江西省内边坡稳定性初判分析

边晓庚

(江西省地质环境监测总站)



江西省内边坡稳定性初判分析

边晓庚

(江西省地质环境监测总站)

江西省主要发生的小规模土质崩塌、滑坡主要受控于土体物理力学性质、斜坡坡度、人工切坡等因素，多为降雨所诱发，其他因素相对稳定，降雨渗入量对于崩塌、滑坡的影响亦较大。结合实例对江西省边坡稳定性的初判方法进行了分析，供区内边坡稳定性防治提供参考。

崩塌 滑坡 稳定性初判

一般来说，江西省主要发生的小规模土质崩塌、滑坡主要发生在降雨之后，由于大气降水渗入滑坡体中，导致滑坡体的物理力学性质发生改变，导致斜坡发生失稳从而产生滑动[1-4]。为进一步分析江西省崩塌、滑坡发育特征与形成条件，本研究结合实测数据对境内边坡稳定性初判方法进行分析。

1 边坡稳定性初判

经实地调查和研究分析，认为边坡稳定性系数(Kf)与内摩擦角(φ)、滑体载荷(W)、滑动面凝聚力(C)、滑面倾角(α)、地下水面与滑面的垂直深度(h)等因素密切相关，据此构建了如下函数模型：

(1)

尽管滑坡稳定系数计算方法种类较多，但在计算下滑力和抗滑力时都对滑体进行分割，对计算结果进行综合得到该滑体的总体下滑力和抗滑力。故本研究在滑体中取宽为1 m的条块进行分析，该条块的稳定性系数计算公式为

(2)

式中，W为条块载荷，kN/m；C为内聚力，kPa；φ为内摩擦角，(°)；L为滑带长度，m；α为滑带倾角，(°)；β为地下水流向，(°)；h为含水层厚度，m；γ为水的容重，kN/m3；γμ为孔隙压力比。

式(2)中，γμ可定义为总的孔隙水压力与总的上浮压力之比，计算公式为

(3)

对于因降雨引发的崩滑边坡，内摩擦角φ与滑带土凝聚力C一般为饱和状态下的抗剪强度，因此均用饱和状态进行稳定性系数的计算，式(1)中的变量仅有W和γμ，其变化与条块内的含水层厚度h变化相关。可设h为降雨过程前含水层厚度，Δh则为降雨过程引发的地下水位增量，计算公式为

(4)

式中，m为单位时间降雨量，mm/s；β为边坡主断面分水岭至坡脚斜面长度，m；η为边坡降雨入渗系数；k为滑体内地下水渗透系数，m/s；I为地下水水力梯度；μ为边坡体给水度；T为计算时间，s。

因地下水一般顺坡下渗，水力梯度可近似认为是坡面倾角α的正切值，于是式(4)可表示为

(5)

式(5)中的h值为变量，在降雨过程中含水层厚度随时间变化而变化,故本研究设置Δh可逐小时按平均值累加计算。对某时刻降雨过程中的Δh与h进行相加，可得到W、γμ、TD、RD值，并将该类参数代入式(2)，即可计算出该时刻的滑坡稳定性系数Kf。

江西省内的崩塌、滑坡大致有两类：①崩滑面为松散土体与基岩接触面，坡面倾角与滑面倾角相似；②由人工切坡引起的崩滑，崩滑面主要为松散土体内剪切破裂面，崩滑面倾角为 40°～60°。

(1)松散土体与基岩接触面控制的滑坡。该类型滑坡的特点是坡面倾角θ与滑面倾角α、地下水渗流方向角β基本相等，即γμ≈h/(2H)(图1)，于是有：

(6)

图1 松散土体与基岩接触面控制的滑坡示意

(2)人工切坡导致的小型滑坡。该类型滑坡在计算条块载荷时可近似地用饱和容重或天然容重与滑坡体积相乘得到(图2)，于是有：

(7)

图2 人工切坡导致的小型滑坡示意

该滑体内通常无地下水成分，因此将降雨过程中所产生的含水层厚度作为h，滑带长度L中通常相对斜坡长度B较小，故块体上部渗流补给量与排泄量的计算结果近似相等，即

(8)

2 计算实例

结合江西省境内某边坡实测数据，经实地调查及相关计算得出B=5 m、θ=65°、α=50°、β=20°、H=3.5 m、L=6 m、C=8 kPa、φ=15°、γ=18 kN/m3、η=0.15、μ=0.012，当Kf=1时，经计算得h=2 m，降雨量为160 mm。

3 结 语

分别对江西省境内松散土体与基岩接触面控制的滑坡、人工切坡导致的小型滑坡的稳定性初判方法进行了理论推导，并结合实测数据进行了计算分析，对于区内滑坡稳定性研究有一定的参考价值。

[1] 张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理[M].北京：地质出版社，1994.

[2] 殷坤龙，汪 洋，唐仲华.降雨对滑坡的作用机理及动态模拟研究[J].地质科技情报，2002(1)：75-78.

[3] 钟荫乾.滑坡与降雨关系及其预报[J].中国地质灾害与防治学报，1998(4)：24-32.

[4] 李 晓.重庆地区的强降雨过程与地质灾害的关系[J].中国地质灾害与防治学报，1998(3)：24-32.

2016-03-01)

边晓庚(1967—)，男，高级工程师，330095 江西省南昌市高新区紫阳大道169号。