降雨类型对边坡稳定性的影响

马雪妍

摘 要：为了研究不同类型降雨类型的作用下边坡稳定性的变化，利用Geo-Studio软件进行渗流场和稳定性的数值模拟。研究结果表明：降雨只影响边坡表层的孔隙水压力，不同降雨类型根据每天降雨量的不同孔压和稳定性也不同，雨量多，孔压变化大，稳定性地;雨量少，孔压变化小;稳定性高。

关键词：降雨类型;数值模拟;渗流场;边坡稳定性

1 绪论

在多雨地区，降雨是引起边坡失稳的主要原因。由于雨水进入坡体会打破坡内原有的土水平衡条件，进而引起边坡失稳。降雨类型分为平均型、前峰型、中峰型和后峰型四种，每种类型对坡体产生的影响也不尽相同，所以研究在降雨类型对的边坡稳定性的影响是非常有必要的。

边坡稳定性分析在世界各国的灾害防治中都占据重要地位。我国的专家们也进行了许多研究，王述红[1]研究了降雨条件下边坡流固耦合后的安全系数。石振明[2]研究了堆积层边坡滑移机理。夏开宗[3]分析了边坡稳定性在地下水作用下的的影响。罗渝[4]研究了降雨对边坡不同位置稳定性的影响。

目前的研究忽略了降雨类型，所以本文运用数值软件研究4种降雨类型的作用下边坡稳定性的变化规律，先计算渗流场，再将孔隙水压力结果带入进而计算稳定性，得到稳定性系数。由此可以得到边坡在降雨类型影响下的各时间段稳定性以后的变化规律，为针对性防治降雨型滑坡提供思路。

2 边坡模型建立

2.1 模型建立及边界条件

运用geo-studio软件建立一均质模型，如图1所示，长为40m，高为25m，坡脚高为5m，坡脚长为8m，坡顶长为10m，坡比10∶11。

左侧和右侧为固定水头边界，坡面上为降雨的流量边界，为了更加直观的得到孔隙水压力变化规律，划分Ⅰ-Ⅰ截面。为了结果便于收敛，选择三角形单元，整个模型工777个节点，1434个单元。

2.2 参数选取及模拟工况

计算中需要的参数和工况情况如下表所示。

为研究降雨类型对边坡渗流场及稳定性的变化，本文取降雨总雨量取为500mm，降雨时长为10d，类型有平均型、前峰型、中峰型、后峰型。

3 渗流场分析

从4个工况中Ⅰ-Ⅰ剖面的孔隙水压力沿深度变化情况来看，四种降雨类型孔隙水压力的影响区域都在表层，深层不受扰动，孔压线性变化。平均型降雨，由于持续降雨且雨量相同，呈现出逐渐向饱和区过渡;前峰型降雨，雨量由多变少，呈现出先迅速向饱和区靠拢，从第四天开始又逐渐回到非饱和区;后峰型降雨雨量由少增多，逐渐向饱和区靠拢;中峰型降雨量先增多后减少，呈现出前峰型和后峰型降雨特点，先逐渐向饱和区过渡，后逐渐回到非饱和区。

4 稳定性分析

由图2稳定性计算结果分析得知，平均型和后峰型降雨的稳定系数随时间呈现持续减小的趋势，前峰型和中峰型降雨的稳定性系数随时间呈现先减小后增大的趋势。从整体稳定性系数图也可以分析出，两个转折点出现在第五天和第八天。0d-5d，稳定性系数从大到小为：F后>F中>F平>F前;5d-8d，稳定性系数从大到小为：F平>F中>F后>F前;8d-10d，稳定性系数从大到小为：F前>F中>F平>F后。可见稳定性系数跟总降雨量关系不大，而受每天降雨量的影响。

5 结论

（1）随着降雨的进行，边坡从上至下为饱和-非饱和-饱和区，表层先形成饱和区，中间非饱和区，往下由于地下水赋存又形成饱和区，降雨主要引起边坡表层的孔隙水压力变化。

（2）孔隙水压力的影响体现在日降雨量上，降雨量多孔压变化大，雨量小孔压变化小。

（3）前峰型和后峰型降雨对边坡稳定性来说最不利，中峰型和平均型介于两者之间。

参考文献：

[1]王述红，何堅，杨天娇.考虑降雨入渗的边坡稳定性数值分析[J].东北大学学报（自然科学版），2018，39;335（08）：135-139.

[2]石振明，赵思奕，苏越，等.降雨作用下堆积层滑坡的模型试验研究[J].水文地质工程地质，2016，43（4）：135-140.

[3]夏开宗，陈从新，刘秀敏，等.水力作用下缓倾顺层复合介质边坡滑移破坏机制分析[J].岩石力学与工程学报，2014，33（s2）：3766-3775.

[4]罗渝，何思明，何尽川.降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响[J].地球科学，2014，39（9）：1357-1363.