水位变化速率对涉水滑坡稳定性的影响

阳万权　杨洁

摘 要：地下水位对滑坡的稳定性有很大影响，对于涉水滑坡，河流水位下降速率越大，地下水位滞后效应越强烈，滑坡的稳定性也就越低。文章使用传递系数法以及Geo-Studio系列软件中的SLOPE/W模块进行数值模拟计算，对比了不同水位下降速率下的滑坡稳定性。

关键词：滑坡稳定性；水位变化速率；数值模拟

地下水是滑坡稳定性的重要影响因素之一。对于涉水滑坡，随着河流水位的下降，坡体内的浸润线也随着下降，滑坡体内浸润线随着河流水位的下降而存在滞后现象，坡体内的地下水位线一直高于河流水位，这是由于下降速度较快，坡体内的孔隙水来不及排出，从而形成了较大的孔隙水压力，改变了滑体的渗流场。同时，下降速率越大，滞后效应越强烈[1-4]。

1 滑坡基本特征及稳定性分析

1.1 斜坡特征

滑坡所處斜坡地貌为河流下切形成丘陵地形，斜坡坡向109°，为斜顺坡，前缘高程152m，后缘高程230m，坡高约47m，坡长约201m，坡体形态近直线型，中前部呈阶梯状，中部滑体滑动后，经人工改造，呈微凹形，前缘微具负地貌，呈洼地，临江呈陡坎、缓坡交替的阶梯状地貌，坡体总体呈后陡前缓的坡度变化，总体坡度约12-25°。

1.2 物质组成及结构

（1）滑体结构特征。滑体物质主要为粉质粘土夹少量碎块石，总体呈稍密、稍湿、可塑状，可见块石，但数量较少，基本为土黄色，可塑粉质粘土，仅偶见块径达数公分至数十公分块石，滑坡后缘斜坡堆积崩积块石，主要为灰黑色粉质粘土夹砂岩大块石，大块石块径一般为1.5-2m，个别达3m以上，杂乱分布后方斜坡。滑体纵向上后缘薄，仅约2-3m堆积体层，向前缘渐厚至8-10m，纵向上总体近直线型。（2）滑床结构特征。根据本次勘探成果等资料，该滑坡为沿着基覆界面的上覆土体滑动，滑床为基岩，其形态呈单斜状，滑床由中厚层状紫红色泥岩与浅灰色中-厚层状砂岩互层组成，属于由侏罗系中统沙溪庙组（J2s）岩层，产状变化不大，约为165°∠8°，与坡向相近，斜顺向坡，滑床基本呈微凹直线型，滑床中后部较平直，约为10-15°，至前段稍缓，为5°左右。滑床整体稳定性较好。（3）滑带结构特征。主要为沿着基覆界面的松散层坡残积粉质粘土夹碎块石，滑床与滑体物质呈不整合接触关系。

2 不同水位下降速率下滑坡稳定性计算

2.1 计算方法

2.2 计算模型

首先在各种工况下的计算剖面上按滑面产状、岩土性质、地下水水力坡度等因素将滑体划分成若干垂直条块（图1），然后结合渗流场模拟得出的各工况最后一天的浸润线作为本次计算的地下水位线。

2.3 计算参数

（1）滑体重度。通过工程类比，滑坡体天然重度取值为19.75kN/m3，饱和重度为21.0kN/m3，水位以下滑体的浮重度为11.0kN/m3。

（2）滑带土抗剪强度。滑坡区出露基岩为侏罗系中统沙溪庙组（J2s）的岩层，紫红色泥岩与青灰色中厚-厚层砂岩互层，结合堆积体物质划分，C取13.5kPa，Φ取11°。

2.4 分析工况

水位以下的堆积体采用浮重度进行计算，按水位下降时降速设计四种工况：0.6m/d、0.8m/d、1m/d、1.2m/d与1m/d组合，水位下降幅度为14m。

2.5 滑坡地下水渗流分析

2.5.1 模型建立

根据地貌变化，滑坡主滑方向、滑面形态及探槽探坑揭露出的滑面产状与主滑方向的纵剖面反映出的形态基本吻合，故该剖面向上的稳定性计算，其结果能够较为准确的反映滑体的稳定状态。采用Geo-Studio软件的SEEP/W模块进行模拟，模型共划分617单元，661个节点，见图2。

2.5.2 渗流模拟参数选取

在没有土水特性曲线实验数据的情况下，可采用常用的经验曲线，并结合工程地质类比法进行综合确定。结合渗水试验及经验取值，滑坡渗透系数取值为：滑体K=1.8m/d，基岩K=0.079m/d。

2.5.3 模拟结果分析

随着水位的下降，坡体内的浸润线也随着下降，滑坡体内浸润线随着水位的下降而存在滞后现象，坡体内的地下水位线一直高于河流水位，这是由于下降速度较快，坡体内的孔隙水来不及排出，从而形成了较大的孔隙水压力，改变了滑体的渗流场。且随着水位下降速率的增大，滞后效应越强烈，也就越不利与滑坡的稳定性，在下降过程中受水位影响的滑坡前缘水力梯度变大。且最大水力梯度发生在滑坡坡脚附近。

按照上述工况及荷载组合进行计算，使用传递系数法以及Geo-Studio系列软件中的SLOPE/W模块进行数值模拟计算的结果分别汇总于表1。

3 结束语

（1）根据数值模拟计算结果，该滑坡处于稳定状态。（2）横向比较初始水位相同条件下，不同降幅条件下稳定性变化，可见在增大水位下降速率后，滑坡稳定性总体表现为随着降幅增大不断降低。

参考文献

[1]朱东林，任光明，等.库水位变化下对水库滑坡稳定性影响的预测[J].水文地质工程地质，2002（3）：7-9.

[2]彭凤，赵德君.滑坡稳定性计算中地下水作用的处理[J].西部探矿工程，2012.

[3]薛禹群.地下水动力学原理[M].北京：地质出版社，1996.

[4]中村浩之.论水库滑坡[J].水土保持通报，1990，10（1）.