降雨过程中的边坡失稳研究.pdf

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1、第42卷第11期人民长江2011年6月YangtzeRiver文章编号：1001—4179(2011)11—0103—04降雨过程中的边坡失稳研究詹青文，刘仁德(江西省水利规划设计院，江西南昌330029)摘要：根据区域降雨时空分布特征、自然边坡的岩土结构组成及其物理力学特性，引入降雨入渗务件下饱和一非饱和渗流数值模拟技术，以江西省德兴市双溪电站某滑坡体为研究对象，进行了降雨过程的饱和一非饱和渗流场稳定性分析。并在此基础上采用刚体极限平衡分析方法中的Morgenstern—Price法，模拟计算了各降雨过程边坡的稳定性。研究结果表明：降雨特征(雨强、雨型)对边坡稳定性的影

2、响不容忽视；边坡最小安全系数在雨后8—12h达到最低值。关键词：边坡；滑坡体；饱和一非饱和渗流场；降雨过程；稳定性中图法分类号：P642．22文献标志码：A孔隙比达1．20以上，结构松散、密实度和抗剪强度低1工程概况是这一类型滑坡体的突出特性，是牵引式滑坡的典型滑坡的形成除与地质条件有关外，降雨和人类的代表。将上述滑坡体简化为图1所示。工程活动是很重要的诱发因素⋯，因此有必要对降雨过程中边坡的稳定进行研究。本文以江西省德兴市双溪电站某滑坡体为典型，对降雨过程中边坡的稳定进行研究，研究结论有助于今后采取有效工程措施来避免滑坡的发生或者尽量减少滑坡发生后的损失。德兴市双溪电站

3、位于东经117。4219”，北纬28。04080120160200240280距离／m5032”。该区域为侵蚀剥蚀山丘陵地地形，沟谷地面标高150～260m，山顶高程250～510m，相对高差100图I典型滑坡概化模型及计算剖面～250m，山坡坡度一般为15。～30。。地层岩性为变2降雨人渗条件下滑坡体稳定性研究质砂岩，残坡积层为粉质黏土，含块石，厚度大于8m。电站办公楼后有一滑坡体，总体坡度约为15。，坡绝大多数的滑坡是发生在降雨期间或降雨之后，面呈凹形，汇水面积约为3600m。1989年一次大暴一个地区的滑坡发育程度随降雨量的增多而增强已是雨后出现滑坡迹象，顶部拉裂缝

4、宽6am，可见深2．0普遍规律。降雨入渗及地下水状态对边坡稳定的影响m，呈弧形，滑坡体前缘挡土墙及房屋开裂、外凸，房内是显而易见的，其作用主要有-3]：①降低岩土体特地面隆起。滑坡体长约180m，宽90m，厚2～6m，体别是滑面岩土体的强度。岩土体结构面分两类，硬结积约为64800m。滑面为残坡积粉质黏土层内剪切构面及软弱结构面。微风化及新鲜岩土体中的结构面带，埋深2～6m，滑面粉质黏土为可塑至软塑状，凝聚如无充填物可视为硬结构面，这类结构面的抗剪强度力为8．5～11．0kPa，内摩擦角14．0。～16．5。。基本不受水的影响；岩土体中的有泥质充填物的断层、土工试验成果表

5、明，该滑坡体主要由变质砂岩风层间错动带以及节理裂隙等为软弱结构面。充填物质化料组成，坡体为残坡积粉质黏土，块石含量达25％，遇水软化，使结构面抗剪强度显著降低。②地下水的收稿日期：2010—12—27作者简介：詹青文，男，高级工程师，主要从事水工结构设计与研究工作。E—mail：zqw@jxsly．eom104人民长江2011生静水压力一方面降低了滑裂面上的有效法向应力，从切向力分别为Ⅳ和，有：而降低了滑裂面上的抗滑力，另一方面岩土体非饱和△T：cAxseca+(AN—uAxsq：cot)tango(5)区暂态附加水荷载又增加了边坡岩土体的下滑力，非以上式(1)～(5)均

6、在假定△一0的条件下推出饱和区饱和度增加，基质吸力(即毛细压力)降低，从的平衡微分方程，且都隐含安全系数，通过迭代求解而使边坡的稳定条件恶化，这是雨季边坡失稳的重要即可求出安全系数K。原因。2．1．3计算参数的选取2．1边坡稳定计算方法及相关理论为定量研究因降雨入渗而导致的岩土体抗剪强度2．1．1安全系数定义降低问题，引入非饱和土的抗剪强度理论。该理论为定量计算因水分人渗而引起的岩土体强度变化问题提边坡沿着某一滑裂面滑动的安全系数定义为：供了一种计算方法。Fredlund于1993年提出岩土体将土的抗剪强度指标降低为c／K和tan／K，则土体吸水软化的抗剪强度公式：沿着此

7、滑裂面处达到极限平衡状态。rr=c+(一U)tamp+(U一)tan~p。(6)2．1．2静力平衡条件式中，(。一U)tan是与基质吸力直接相关的抗剪边坡稳定的刚体极限平衡法通式为通用条分法计强度，称为基质吸力的附加强度；是因基质吸力上算式，该法适用于任意滑动面形状的边坡稳定分析。升而引起抗剪强度增加的曲线的倾角。通用条分法中，每个土条和整个滑动土体都满足力和Fredlund的抗剪强度理论强调负孔隙水压力对抗力矩平衡条件，且正应力和剪应力服从摩尔一库仑强剪强度的影响，目前得到岩土界的广泛认可。从式(6)度准则。作用在边坡某一土