不同库水位条件下堆积层滑坡渗流场和稳定系数的影响分析

武秀文　贺可强　崔宪丽　罗会来　郭栋

摘要：库水位的变化将导致边坡体内渗流场的变化，进而引起边坡的失稳破坏。边坡体内的渗流场是饱和与非饱和共同作用的结果。本文分不同的工况对坡体内地下水位的位置变化以及渗流场类型进行分析，揭示在库水位上升过程中坡体渗透性的变化规律。研究结果表明，不同的饱和渗透系数在相同的库水位上升速率下的边坡，其渗流场类型不同，在库水位上升过程中，坡体某一点的渗透性呈先增大后减小，最后趋于稳定的规律。

关键词：渗流场；岸坡；稳定系数

1 引言

在水库边坡失稳的过程中，水是一个至关重要的外在因素，而边坡渗透系数又是一个影响边坡稳定性的内在因素。水对边坡稳定性的影响主要包括两个方面[1]：一是边坡岩土体发生机械的、物理的和化学的相互作用，使岩土体性质劣化，从而影响岩土介质的变形和破坏。二是岩土体间发生力学方面的相互作用，不断改变双方的力学状态和特性。从岩土力学的角度来看，水对岩土体的力学作用主要表现为动水压力和静水压力，在非饱和土中还存在着基质吸力。因此水是诱发边坡失稳的主要的因素之一。而同时水库水位变化又和渗透系数共同影响着边坡的稳定性，应视坡体渗流场类型而定[2]。本文以三峡库区八字门滑坡为背景，研究不同渗透性及库水位变化条件下滑坡体地下水位线的变化规律以及坡体饱和非饱和区渗透系数的变化规律，为进一步分析研究稳定性系数动力演化规律提供依据。

2 典型滑坡的选取

3. 计算模型

3.1饱和与非饱和渗流理论

随着库水位的涨落，滑坡体中的地下水位也随之发生变化，滑坡浸润线以上坡体处于非饱和状态，浸润线以下坡体处于饱和状态，处于库水位的升降变化范围内的坡体处于饱和与非饱和的交替状态[4]。

3.2 渗流计算模型及工况的选取

由于研究的目的是为了揭示库水位上升及不同渗透性对边坡稳定性系数对边坡渗流场的影响规律，所以本文设计了如下两种研究方案：

3.3 计算结果及分析

3.3.1 初始地下水位线的确定

3.3.2 库水位上升时地下水位线模拟

3.3.4 在库水位上升过程中坡体渗透性的变化

4. 结论

本文运用Geostudio数值模拟软件，以三峡库区八字门滑坡为原型，研究库岸滑坡饱和非饱和区地下水位线在库水位上升下降过程中的变动规律，分析了在饱和非饱和交替过程中，坡体不同部位的渗透系数变化规律。基于本文算例，得到如下结论：

（1）库水位上升时边坡渗流场是饱和渗流与非饱和渗流共同作用的结果。在坡体饱和与非饱和交替的过程中，坡体渗透性的变化是及其复杂的。

（2）从水位上升过程中地下水位线的变化来看，当库水位上升时。坡体渗透系数大时，地下水位线抬升基本上和库水位是同步的。而当坡体渗透系数小于库水位的上升速率时，地下水位线的上升则明显滞后于库水位的上升。地下水位线向坡体内弯曲。

（3）文章最后选取两个监测点进行研究，认为坡体在库水位上升过程中，渗透系数有先减小后增大，最后趋于稳定的规律。

参考文献

[1]刘红岩，秦四清.库水位上升条件下边坡渗流场模拟[J].工程地质学报.2007（6）797-801

[2]贺可强,阳吉宝,王思敬.堆积层滑坡位移动力学理论及其应用--三峡库区典型堆积层滑坡例析[M].北京:科学出版社.

[3]王荣鲁,贺可强等，长江三峡区八字门滑坡稳定性分析与评价[J]，青岛理工大学学报，2007，7

[4]郑晓晶，殷坤龙.基于饱和渗流的水库库岸滑坡稳定性计算[J].水文地质工程地质.2007（2）：29-32

[5]Fredlund D G,Rahardjo H.非饱和土力学[M].陈仲颐（译）.北京：中国建筑工业出版社，1997.

基金项目：国家自然科学基金项目(No.40672182；40872184);中国水利水电科学研究院开放基金项目 (IWHRKF201019);高等学校博士学科点专项科研基金(20113721110002) 三峡库区地质灾害教育部重点实验室开放基金项目“三峡库区堆积层滑坡位移矢量角失稳判据研究”（项目编号：2008KDZ04）；山东省自然基金项目“深基坑边坡位移矢量角对变形控制设计及位移失稳预测的意义研究”（项目编号：BS2009HZ018）；山东省自然科学基金项目“降雨作用下堆积层滑坡变形破坏机理与失稳判据研究”（项目编号：ZR2011DL002）。

作者简介：

武秀文（1984- ），女，河北张家口人。青岛理工大学研究生，从事岩土与环境问题的研究。