庫水位波動及降雨作用下巫峽干井子滑坡流-固耦合特征及穩(wěn)定性分析

梁 鑫，殷坤龍，陳麗霞，康 璇，楊永剛，張 亮

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢,430074；2. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地空學(xué)院，湖北 武漢,430074； 3.重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局南江水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，重慶,401121)

0 引言

三峽庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖性組成多樣，蓄水前即是滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)區(qū)[1]。蓄水后庫水位在175～145 m間周期性波動，深刻改變了庫岸斜坡體的賦存條件，原有河谷地貌受庫水侵蝕作用不斷重塑[2]，大量古滑坡、不穩(wěn)定斜坡變形破壞[3-5]。特別是巫峽口—神女峰一帶的高陡峽谷區(qū)，全長12 km的庫岸段分布有14處滑坡和16個不穩(wěn)定斜坡[6-8]，對人民生命財產(chǎn)、碼頭及航運(yùn)安全造成極大威脅。因此，研究峽谷區(qū)典型堆積體滑坡的變形破壞特征和穩(wěn)定性變化規(guī)律十分必要。

已有研究表明，庫水位波動和降雨是三峽庫區(qū)滑坡發(fā)生的主要誘因[9]。堆積體滑坡在庫水浸泡下，巖土體物理力學(xué)性質(zhì)不斷惡化[10-11]，受庫水浮托力和坡體內(nèi)滲透力的影響，滑坡穩(wěn)定性不斷改變[12-13]。降雨使滑坡淺層土體迅速飽和后順坡面徑流排泄，沖刷地表松散堆積物；另一方面，降雨滲透到坡體內(nèi)導(dǎo)致滲流場變化，部分巖土體含水率增大基質(zhì)吸力降低，土體抗剪強(qiáng)度減小[14]。分析庫水位耦合降雨條件下的滑坡滲流場特征和穩(wěn)定性變化規(guī)律，是研究水庫蓄水運(yùn)行對庫岸堆積體滑坡穩(wěn)定性影響的重要內(nèi)容。張夏冉等[15]以重慶萬州下坪滑坡為例，將暫態(tài)孔隙水壓力分布應(yīng)用到滑坡極限平衡分析中，得到了滑坡在不同庫水位降速、不同降雨量以及不同降雨時長下的穩(wěn)定性系數(shù)和破壞概率。李俊業(yè)等[16]以重慶奉節(jié)鶴峰鄉(xiāng)場鎮(zhèn)滑坡為例，通過計算降雨聯(lián)合庫水位作用下的滑坡瞬態(tài)穩(wěn)定性系數(shù)，研究了降雨邊坡穩(wěn)定性影響的滯后效應(yīng)。

滑坡是復(fù)雜的多相系統(tǒng)，內(nèi)部滲流場和應(yīng)力場相互作用、相互影響[17-18]：周期性降雨和庫水循環(huán)作用使滑體外部靜水壓力以及內(nèi)部滲透力不斷變化，導(dǎo)致孔隙水壓力不斷改變，相應(yīng)的土體的應(yīng)力狀態(tài)也在變化；土骨架受力變形后結(jié)構(gòu)和孔隙大小調(diào)整，反之影響土體的滲透系數(shù)和滲流場。MANDEL[19]在計算飽和多孔介質(zhì)滲流固結(jié)問題時發(fā)現(xiàn)，固結(jié)初期多孔介質(zhì)受擠壓體積變小，但因其所受總應(yīng)力保持不變，孔隙水壓力不會消散反而略有增高，這一現(xiàn)象說明多孔介質(zhì)滲流場與應(yīng)力場間存在相互作用。因此，庫岸滑坡除研究庫水位及降雨作用下穩(wěn)定性的變化規(guī)律外，更應(yīng)關(guān)注滑坡滲流場及應(yīng)力場相互作用下的流-固耦合特征。

巫山峽谷段堆積體斜坡地形陡峻，涉水比例小，且?guī)r土體結(jié)構(gòu)松散，碎塊石含量高。在庫水位和降雨作用下，極易發(fā)生變形破壞。本文以三峽庫區(qū)巫峽段干井子滑坡為研究對象，基于野外實際調(diào)查和專業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)值模擬分析，研究滑坡在庫水位波動及降雨條件下的流-固耦合特性及穩(wěn)定性變化規(guī)律，總結(jié)滑坡的時-空變形特征。結(jié)論對庫區(qū)具有類似地質(zhì)條件的堆積體滑坡的監(jiān)測預(yù)警和防治工作有一定的參考意義。

