雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度勘察技术分析——以小清河复航工程施工二标对应项目为例

任博学REN Bo-xue

（济南清河岩土工程有限公司，济南 250022）

0 引言

随着气候变化和人类活动影响的增加，岩土工程中边坡稳定性成为一个备受关注的议题。针对小清河复航工程施工二标项目，对雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度勘察技术的研究显得尤为重要。目前对于雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度的研究相对较少，特别是针对具体工程项目的实际情况。本研究通过以小清河复航工程施工二标为例，填补了这一领域的研究空白，提供了实践案例。该研究可为类似工程项目的设计和施工提供重要的技术参考。通过深入分析雨水渗透条件下岩土边坡纵向抗剪强度勘察技术，可以更准确地评估边坡稳定性风险，优化工程设计，确保工程安全可靠。

1 项目概况

小清河复航工程施工二标对应项目位于山东省济南市，这一地区地理位置独特，有着丰富的水资源和潜在的交通运输需求。工程的主要目标是恢复小清河的航运功能，以促进区域经济的发展和水上交通的便捷。在项目区域，岩土边坡是一个普遍存在的地质特征。这些边坡通常由岩石和土壤组成，地质条件复杂多样。施工要求在保证航运通畅的同时，必须保障边坡的稳定性，以防止坡面滑动、坡体塌方等问题的发生。该项目区域的岩土边坡稳定性问题主要源于雨水渗透。降雨季节会导致边坡土壤饱和，增加了坡体的重量，同时降低了土壤的抗剪强度。这种情况可能会引发边坡滑动、塌方等不稳定现象，威胁到工程安全和航运通畅性。（如图1）鉴于岩土边坡稳定性问题和雨水渗透的影响，对小清河复航工程施工二标对应项目进行勘察技术分析至关重要。

图1 小清河现场预施工现场剖面结构图

2 勘察方法和数据结果分析

研究雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度是岩土工程中的重要课题，因为雨水渗透可能导致边坡的稳定性问题。为了有效研究这一问题，我们进行了实地调查，并通过对勘察数据和结果进行分析，帮助我们了解雨水渗透引起的岩土边坡纵向抗剪强度变化和稳定性问题。

2.1 实地调查

实地调查是研究雨水渗透下岩土边坡的第一步，它包括以下内容：

地质勘察：了解地下岩土结构、地层分布和地质特征，以确定潜在的渗透路径和可能的弱点；

降雨情况记录：收集长期的降雨数据，以确定雨水对边坡的影响。这包括降雨量、降雨强度、降雨频率等信息；

地下水位监测：监测地下水位的变化，以了解地下水对边坡稳定性的影响。

实地调查的优点在于提供了实际场景的数据，但它也受到天气、地质条件和时间的限制。

2.2 勘察数据分析与模拟方法

以下是小清河复航工程中进行雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度勘察的数据分析与模拟的详细步骤和方法：

在小清河复航工程中，为了对雨水渗透下的岩土边坡纵向抗剪强度进行评估，我们采用了数据分析与模拟的方法。这些方法包括渗流概率分析、有限元法和点估计法等。

针对渗流概率分析，我们通常使用统计有限元法或随机（概率）有限元法。这两种方法需要进行大量的计算，通常需要进行103～104次级别的计算。虽然这些计算量对于一些重要工程的稳定性评价和支护结构优化设计来说是值得的，但对于重要性较一般且开挖过程中坡面形态不断变化的边坡而言，这些耗时的方法在实践中难以应用。

因此，为了弥补当前边坡渗流概率分析的不足，在边坡渗流概率分析中引入了点估计-有限元法。点估计法是一种参数估计方法，它在总体分布函数已知的情况下，利用样本统计量来估计总体参数。该方法在岩土工程领域经过多位学者的修正后逐渐应用，主要用于分析岩土材料力学参数不确定性对工程稳定性的影响。

根据这一思想，我们将边坡工程渗流和稳定性等计算结果（如含水率场、孔隙水压力场和边坡安全系数等）视为总体参数，并假设该总体参数的统计分布函数与材料参数的统计分布函数类型一致（例如都是正态分布或对数正态分布）。然后，通过点估计的方式解决考虑材料渗透特性不确定性的边坡渗流初值问题，进而实现边坡可靠度分析。

通过以上步骤和方法，我们能够对小清河复航工程中雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度进行全面的数据分析与模拟研究。这有助于更好地评估边坡的稳定性，并为工程设计和决策提供科学依据。

2.3 勘察数据和结果

地下岩土结构和地质特征：发现了岩土边坡地质条件复杂，存在多种岩石和土壤类型，包括粉砂岩、黏土和砾石层（如图2）。

图2 小清河复航项目渗透管-排水一体化处理设施构造断面示意图

雨水渗透情况数据：分析了多年的降雨数据，发现降雨季节时，边坡受到显著的水渗透影响，土壤饱和度增加。

土壤抗剪强度测试结果：经过室内试验，确定了不同土壤类型的抗剪强度和稳定性特性。

这些数据和结果帮助我们更好地理解了雨水渗透对岩土边坡的影响。降雨季节导致土壤饱和度增加，使土壤抗剪强度降低，增加了边坡滑动和塌方的风险。此外，复杂的地质条件也增加了边坡稳定性问题的复杂性。

