極端降雨條件下邊坡穩定性演化規律研究

(青島理工大學 山東 青島 266033)

一、引言

隨著溫室效應的加劇，全球氣候變暖所造成的影響成為現階段我們亟待解決的問題。經統計90%以上的滑坡都與降雨有密切的聯系[1]。此外，降雨對邊坡穩定性影響受降雨強度、降雨歷時、降雨形式、降雨量、邊坡的地形和邊坡的起始條件等因素有關[2]。

二、邊坡模型的建立及降雨工況的設定

邊坡模型采用湖北省秭歸縣沙鎮溪鎮樹坪村的樹坪滑坡，該滑坡為三峽庫區典型堆積層滑坡，該邊坡上層為堆積層土體，下層為不透水基巖，邊坡整體長度為1000m，后緣高程約為420m，滑坡體厚度介于35-60m之間；滑坡體橫向長度約為750m，后緣高程362m，前緣剪切出口高程為80m，邊坡概化模型如圖1所示。

圖1 邊坡概化模型

分別選取三種降雨強度243.3mm/d、136.8mm/d、97.4mm/d作為模擬工況，并劃分為以小時為單位的雨強，為10.14mm/h、5.7mm/h、4.06mm/h，設置如下降雨工況(表1)：

表1 降雨模擬工況

三、極端降雨條件下滑坡穩定性的變化規律

運用Geo-studio軟件對樹坪滑坡模型進行極端降雨模擬，在進行模擬計算時將坡體設置為Mohr-Coulomb材料，并運用Morgenstern-Price法進行穩定性分析求解[3]，邊坡參數取值如表2所示，得到如下結果如圖2所示。

表2 巖土體起始物理力學參數(據中國環境監測院，2003)

圖2各工況隨降雨時間變化的穩定性系數

四、結論

圖2為各工況下的安全系數隨時間變化曲線，從圖中可以看出，各種工況對隨降雨持時的增加逐漸減小，工況1的減小幅度最大，其次是工況2，最后是工況3。并且降雨強度越大，坡體的最后一個時步的安全系數越小，這是因為降雨強度越大，在相同時間內，雨水滲入坡體內部的量也就越多，對巖土體進行抗剪強度及變形參數弱化，進而導致滑體的下滑力增大、抗滑力增強，最終導致邊坡的穩定性也就越差。