1 滑坡基本特征

1.1 滑坡概況

干井子滑坡位于重慶市巫山縣跳石村，地理坐標(biāo)東經(jīng)109°57′37.06″，北緯31°03′40.42″?；挛挥谖讔{右岸，前緣涉水，剪出口高程135 m，后緣高程395 m?；缕矫娉省癠”形，主滑方向約350°，前、中部基本等寬，長約440 m，寬約220 m，面積約9.68×104m2，厚度20～25 m，體積約2.00×106m3。右前部發(fā)育強(qiáng)變形區(qū)，平面呈圈椅狀，長約170 m，寬約100 m，面積約1.70×104m2，厚約12 m，體積約2.0×105m3。經(jīng)勘查，滑坡有兩個潛在次級滑坡Ⅰ、Ⅱ(圖1)。

圖1 干井子滑坡平面示意圖Fig.1 Geomorphic map of Ganjingzi Landslide

1.2 滑坡地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)長江橫穿望霞背斜形成“V”字形淺-中切割河谷地貌?；碌匦胃叱?35～395 m，相對高差260 m；地形坡度25°～40°?；率堑湫偷摹巴?巖”二元結(jié)構(gòu)，滑體為第四系崩-坡積碎塊石土，碎塊石主要成分為頁巖、灰?guī)r，間隙填充粉質(zhì)黏土等，物質(zhì)成分差異大。部分位置有砂層透鏡體，為斜坡形成時期原巖風(fēng)化成砂后隨地表水在坡面運(yùn)移，在地勢低洼處沉積后被再次覆蓋形成?；矠橹玖粝抵薪y(tǒng)羅惹坪組二段(S2lr2)頁巖、灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀352°∠28°?；鏋椤巴?巖”接觸面，鉆探巖芯可見接觸面風(fēng)化跡象(圖2、圖3)。

干井子滑坡位于望霞背斜核部，白鶴坪滑坡右前緣，屬于庫區(qū)堆積體滑坡前緣局部再次復(fù)活?；碌靥帢?gòu)造活動強(qiáng)烈的高陡峽谷區(qū)，臨空坡度陡，坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散、碎塊石含量高，底部基巖面陡直且傾向長江，此類岸坡結(jié)構(gòu)受降雨和庫水位影響極易發(fā)生滑動。

圖2 干井子滑坡工程地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geological profile of Ganjingzi Landslide

圖3 滑坡土-巖接觸面處強(qiáng)風(fēng)化頁巖Fig.3 Strong weathered shale in the soil-rock contact surface

2 滑坡變形特征及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2.1 宏觀變形

2007年8月，三峽水庫首次高水位運(yùn)行后滑坡中前部出現(xiàn)局部下挫和裂縫，此后每年6～9月滑坡均有不同程度的變形和破壞。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)強(qiáng)變形區(qū)前部有700 m3堆積物滑入長江，后部發(fā)育弧形裂縫并伴有局部下挫，最大裂縫長約50 m，下挫約23 cm(圖4a)。滑坡中部可見多組羽狀剪裂縫，滑坡后部發(fā)育多條弧形展布裂縫，裂縫多呈臺階狀分布?；潞蟊谡w下挫約2.6 m，裂縫長約300 m(圖4b)。

2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

干井子滑坡專業(yè)監(jiān)測包括地下水位、深部測斜和GPS位移三類(圖1)。滑坡堆積層為弱含水層，僅前緣受長江補(bǔ)給存在地下水位，監(jiān)測結(jié)果顯示其變化與庫水位保持一致，具有較好的協(xié)同性；滑體其余部分無穩(wěn)定的地下水賦存。深部測斜顯示滑體后部在3～13 m變形較大，前中部則沿基巖面發(fā)生滑動。

滑坡在汛期變形較大，對降雨和庫水位波動響應(yīng)明顯(圖5)：(1)由于滑坡涉水比例小，對庫水位的響應(yīng)表現(xiàn)出明顯的空間差異性。庫水位下降時，滑坡前部變形明顯，中后部基本不變。如2017.5.24～2017.6.3庫水位由150.85 m下降至145.85 m，平均日降幅0.46 m，期間基本無降雨，GPS04/06日均位移量為0.54 mm/d和0.55 mm/d，GPS09無明顯變化。(2)滑坡臨空坡度大，坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，受強(qiáng)降雨沖刷，滑坡中后部淺表層變形明顯。如2016.6.24單日降雨量達(dá)164.8 mm，各位移監(jiān)測點在隨后5～10天內(nèi)持續(xù)變形，GPS11變形最大為42.68 mm/d，GPS04/06/09日均位移量分別為0.38 mm/d、1.46 mm/d、2.44 mm/d。

