滑坡漸進破壞過程研究

趙邵華

（湖南城建職業技術學院， 湖南 湘潭 411101）

滑坡作為一種嚴重威脅人民生命安全以及財產安全的地質災害，突發性強，但是大多數滑坡災害發生之前都具有明顯的征兆，例如裂縫的擴展和增多，位移的不斷增大以及坡體的局部破壞，為災害的防護和治理提供參考。事實上，滑坡的整體失穩破壞并非瞬時發生的，而是坡體局部破壞后應力轉移調整，破裂面逐漸擴大最終貫通整個滑動面的漸進破壞過程，滑坡也往往經歷了萌芽、孕育、發展和貫通四個階段。

滑坡的發展和破壞是分為多個階段的，根據大量的現場資料、觀測成果、相關的巖土力學研究成果和滑坡模型試驗，可以將滑坡的發生、發展、消亡過程分為蠕滑、滑動、劇滑和趨穩4 個階段，如圖1 所示。

圖1 滑坡發育階段

(1) 蠕滑階段，即滑坡發育的第一階段(圖1 中的AB 段)。斜坡上的巖土體在自重作用下，加之自然作用或人為擾動，坡體中結構面（如裂縫、節理等）出現應力集中，發生蠕滑變形。首先是坡頂出現拉裂縫，緊接著坡體下部開始發生緩慢移動，根據滑坡規模大小的不同，其位移速率亦差別較大。局部的蠕滑點位移較大，土體強度參數由峰值強度逐漸降為殘余強度，該處坡體逐步發展為剪切變形帶，應力發生轉移和調整以發揮最大的抗剪強度，滑坡重新達到穩定狀態，該過程持續時間較長，可達數十年或上百年，作用因素主要為重力作用。

(2) 滑動階段，即滑坡發育的第二階段(圖1 中的BC 段)。在降雨等各種外部因素的作用下，滑坡發生明顯的變形，位移呈勻速或緩慢增大后出現明顯的張拉裂縫，前緣出現明顯鼓脹裂縫，宏觀上出現滑坡的總體輪廓，破裂區逐漸擴大，滑裂面土體殘余強度值所占比重擴大，抗剪強度降低。

(3) 劇滑階段，即滑坡發育的第三階段(圖1 中的CD 段)。隨著變形的進一步增大，變形速率明顯增大，破裂面基本貫通，滑動面上的土體強度趨于殘余強度，巖土體處于快速位移階段，最終導致滑坡的發生。該階段是滑坡變形速率最快，發育特征最為明顯的階段，對于滑坡的預測和預防具有重要的參考價值。

(4) 趨穩階段，滑坡劇烈滑動并產生巨大的沖擊力之后，能量釋放完成，位移速率減慢，滑帶在壓密作用下排水固結，抗剪強度增大，滑坡逐步向穩定方向轉化，直至達到新的穩定狀態。

1936 年Terzaghi 最先提出土體的漸進破壞理論，他發現造成邊坡漸進累積破壞的原因是土體的應變軟化效應，其本質是土體由初始強度狀態向塑性狀態的流動。1964 年Skemptom 將邊坡漸進破壞的概念用于邊坡的穩定性分析，通過對超固結粘土邊坡的穩定性研究發現，沿邊坡滑面各點土體強度并非同時發揮作用，只有當其中某一點的剪應力增加到土體的峰值剪應力時該點發生破壞，抗剪強度下降，當剪切應變再增加到一定數值時，抗剪強度又趨于穩定。

邊坡的漸進破壞過程如圖2 所示。由于降雨或坡腳開挖等自然或人工作用導致坡腳位置點1 出現應力集中，承受的剪切應力超過抗剪強度，土體強度參數由峰值強度逐漸衰減至殘余強度。根據潘家錚極大極小值原理，滑面上的應力可以自行調整、轉移以便發揮最大的抗剪強度，由于點1 強度參數減小，多余的剪應力轉移至點2 承擔，繼而導致點2 出現應力集中并向殘余強度過渡，進而引起點3逐漸由峰值強度向殘余強度過渡。隨著時間的增加，不斷重復這一應力調整、轉移、重新分配的過程，破裂區不斷增大，滑帶不斷擴展最終形成貫通的滑動面，滑坡發生整體破壞。

圖2 滑坡漸進破壞示意圖

滑坡的成因機制是滑坡預防和治理的基礎，不同的孕育環境對滑坡的成因和演化過程有重要影響。根據滑體受力狀態的不同，可將滑坡分為三類，即牽引式滑坡、推移式滑坡和復合式滑坡，這三種滑坡的特性有待于進一步探討。