降雨對邊坡穩定安全系數的影響分析

■劉亞龍（廣東省地質局第六地質大隊廣東江門529000）

降雨對邊坡穩定安全系數的影響分析

■劉亞龍
（廣東省地質局第六地質大隊廣東江門529000）

降雨是影響邊坡穩定安全系數的主要因素，分析降雨對邊坡土體的物理力學性質產生的影響。通過實際的試驗數據對其進行分析研究，揭示了邊坡穩定安全系數受降雨影響的特征，提出常規邊坡穩定性計算中降雨的影響。

降雨穩定性邊坡飽和土變形破壞數值分析

1　前言

近年來，我國大多數滑坡都是由于降雨下滲，引起邊坡巖土體物理力學性質變化從而使邊坡穩定性安全系數增大而引發滑坡。2014年貴州、福建、四川等地區因暴雨引起大量地區發生滑坡。2014年8月27日貴州省黔南州福泉市道坪鎮英坪村小壩組因暴雨發生了一起山體滑坡，導致兩個村民小組房屋被掩埋。8月26日陜西橫山發生山體滑坡事故。2013年1月11日云南省昭通市鎮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定安全系數造成一定性的影響。

邊坡土體因受降雨的影響會發生明顯和迅速的變化，促進邊坡變形的發生發展，導致邊坡失穩破壞，常規的邊坡穩定性分析無法反映這種因素。所以，降雨是影響邊坡穩定安全系數的重要因素。

2　降雨對邊坡穩定安全系數的影響

降雨對邊坡穩定安全系數的影響是多方面的，對于一般的邊坡主要表現為：降雨過程中，對邊坡的沖刷作用；雨水下滲進入巖土體導致巖土體飽和，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、地下水位上升產生的浮托力及坡腳的侵蝕或挖方可能產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，由于土的有效應力原理的研究和發展，人們認識到只有有效應力的變化才能引起土體強度的變化，并提出相應的抗剪強度公式為：

σ為土體剪切破裂面上的有效法向應力，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。孔隙氣壓力往往大于孔隙水壓力。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，邊坡穩定安全系數發生變化。

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。最終會使邊坡的穩定安全系數降低，從而邊坡發生破壞。

2.3降雨對地下水的影響

地下水對巖土體產生物理作用主要表現為潤滑作用、泥化作用以及結合水的強化作用等。地下水的潤滑作用使巖土體的內摩擦角減小，結構面中的充填物隨含水量的變化，發生從固態向塑態直至液態轉化的弱化效應，使得滑帶的力學性質降低，粘聚力和摩擦力減小。對邊坡的穩定安全系數產生不利的影響。

3　降雨對邊坡穩定安全系數影響的數值計算分析

為了進一不研究降雨對邊坡穩定安全系數的影響，現以江門市江海區滘頭樽山地質災害點為例進行數值計算分析。

3.1地質災害點的基本特征

地質災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化變質砂巖，上部見薄層殘坡積土。

3.2計算方法及計算數據

根據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計研究院的《邊坡穩定分析系統》的圓弧滑動法（簡化Bishop法），對邊坡分別采取天然狀態（工況一）和連降暴雨（工況二），進行計算。工況一：評價區地下水位均位于潛在滑動面以下，自重計算取天然重度，抗滑力計算取統計天然粘聚力和內摩擦角；工況二：邊坡上部因降雨入滲而處于飽水狀態，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摩擦角，下部土體計算參數按天然狀態取值。

表1　邊坡穩定性計算參數選用表

3.3計算結果及分析

計算選取表1計算參數對邊坡穩定安全系數進行計算，計算結果見表2：

表2　邊坡穩定性安全系數計算成果表

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

4　結論

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

[1]《土力學》中國建筑工業出版社，2010.

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

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

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-331-2