圖5 滑坡累計水平位移與降雨量和庫水位關(guān)系圖Fig.5 The correlation curves of accumulative displacement, reservoir level and rainfall

3 流-固耦合計算模型

結(jié)合滑坡宏觀變形特征和監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可知，汛期降雨和庫水位下降是滑坡復(fù)活和變形的誘因。本文采用有限元軟件Geo-studio，分析兩者對干井子滑坡滲流、穩(wěn)定性及變形的影響。

3.1 計算原理

各向異性堆積體滑坡的二維瞬態(tài)飽和-非飽和滲流服從達(dá)西定律，控制方程為：

(1)

式中：h——水頭;

kx，ky——水平和垂直方向的滲透系數(shù);

ρw——水的密度。

g——重力加速度。

mw為比水容量，定義為體積含水量θw對基吸力(ua-uw)偏導(dǎo)數(shù)的負(fù)值，即：

(2)

Geo-studio中的Seep模塊通過離散滲流時間和求解空間，將Richard方程和邊界條件聯(lián)立，求解各節(jié)點的水頭和孔隙水壓力，以便進(jìn)行后續(xù)的耦合分析。Slope模塊計算時考慮各節(jié)點孔隙水壓力的影響，土體強(qiáng)度準(zhǔn)則采用Fredlund和Morgenstern提出的雙應(yīng)變理論[20]，該理論引入吸力內(nèi)摩擦角φb表征基質(zhì)吸力對土體抗剪強(qiáng)度的影響，將正應(yīng)力與基質(zhì)吸力作為變量考慮，形式如下：

τf=c′+(σn-ua)tanφ′+(σa-uw)tanφb

(3)

式中：τf——土體抗剪強(qiáng)度；

c′——有效黏聚力；

(σn-ua)——破壞面上的凈法向應(yīng)力；

(σa-uw)——破壞面上的基質(zhì)吸力；

φ′——有效內(nèi)摩擦角；

φb——吸力內(nèi)摩擦角；

ua，uw——分別為孔隙氣壓力和孔隙水壓力；

σn——條塊底面法向正應(yīng)力。

Slope模塊計算采用極限平衡法中的M-P法，該方法將Seep模塊得到的孔隙水壓力作為節(jié)點平衡力，考慮條間剪力與法向力，滿足力的平衡及力矩平衡，形式如下：

En(Fs,λ)=0

(4)

(5)

y=Ax+B

(6)

式中，En——法向條間力；

Fs——安全系數(shù)；

Mn——條塊側(cè)面力矩;

n——條塊數(shù)；

X——切向條間力；

E——法向力；

λ，A，B——均為任意常數(shù)。

3.2 模型建立

根據(jù)滑坡Ⅰ-Ⅰ′剖面建立二維計算模型(圖6)，滑體設(shè)置為粉質(zhì)黏土夾碎塊石，基巖為不滑動層。滑體與基巖的物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場大重度試驗、室內(nèi)試驗，結(jié)合工程類比法確定(表2)?；w前緣173 m及以下涉水區(qū)域設(shè)置為變水頭邊界，水位根據(jù)庫水位高程確定；坡體表面為降雨入滲邊界；土-巖接觸面為隔水邊界。此外，為觀察滑坡滲流場的變化情況，在坡體上設(shè)置6個觀測點。非飽和滲流計算中初始條件對邊坡穩(wěn)定性影響很大[21]，因此本文以經(jīng)歷2014～2016年三年降雨和庫水位波動后的初始滲流場為基礎(chǔ)進(jìn)行后續(xù)計算。

圖6 干井子滑坡計算模型Fig.6 The numerical model of Ganjingzi landslide

物質(zhì)重度γ/ (kN·m-3)內(nèi)聚力c/kPa內(nèi)摩擦角φ/(°)天然飽和均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差滲透系數(shù)k/(m·s-1)飽和體積含水量ω/%彈性模量E/Pa泊松比v滑體22.4023.618.52.129.83.171.2×10-50.433.2×1060.33基巖26.1026.2//////1.6×1090.49

