水力作用下缓倾顺层岩质边坡滑移破坏机制分析.pdf

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1、第３１卷第９期长江科学院院报Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．９２０１４年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＳｅｐ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１４．０９．００９２０１４，３１（０９）：４７－５３水力作用下缓倾顺层岩质边坡滑移破坏机制分析１２３４谭龙金，张海娜，盛韩微，夏开宗（１．贵州大学土木建筑工程学院，贵阳５５０００３；２．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉４３００７０；３．北京工业大学建筑工程学院

2、，北京１００１２４；４．中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室，武汉４３００７１）摘要：顺层岩质边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。通过对缓倾顺层岩质边坡中的地下水力作用进行分析，在建立出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞２种情况下的边坡水力学分析模型的基础上，推导出了边坡稳定系数和张裂隙临界充水高度的表达式，从而建立了边坡滑移破坏判据，认为当张裂隙充水高度或临界降雨强度达到临界值后，边坡在水力作用下将发生滑移破坏。选取实际边坡进行计算和分析，验证了公

3、式的合理性，结果表明顺层边坡滑移破坏的实现取决于外界水力作用的触发，边坡稳定性系数的降低主要与张裂缝中的静水压力和滑动面上的静水压力有关，而动水压力的影响很小。其成果对设计和施工有重要的指导意义。关键词：边坡工程；岩质边坡；缓倾顺层；水力作用；稳定性中图分类号：Ｐ６４２文献标志码：Ａ文章编号：１００１－５４８５（２０１４）０９－００４７－０７边坡变形破坏不仅取决于软弱层面的力学性质，而且［６－８］受边坡中地下水力作用控制，包括边坡后缘张裂１研究背景隙和潜在滑动面中的静水压力以及潜在滑动面上的岩质

4、边坡稳定性问题在交通、水电及矿山等工动水压力作用。所以，缓倾顺层岩质边坡滑移破坏的程领域普遍存在，是制约工程建设进程与成败的重实现取决于外界水力作用的触发。［１］要因素之一。近年来，随着“西电东送”、南水北本文通过对缓倾顺层岩质边坡中的地下水力作调工程、高速和高等级公路网等一系列举世瞩目的用进行分析，在建立了出流缝未被堵塞和出流缝被重大工程的建设。岩质边坡灾变问题正日益成为人堵塞２种情况下的边坡水力学分析模型的基础上，们重点关注的对象，其失稳机制研究已成为一个急推导出了边坡稳定系数和张裂隙临界充

5、水高度的表［２］需解决的重大科研与工程课题。达式，建立了顺层边坡滑移破坏判据，认为当张裂隙缓倾顺层岩质边坡作为岩质边坡的一种类型，自充水高度或临界降雨强度达到临界值后，边坡在水然界中是相当多的，天然状态下，此种边坡由于岩层力作用下发生滑移破坏，并选取实际边坡进行计算倾角小于层面内摩擦角且具有后缘张裂隙，边坡在坡和分析，以验证公式的合理性。脚开挖或河流切割后仍能保持稳定状态，但在降雨条件下往往引起边坡的滑移破坏，具有突发性和隐蔽２边坡的力学模型性，常常因没引起人们的注意而造成大规模的地质灾害。目前

6、，一些学者对此种边坡的滑移破坏机制进行２．１水对边坡的静水压力作用［３］［４］［５］了研究：刘军、杨治林、龙辉等应用弹性理论在静水压力是指液体对其接触面上所作用的压建立此种类型边坡的尖点突变模型的基础上，认为地力。强降雨时，地下水在边坡后缘张裂隙和潜在滑下水主要通过物理化学作用软化了软弱岩层面带岩动面形成的渗流通道中运动时，对滑体将产生２个体，使软弱岩层面带岩体刚度比降低，特别是弹性段方面的静水压力作用：张裂隙静水压力、潜在滑动面岩体，从而使边坡突发失稳，但分析过程中没有考虑静水压力。水力作用对

7、边坡稳定性的影响。事实上，此种类型的然而，这２种静水压力的大小均取决于滑动面收稿日期：２０１３－０７－０８；修回日期：２０１３－０８－１２作者简介：：谭龙金（１９７９－），男，贵州盘县人，讲师，硕士研究生，主要从事水利工程、岩土工程等方面教学与研究工作，（电话）１３８０９４８０３３６（电子信箱）ｔｌｊ５５５３＠１６３．ｃｏｍ。通讯作者：张海娜（１９９２－），女，河北邢台人，本科生，主要从事边坡稳定性、矿山沉降方面的研究工作，（电话）１８２７１８２５１８０（电子信箱）ｘｉａｋａｉｚｈｏｎｇ１９８

8、８＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。４８长江科学院院报２０１４年上的水压分布假设，由于水在边坡中的实际运动状态是未知的，如土壤、杂草或其它原因等可能使得边坡的出流缝被堵塞，而改变滑动面的水压分布假设。鉴于此，为了研究地下水力作用对缓倾顺层岩质边坡稳定性的影响，建立了出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞２种情况下的边坡水力分析模型。对于出流图３静水压力分布的新假设缝被堵塞的情况，考虑静水压力的边坡水力模型是Ｆｉｇ．３Ｎｅｗａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ比较明确的，如图１所示。ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