高，造成土顆粒軟化變形，因此導(dǎo)致監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的沉降值迅速增大；降雨停止后，由于路堤邊坡內(nèi)部雨水與坡體外部存在水頭差，引起雨水的迅速消散，路堤邊坡土體提及含水率迅速降低，因此監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降值大小基本不變。

圖3為不同降雨強(qiáng)度下，高填方路堤安全系數(shù)隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。如圖3所示：隨著降雨時(shí)間的持續(xù)，高填方路堤的穩(wěn)定性不斷下降，并在降雨持續(xù)時(shí)間為48h時(shí)，穩(wěn)定性降到最低；相同的降雨時(shí)間條件下，降雨強(qiáng)度越大其路堤的穩(wěn)定性越低；在降雨停止后，路堤邊坡穩(wěn)定性迅速的上升。造成上述現(xiàn)象的原因是：降雨導(dǎo)致邊坡土體體積含水率升高、孔隙水壓力增大，導(dǎo)致邊坡土體抗剪強(qiáng)度能降低，引起邊坡穩(wěn)定性下降；同時(shí)，雨水的入滲還會(huì)引起土體容重增加，導(dǎo)致邊坡的下滑力增加，也引起邊坡穩(wěn)定性降低；當(dāng)降雨停止后，路堤內(nèi)部土體的雨水迅速消散，從而引起路堤穩(wěn)定性迅速的回升。

3 結(jié)論

1）降雨初期，路堤邊坡的沉降值變化較小，隨著降雨的持續(xù)路堤的沉降值迅速增大，并且降雨強(qiáng)度越大路堤的沉降值也就越大，當(dāng)降雨停止后路堤的沉降值基本保持不變。

2）隨著降雨時(shí)間的持續(xù)，高填方路堤邊坡的穩(wěn)定性不斷下降，并在降雨持續(xù)時(shí)間為48h時(shí)，穩(wěn)定性降到最低；相同的降雨時(shí)間條件下，降雨強(qiáng)度越大其路堤邊坡的穩(wěn)定性越低；在降雨停止后，路堤邊坡穩(wěn)定性迅速的上升。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周家文，徐衛(wèi)亞，鄧俊曄，劉興寧.降雨入滲條件下邊坡的穩(wěn)定性分析[J].水利學(xué)報(bào)，2008，36（9）：1066-1073.

[2]朱偉，陳學(xué)東，鐘小春.降雨入滲規(guī)律的實(shí)測(cè)與分析[J].巖土力學(xué)，2006，41（11）：1873-1879.

[3]陳曉斌，徐望國(guó)，劉小平.降雨入滲對(duì)粗粒土路堤變形與穩(wěn)定性的影響[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，46（3）：765-771.

[4]田東方，鄭宏，劉德富.考慮徑流影響的滑坡降雨入滲二維有限元模擬及應(yīng)用[J].巖土力學(xué)，2016，56（4）：1179-1186.

[責(zé)任編輯：田吉捷]