3.3 計算工況

模擬工況主要考慮庫水位周期性波動、庫水位下降速度和降雨對滑坡的影響(表3)。水庫周期性運(yùn)行水位根據(jù)實際庫水位確定(式7)，將水庫運(yùn)行分為五段(圖7)。統(tǒng)計1960～2015年巫山縣5～9月(占全年降雨量69%)大于30 mm的連續(xù)降雨過程，其中以連續(xù)3日降雨頻次最高，因此取50年一遇3日連續(xù)降雨作為計算工況，大小為66.42 mm/d。水庫快速下降期降速設(shè)置為0.5 m/d、1.0 m/d、1.5 m/d，其中降速1.0 m/d、1.5 m/d是庫水位下降的極端情況。

圖7 實際庫水位調(diào)度與庫水位模擬工況Fig.7 Actual reservoir water level scheduling and simulation conditions

(7)

表3 干井子滑坡計算工況與荷載組合表Table 3 Calculating condition and load combinations of Ganjingzi Landslide

4 滑坡流-固耦合及穩(wěn)定性分析

4.1 滲流分析

本文以工況1和工況4-2為例分析滑坡地下水浸潤線和孔隙水壓力在庫水位波動和降雨條件下的變化規(guī)律。

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示滑坡僅前部有穩(wěn)定地下水賦存，且與庫水位有較好的響應(yīng)關(guān)系。工況1庫水位周期性波動時地下水浸潤線變化特征如下(圖8)：(1)庫水位上升階段，滑坡地下水浸潤線為“凹”形，離坡面越近地下水位上升速度越快，地下水位的變化與庫水位相比存在滯后性，表明庫水在逐漸向坡體內(nèi)滲流。(2)高水位運(yùn)行庫水位保持在173 m，滑坡地下水位相對于庫水位的變化存在滯后。對比t=70、90、110 d的地下水位，滑體飽和區(qū)不斷擴(kuò)大，地下水浸潤線逐漸上升，表明在高水位階段滑體地下水仍接受庫水的補(bǔ)給。(3)庫水位從173 m降至145 m的過程中，地下水浸潤線呈“凸”形，滑體靠近坡面部分地下水位下降速度快，說明此時坡體內(nèi)的地下水向外排泄，滑體地下水位變化滯后于庫水位。t=230～250 d庫水位下降速率增大，坡體地下水浸潤線斜率隨之增大，滯后性更加明顯。(4)水位保持145 m時，地下水位仍滯后于庫水位。相比于t=280 d，t=290 d的地下水浸潤線在基巖附近略有下降，表明這一階段坡體內(nèi)的地下水在向外排泄。

圖8 工況1條件下不同時刻地下水浸潤線Fig.8 Saturation line at different times under condition 1

總的來講，干井子滑坡表現(xiàn)出良好的動水壓力型滑坡特征，滑坡地下水位在庫水位上升時呈“凹”形，在庫水位下降期則為“凸”形，地下水位的變化滯后于庫水位變化。不同時間庫水位相同時，地下水浸潤線的形狀不同。

土體在非飽和狀態(tài)時孔隙水壓力為負(fù)，處于飽和狀態(tài)時則為正。工況1中，高于173 m的觀測點a、b、c孔隙水壓力為負(fù)，表征其一直處于非飽和狀態(tài)，c點由于離173 m水位線較近，孔隙水壓力出現(xiàn)微小波動。f點位于145 m水位以下，孔隙水壓力恒為正，變化與水位波動一致。觀測點d、e在145～173 m，庫水位上升并越過該點時，該點由非飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)，孔隙水壓力迅速由負(fù)變正；庫水位下降并越過該點時，產(chǎn)生Mandel效應(yīng)，土顆粒在水位快速下降時受擠壓體積變小，但由于所受總應(yīng)力保持不變，因此產(chǎn)生超靜孔隙水壓力，隨后超靜孔隙水壓力消散使土體有效應(yīng)力增加(圖9)。

工況4-2在t=240～242 d施加降雨，雨水沿孔隙裂隙等通道入滲補(bǔ)給坡體，使表層土體含水率增大，滑體表面各觀測點的孔隙水壓力顯著增加，降雨結(jié)束后滑體水分排出，孔隙水壓力逐漸下降(圖9)?；w深部監(jiān)測點b的孔隙水壓力波動范圍在0.1 kPa以內(nèi)，說明降雨對深層滑體入滲補(bǔ)給十分微弱。

