降雨对边坡稳定安全系数的影响分析

2016-09-06刘亚龙广东省地质局第六地质大队广东江门529000

地球 2016年1期

关键词：抗剪安全系数岩土

■刘亚龙（广东省地质局第六地质大队广东江门529000）

降雨对边坡稳定安全系数的影响分析

■刘亚龙
（广东省地质局第六地质大队广东江门529000）

降雨是影响边坡稳定安全系数的主要因素，分析降雨对边坡土体的物理力学性质产生的影响。通过实际的试验数据对其进行分析研究，揭示了边坡稳定安全系数受降雨影响的特征，提出常规边坡稳定性计算中降雨的影响。

降雨稳定性边坡饱和土变形破坏数值分析

1　前言

近年来，我国大多数滑坡都是由于降雨下渗，引起边坡岩土体物理力学性质变化从而使边坡稳定性安全系数增大而引发滑坡。2014年贵州、福建、四川等地区因暴雨引起大量地区发生滑坡。2014年8月27日贵州省黔南州福泉市道坪镇英坪村小坝组因暴雨发生了一起山体滑坡，导致两个村民小组房屋被掩埋。8月26日陕西横山发生山体滑坡事故。2013年1月11日云南省昭通市镇雄县赵家沟村因山体滑坡被掩埋。以上事例充分说明了暴雨对边坡的稳定安全系数造成一定性的影响。

边坡土体因受降雨的影响会发生明显和迅速的变化，促进边坡变形的发生发展，导致边坡失稳破坏，常规的边坡稳定性分析无法反映这种因素。所以，降雨是影响边坡稳定安全系数的重要因素。

2　降雨对边坡稳定安全系数的影响

降雨对边坡稳定安全系数的影响是多方面的，对于一般的边坡主要表现为：降雨过程中，对边坡的冲刷作用；雨水下渗进入岩土体导致岩土体饱和，容重增大，岩土体的抗剪强度降低。一些特殊的坡体，裂隙水压力、地下水位上升产生的浮托力及坡脚的侵蚀或挖方可能产生边坡滑动的主要因素。

2.1降雨对边坡土体抗剪强度的影响

试验表明，含水量对粘性土的抗剪强度影响非常大，非饱和土强度如何考虑降雨作用影响土的抗剪强度，由于土的有效应力原理的研究和发展，人们认识到只有有效应力的变化才能引起土体强度的变化，并提出相应的抗剪强度公式为：

σ为土体剪切破裂面上的有效法向应力，μ为土中的超静孔隙水压，c为土的有效粘聚力，φ为土的有效内摩擦角，μa为孔隙气压力，μw为孔隙水压力。

利用公式（1）可以分析边坡土体随降雨入渗会减小。通常情况下，在饱和土的孔隙中，既有水，又有气。孔隙气压力往往大于孔隙水压力。当降雨时，土的饱和度会增大，孔隙水压力接近孔隙气压力，土的抗剪强度也随之下降，边坡稳定安全系数发生变化。

2.2降雨对边坡容重的影响

在长期降雨的情况下，边坡土体含水量会逐渐增加，对于那些土体松散的破体，降雨会迅速渗入到土体中，增加土体的容重。在边坡稳定性计算中，容重增加会增加滑动力，致使滑动力矩增加。最终会使边坡的稳定安全系数降低，从而边坡发生破坏。

2.3降雨对地下水的影响

地下水对岩土体产生物理作用主要表现为润滑作用、泥化作用以及结合水的强化作用等。地下水的润滑作用使岩土体的内摩擦角减小，结构面中的充填物随含水量的变化，发生从固态向塑态直至液态转化的弱化效应，使得滑带的力学性质降低，粘聚力和摩擦力减小。对边坡的稳定安全系数产生不利的影响。

3　降雨对边坡稳定安全系数影响的数值计算分析

为了进一不研究降雨对边坡稳定安全系数的影响，现以江门市江海区滘头樽山地质灾害点为例进行数值计算分析。

3.1地质灾害点的基本特征

地质灾害点因人工开挖形成总体走向呈南北—东西—南北的边坡，边坡总长约330m，坡角一般在40°～70°，坡脚高程（1985国家高程基准）一般在+7.35 m～+15.02m，坡顶高程为+13.17～+25.72m。坡高一般为4.0m～18.0m。主要岩土组成为强风化变质砂岩，上部见薄层残坡积土。

3.2计算方法及计算数据

根据野外勘察资料及边坡的基本特征，选去改边坡的1～4断面进行计算，本次计算是采用北京理正软件设计研究院的《边坡稳定分析系统》的圆弧滑动法（简化Bishop法），对边坡分别采取天然状态（工况一）和连降暴雨（工况二），进行计算。工况一：评价区地下水位均位于潜在滑动面以下，自重计算取天然重度，抗滑力计算取统计天然粘聚力和内摩擦角；工况二：边坡上部因降雨入渗而处于饱水状态，上部土体自重计算取饱和重度，抗滑力计算取饱和粘聚力和内摩擦角，下部土体计算参数按天然状态取值。