降雨入渗对高填方路堤变形及稳定性的影响分析

白宏海

【摘 要】为了分析降雨入渗对高填方路堤变形及稳定性的影响，本文通过数值模拟软件，对不同降雨强度下的高填方路堤进行沉降及稳定性分析。得出的结论：随着降雨时间的持续填方路堤的沉降值逐渐增大，并且降雨强度越大路堤的沉降值也就越大，当降雨停止后路堤的沉降值基本保持不变；在降雨过程中，高填方路堤的稳定性不断下降，并且相同的降雨时间条件下，降雨强度越大其路堤的稳定性越低，同时，降雨停止后，路堤稳定性迅速的上升。

【关键词】降雨入渗；高填方路堤；沉降值；路堤稳定性

0 前言

随着国家经济的持续增长，我国的基础建设步伐也在持续的加快，同时由于高速公路对促进地区经济增长具有举足轻重的地位，因此国家大力发展高速公路建设。伴随着高速公路的建设，众多工程问题逐步的显现，其中降雨条件下引起的边坡沉降及失稳破坏问题尤为严重。益娄高速位于南方多雨山区，该项目起点位于益阳桃江县，终点到达娄底双峰县檀树冲。沿线地质条件复杂，多为碎石土及强风化砂纸板岩，在工程建设中将上述岩土作为填筑材料修筑路堤，沿线出现大量的高填方路堤，其填筑高度达12m。这类高填方路堤在降雨条件出现一定的沉降变形甚至失稳破坏。

目前，针对降雨条件下，边坡稳定性以及变形的研究较多，例如：周家文[1]认为边坡的降雨入渗对于边坡最危险滑动面以及边坡安全系数的影响至关重要；朱伟[2]认为对于土质边坡而言，降雨过程中其雨水的入渗量对边坡稳定性起到很重要的作用；陈晓斌[3]通过对粗粒土边坡在降雨条件下变形及稳定性分析，得出随着雨水入渗深度的增加其边坡的沉降变形不断增加，而边坡的稳定性不断地下降。针对上述研究可以得出，现阶段针对高填方路堤边坡在降雨条件下的变形以及稳定性的研究较少。因此本文针对益娄高速某高填方路堤进行研究，分析在不同降雨强度条件下路堤的竖直沉降分布特征以及稳定性的变化规律，本论文的研究成果，对降雨条件下高填方路堤边坡支护与排水，具有一定的指导意义。

2 计算结果分析

图2为不同降雨强度下，监测点的竖向沉降值随时间的变化曲线。如图所示：降雨持续8h时，三种降雨强度下监测点处的沉降值非常小且大小基本相同，当降雨超过8h时，降雨强度越大监测点处的沉降值也就越大，并且在降雨持续时间24h后，监测点处的沉降值迅速的增大；监测点的沉降值随着降雨时间的持续而变大，并在48h降雨停止后，监测点处沉降值大小基本保持不变，降雨强度越大其最终的沉降值越大。

造成上述现象的原因是：降雨开始阶段，由于雨水的渗入量较低，引起土体体积含水率升高的范围较小，对路堤监测点沉降值影响较小；随着降雨时间的持续，雨水大量的进入边坡土体内部，造成土体体体积含水率的大范围的升高，增加了路堤边坡自身重量，同时土体体积含水率的升高，造成土颗粒软化变形，因此导致监测点处的沉降值迅速增大；降雨停止后，由于路堤边坡内部雨水与坡体外部存在水头差，引起雨水的迅速消散，路堤边坡土体提及含水率迅速降低，因此监测点的沉降值大小基本不变。

图3为不同降雨强度下，高填方路堤安全系数随时间的变化曲线。如图3所示：随着降雨时间的持续，高填方路堤的稳定性不断下降，并在降雨持续时间为48h时，稳定性降到最低；相同的降雨时间条件下，降雨强度越大其路堤的稳定性越低；在降雨停止后，路堤边坡稳定性迅速的上升。造成上述现象的原因是：降雨导致边坡土体体积含水率升高、孔隙水压力增大，导致边坡土体抗剪强度能降低，引起边坡稳定性下降；同时，雨水的入渗还会引起土体容重增加，导致边坡的下滑力增加，也引起边坡稳定性降低；当降雨停止后，路堤内部土体的雨水迅速消散，从而引起路堤稳定性迅速的回升。

3 结论

1）降雨初期，路堤边坡的沉降值变化较小，随着降雨的持续路堤的沉降值迅速增大，并且降雨强度越大路堤的沉降值也就越大，当降雨停止后路堤的沉降值基本保持不变。

2）随着降雨时间的持续，高填方路堤边坡的稳定性不断下降，并在降雨持续时间为48h时，稳定性降到最低；相同的降雨时间条件下，降雨强度越大其路堤边坡的稳定性越低；在降雨停止后，路堤邊坡稳定性迅速的上升。

【参考文献】

[1]周家文，徐卫亚，邓俊晔，刘兴宁.降雨入渗条件下边坡的稳定性分析[J].水利学报，2008，36（9）：1066-1073.

[2]朱伟，陈学东，钟小春.降雨入渗规律的实测与分析[J].岩土力学，2006，41（11）：1873-1879.

[3]陈晓斌，徐望国，刘小平.降雨入渗对粗粒土路堤变形与稳定性的影响[J].中南大学学报（自然科学版），2011，46（3）：765-771.

[4]田东方，郑宏，刘德富.考虑径流影响的滑坡降雨入渗二维有限元模拟及应用[J].岩土力学，2016，56（4）：1179-1186.

[责任编辑：田吉捷]