圖9 工況1、4-2觀測點孔隙水壓力隨時間變化圖Fig.9 Pore water pressure in the observation points varying with time under condition 1 and 4-2

4.2 穩(wěn)定性分析

在滲流分析的基礎(chǔ)上計算滑坡各時步的穩(wěn)定性系數(shù)。受庫水位波動影響，水沿滑體粒間孔隙不斷流動，產(chǎn)生的滲透壓力作用于滑坡前緣涉水土體之上，使滑坡穩(wěn)定性不斷變化(圖10)。工況1庫水位上升時水向坡內(nèi)滲流，由此產(chǎn)生指向坡體的滲透壓力使滑體抗滑力增加；同時滑體前緣受靜水壓力地作用反壓坡腳，使滑體抗滑力提高，庫水位越高靜水壓力越大。在兩者共同作用下滑坡穩(wěn)定性系數(shù)隨庫水位升高逐步增加，破壞概率逐漸降低。庫水位下降時地下水向外排泄，產(chǎn)生了指向坡外的滲透壓力，從而大幅度降低坡體的穩(wěn)定性，破壞概率不斷增大。t=50 d庫水位上升至173 m，此時滑體穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到最大。隨后的60 d滑體飽和區(qū)域不斷擴(kuò)大，受庫水浸泡軟化的作用滑體抗剪強(qiáng)度減小，穩(wěn)定性系數(shù)緩慢降低。低水位期，滑體地下水位逐漸降至與庫水位持平，滑體非飽和區(qū)域擴(kuò)大使土體基質(zhì)吸力增加，滑體強(qiáng)度增大，穩(wěn)定性逐步提高。

改變庫水位的下降速率，滑體穩(wěn)定性系數(shù)變化速率隨之改變，庫水位下降越快穩(wěn)定性系數(shù)變化速率越大。110～240 d庫水位下降速率0.1 m/d，穩(wěn)定性系數(shù)變化率為1.56×10-5/d，t=240～270 d庫水位下降速率為0.5 m/d，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)變化率為6.48×10-4/d，相比增大41.5倍。

需要明確的是，穩(wěn)定性系數(shù)變化速率的增大并不意味著滑坡穩(wěn)定性有巨大改變。增大快速下降期的庫水位下降速率，穩(wěn)定性系數(shù)隨降速增加基本不變，但穩(wěn)定性系數(shù)變化速率改變明顯：工況4-1的穩(wěn)定性系數(shù)相比工況2-1降低0.002 6，降幅僅為0.23%；但工況3-1穩(wěn)定性系數(shù)變化率為1.68×10-3/d，工況4-1為2.62×10-3/d，分別為工況2-1的106.7倍、166.9倍(圖11)。

圖10 工況1滑坡穩(wěn)定性系數(shù)及破壞概率變化圖Fig.10 The factor of safety and failure probability at different time under condition 1

圖11 各工況滑坡穩(wěn)定性隨庫水位變化曲線Fig.11 Variation curve of safety factor with the change of reservoir water level under different condition

降雨作用下滑坡穩(wěn)定性降低，降雨結(jié)束后略微增加(圖11)。分析可知，降雨入滲使滑坡淺表層土體含水率增大，滑體重度提高，增加下滑力。降雨結(jié)束后，滑體水分受重力作用沿滲流通道向外排出，穩(wěn)定性因此略有提高?；?-2工況為最危險工況，穩(wěn)定性系數(shù)為1.114，對比工況4-1可知庫水位從173 m降至145 m滑坡穩(wěn)定性系數(shù)降低0.052，降雨作用使滑坡穩(wěn)定性系數(shù)降低0.009，僅為前者的17%，說明該滑坡主要受庫水位下降的影響，降雨進(jìn)一步降低了滑體的穩(wěn)定性。

4.3 變形分析

以滑坡最危險工況4-2為例，分析滑坡變形與庫水位和降雨之間的關(guān)系。計算模型除臨空面外，四周邊界、底邊界均設(shè)置為單向約束邊界。計算時僅考慮自重和荷載的作用，不考慮構(gòu)造應(yīng)力場。

滑坡滲流場與應(yīng)力場的耦合方程為：

∑F=∑[B]T[D][B]{Δδ}+

∑[B]T[D]{mH}{Δuw}

(8)