2.4 小清河复航工程雨水渗透引起的岩土边坡纵向抗剪强度变化

在实际勘探中，发现在小清河岩土边坡中，雨水渗透所带来的影响是多方面的。这种渗透会改变岩土材料的特性，导致边坡纵向抗剪强度发生变化。（如图3）

图3 小清河降雨循环条件下岩土边坡纵向抗剪强度变化示意图

其中的关键点包括：

影响因素：降雨强度、时间和岩土材料特性等都是重要因素；

水压增加：雨水渗透会提高边坡内部的孔隙水压力，导致有效应力减小；

强度降低：随着雨水渗透程度增加，边坡纵向抗剪强度逐渐减小。

这些变化对岩土边坡的稳定性和整体结构都带来了显著的影响。

为了准确评估岩土边坡在雨水渗透条件下的纵向抗剪强度，利用数值模拟方法，建立岩土边坡模型，考虑雨水渗透影响因素；分析边坡在不同雨水渗透条件下的变形和破坏特点；结合现场监测数据，验证模型分析结果的准确性。（如图4）

图4 雨水渗透引起的岩土边坡纵向抗剪强度变化图

2.5 雨水渗透引起的岩土边坡稳定性问题

雨水渗透引起的岩土边坡稳定性问题是在小清河复航工程中需要认真考虑和解决的一个重要问题。当雨水渗透进入边坡地区时，会改变边坡的水文地质条件，从而导致土壤的软化和失稳。这种情况下，边坡可能会发生滑动、坍塌等不稳定现象，特别是在高强度降雨情况下，雨水渗透可能会加剧边坡的灾害风险。

雨水渗透对边坡的影响主要有两个方面。首先，雨水的渗透会增加边坡土壤中的含水量，导致土壤颗粒之间的摩擦力减小，土壤整体变得较为松散。其次，雨水的渗透还会增加土壤中的孔隙水压力，使土壤内部的有效应力减小，进一步削弱了边坡的抗剪强度。因此，我们必须认真分析和评估雨水渗透引起的岩土边坡稳定性问题。在工程设计中，应充分考虑边坡的防渗排水措施，通过合理的排水系统来降低土壤含水量和孔隙水压力，从而减少边坡的软化和失稳风险。此外，还需要进行相关的数值模拟和工程试验，以深入研究雨水渗透对边坡稳定性的影响机制，为工程实施提供科学可靠的技术支持。

综上所述，小清河复航工程中的雨水渗透引起的岩土边坡稳定性问题具有重要的工程意义，我们应该充分认识并采取相应的措施来确保工程的安全与稳定。

3 针对岩土边坡纵向抗剪强度降低的防治措施

为了预防岩土边坡纵向抗剪强度降低可能引发的问题，可以采取以下防治措施来加以应对：

加固边坡基础，提高整体稳定性：通过在边坡基础上进行加固工程，如钢筋混凝土桩、挤密灌浆等，可以增加岩土边坡的整体稳定性，提高其纵向抗剪强度。

设计排水系统，减小孔隙水压力：合理设计和建设边坡的排水系统，包括设置排水沟、铺设排水管道等，能够有效地降低孔隙水的积聚和压力，减少其对岩土边坡纵向抗剪强度的影响。

改善土壤材料特性，增加抗剪强度：采用合适的土壤改良技术，如土石混合法、灰土法等，可以改变土壤的物理和力学性质，提高其抗剪强度，从而增强岩土边坡纵向的稳定性。

定期检测和维护，及时发现并处理问题：定期对岩土边坡进行检测和维护，如通过监测设备对边坡进行实时监测、定期巡视等，能够及时发现岩土边坡纵向抗剪强度降低的问题，并采取相应的处理措施，以防止问题进一步恶化。（如图5）同时，还需要做好边坡的日常维护工作，包括保持边坡表面的排水畅通、清理积水、清除杂草等，以确保边坡的长期稳定性。

图5 小清河复航工程雨水下渗收集系统剖面图

通过对雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度进行全面分析，可以更好地评估边坡的稳定性，并采取相应的措施来预防和减轻岩土边坡灾害的发生。

4 结语

本研究以小清河复航工程施工二标对应项目为例，围绕雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度的勘察技术分析展开研究。通过实地调查、数据采集、室内试验和数值模拟等方法，获得了相关数据和结果，并进行了分析和讨论。以下是针对该项目的结论：

雨水渗透对岩土边坡的稳定性具有重要影响。降雨季节导致边坡土壤饱和，增加了边坡滑动和塌方的风险。

勘察技术分析对小清河复航工程施工二标对应项目的岩土边坡纵向抗剪强度研究至关重要。通过实地调查，了解了岩土地质条件；通过数据采集，获得了雨水渗透情况和土壤抗剪强度等数据；通过室内试验，评估了不同土壤类型的稳定性特性；通过数值模拟，预测了边坡的行为。

研究结果表明，合适的加固措施和排水设施可以提高边坡的稳定性，确保小清河复航工程施工二标对应项目的安全和顺利进行。

通过本研究的分析和讨论，进一步加强了我们对雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度的认识，为类似工程项目提供了借鉴和参考。

综上所述，本研究结果强调了雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度勘察技术分析在小清河复航工程施工二标对应项目中的重要性。通过合理选择和应用勘察技术，可以准确评估边坡的稳定性问题，并制定相应的改进措施，确保工程的安全性和可持续性发展。然而，需要注意施工成本、时间和环境保护等因素，以及进一步深入研究和实践的需求。