式中，[B]——應(yīng)變矩陣；

[D]——排水本構(gòu)矩陣；

{Δδ}——位移矢量增量；

mH——單位各向同性張量；

——形函數(shù)行矢量；

{Δuw}——孔隙水壓力增量。

模擬結(jié)果顯示(圖12)，工況4-2連續(xù)3日降雨結(jié)束后，滑坡中后部變形較前部大，但中后部變形集中分布在淺表層，而前部剪應(yīng)變沿滑面分布。滑體前部主要受庫水位下降的影響，產(chǎn)生局部變形，與前緣發(fā)生塌岸的實際變形情況一致(圖13)?；w地表坡度大，降雨很難直接入滲至滑面，僅在滑體中后部形成淺層暫態(tài)飽和滑體。入滲水分沿松散堆積體孔隙排出時產(chǎn)生的推力，導(dǎo)致滑體中后部變形較大。這與地表位移監(jiān)測結(jié)果和實際野外調(diào)查結(jié)果一致，表明強(qiáng)降雨作用下滑體中后部淺表層易發(fā)生變形。

圖12 工況4-2滑坡最大剪應(yīng)變云圖Fig.12 The maximum shear strain under condition 4-2

圖13 滑坡前部塌岸及中后部變形Fig.13 Front bank collapse and middle and rear deformation

5 庫水位及降雨對滑坡的作用

干井子滑坡地處構(gòu)造活動強(qiáng)烈的高陡峽谷地段，臨空坡度大，坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散、碎塊石含量高，受降雨和庫水位影響滑坡易發(fā)生變形。

水庫蓄水是滑坡復(fù)活和變形的主要原因。滑坡堆積體本身經(jīng)過不斷變形調(diào)整演化，自穩(wěn)能力較高。水庫蓄水后滑坡前緣受水庫補(bǔ)給產(chǎn)生穩(wěn)定的地下水位，滑體在庫水浸泡下發(fā)生泥化、軟化作用，力學(xué)性質(zhì)不斷變化，抗剪強(qiáng)度降低，加之受水浮托力的影響，坡體前部抗滑力與未蓄水時相比大幅度降低，滑坡整體的平衡狀態(tài)被打破，從而使滑坡復(fù)活。受庫水位漲落影響，處于庫水位變動區(qū)的滑體產(chǎn)生局部變形，不利于滑坡的整體穩(wěn)定。

降雨受斜坡地形因素控制很難入滲至滑體深部，淺表層土體含水量的增加對滑體抗剪強(qiáng)度和下滑力的影響不大，因此降雨條件下滑坡的整體穩(wěn)定性略有下降。雨水入滲使滑體中后部形成淺層暫態(tài)飽和滑體，降雨結(jié)束后水分沿松散堆積體孔隙排出，對滑體產(chǎn)生向下的推力，使滑體中后部淺表層發(fā)生變形。

6 結(jié)論

本文以三峽庫區(qū)巫峽段干井子滑坡為例，采用有限元方法對其在降雨和不同庫水位下降速率條件下的流-固耦合特征和穩(wěn)定性進(jìn)行研究，得到了滑坡滲流、應(yīng)力應(yīng)變和穩(wěn)定性系數(shù)的變化規(guī)律，對認(rèn)識此類高陡峽谷區(qū)堆積體滑坡變形特征有一定的指導(dǎo)作用。具體結(jié)論如下：

(1)干井子滑坡僅前緣受長江補(bǔ)給存在地下水位，其變化滯后于庫水位的變化，地下水浸潤線在庫水位上升時呈“凹”形，在庫水位下降期則為“凸”形。庫水位運(yùn)行狀態(tài)不同時，滑坡地下水位不同。

(2)滑坡穩(wěn)定性主要受庫水位波動影響，庫水位上升時滑坡穩(wěn)定性增加，庫水位下降時穩(wěn)定性減小。增大庫水位下降速度，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)基本不變，但穩(wěn)定性系數(shù)的變化率會隨之變大。

(3)滑坡地形陡峻，降雨以坡表徑流排泄為主，很難直接入滲至滑體深部。降雨時滑體表面各觀測點孔隙水壓力顯著增加，降雨結(jié)束后孔隙水壓力逐漸下降，滑體深部監(jiān)測點的孔隙水壓力基本不變。在強(qiáng)降雨條件下滑坡整體穩(wěn)定性略有下降。

(4)水庫蓄水是干井子滑坡復(fù)活和變形的主要原因，庫水位漲落會使處于庫水位變動區(qū)的滑體產(chǎn)生局部變形，不利于滑坡的整體穩(wěn)定。降雨則會使滑體中后部的淺表層產(chǎn)生較大變形。