强降雨条件下顺层滑坡影响因素和稳定性分析

强降雨条件下顺层滑坡影响因素和稳定性分析

李兵

李兵吉林省电力勘测设计院吉林长春130022

摘要：以四川省某高速公路工程为背景，对持续强降雨对沿线顺层岩质边坡稳定性产生不利影响进行研究。本文对滑坡体稳定性进行了极限平衡稳定性及数值计算分析。计算结果表明：在持续强降雨状态下滑体易失稳，持续降雨是影响西区边坡稳定的主要因素。根据强降雨工况下，确定处治方案。

关键字：顺层滑坡强降雨稳定性

1引言

高速公路滑坡稳定性研究对公路工程建设及其正常运营具有重大意义。经强降雨后，滑坡稳定性的研究应考虑相关联的三个问题：一滑体重增加；二岩体结构面抗剪强度指标—结构面间的黏结力和内摩擦角降低；三浮托力、裂隙静水压力和渗透压力作用。

随着我国西南地区高速公路事业的蓬勃发展，越来越多的滑坡，尤其是顺层滑坡面临着上述问题。本文以蒋家坡滑坡为背景，结合地质勘察报告，针对沿线滑坡在强降雨作用下的稳定性计算分析。采用Geo-Slope边坡稳定性分析软件、[4]、[5]中极限平衡法，计算了该滑坡在自然状态、强降雨状态下的稳定性，根据计算结果进行分析，确定合理、可行的应急抢险措施。

2滑坡发生的背景

2.1地形地貌

该滑坡地处四川盆地东北部构造侵蚀、剥蚀低山、丘陵红层地区，微地貌属于丘陵斜坡，为一单斜坡，倾向南侧巴河，地势起伏较小，自然坡度15°～25°。斜坡多被居民辟为旱地及水田，局部被开挖堆填场平建筑民房，存在多级陡坎。滑坡区西侧为蒋家沟中切冲沟，东侧为一自然浅切冲沟，后缘为居民切坡陡坎,前缘为施工切坡。

2.2地层岩性

根据前期勘察资料，斜坡上覆第四系残坡积松散粉质粘土厚度不大，一般厚度2～8m。受雨水冲刷局部基岩出露，下伏基岩为白垩系下统苍溪组（K1c)紫红色、暗紫色厚层状砂质泥岩夹青灰色厚层状细砂岩。岩质软弱，固结程度较差，抗风化性差，浸水易软化。岩层产状170°～190°∠15°～20°，倾向坡外，属于顺层边坡，且岩层倾角15°～20°，缓倾软弱粉砂质泥岩属于易滑岩层。受区域地质构造、自然风化及卸荷作用，表层岩石风化强烈，岩体节理裂隙发育，岩体被切割呈块体状、碎块状。可见，区内存在软弱外倾岩层，且节理裂隙发育，存在不利结构面组合。上部松散土层及浅层强风化软弱外倾较缓裂隙化岩层为滑坡形成提供了有利岩土及结构条件。

2.3水文地质特征

自然工况下地下水位埋深较大，根据勘察资料地下水位埋深8.20m，未见泉点出露。斜坡局部被辟为水田，地表水入渗，浸泡岩土体。粉砂质泥岩强风化层节理裂隙发育，张开度大，延展性好，属于强透水层；下部中风化岩层裂隙较上部强风化层不甚发育，属于隔水层。大气降雨入渗作用下，地下水位抬升，表部松散覆盖层及强风化裂隙化岩层内容易形成地下水饱和带，岩体受到地下水长期浸泡，容易软化，抗剪强度显著降低。为滑坡形成提供了不利条件。

3计算理论及计算参数

3.1计算理论

滑坡失稳大多与水有密切关系，水是影响顺层岩质滑坡稳定性的重要因素。水不仅增加覆盖层容重，同时对软弱滑面起到润滑介质作用，造成软弱夹层强度急剧下降；另外，根据层面的贯通性质、节理裂隙的发育情况、地下水分布情况来考虑浮托力、裂隙静水压力和渗透水压力作用。当层面及裂隙贯通性较好，且裂隙充水时，可按图1的计算模型进行顺层滑坡稳定性计算。

3.2计算参数

滑动面参数主要首先采用试验资料进行折减，带Fs=0.95～0.98时，最终综合选取滑坡滑动面参数，详见表1。

表1计算参数

4滑坡的影响因素

4.1影响因素

根据该滑坡的地形地貌、地质条件等因素，其影响因素主要为：①斜坡所具陡缓相间的自然坡形以及前缘切坡所形成的临空面及两侧冲沟，为滑坡形成提供了有利地形条件及自由空间；②上部松散土层，以及下伏白垩系苍溪组软弱红层（粉砂质泥岩夹粉砂岩）具有固结程度较差、浸水易软化的特性，且岩层较缓，倾向坡外，为滑坡形成提供了不利岩土及结构条件；③受区域构造及河流切割作用所形成的两组张性、贯通性较大、胶结程度差、倾向坡外的陡倾节理裂隙，以及裂隙化岩体，为滑坡形成提供了有利的边界条件。

4.2滑坡诱发因素

强降雨入渗作用下，地下水位上升，表部松散覆盖层及强风化裂隙化岩层内容易形成地下水饱和带，岩体受到地下水长期浸泡，容易软化，抗剪强度显著降低，为滑坡形成提供了不利条件。强降雨及前缘施工切坡是滑坡形成的主要诱发因素，水田蓄水向下入渗浸泡岩土体，亦是滑坡形成的诱发因素之一。

5滑坡稳定性分析与评价

在强降雨过程中，大量雨水深入滑坡体，浸泡滑带，一方面增加滑体重度，另一方面进一步降低滑带内聚力及内摩擦角，此外产生静水压力及动水压力，若不采取应急抢险措施，势必导致滑坡体再次滑动失稳，扩大滑坡规模。计算模型见图2。

根据前述选取的物理力学参数，利用[4]中式5.2.3-1～5.2.3-4，根据该滑坡实际工况，可简化为式（1）～式（6）。另根据[5]中式4-10，即本文中的式（1）、（2）、（7）和式（8），可得自然与暴雨状态下的安全系数见表2。同时，为保证滑坡计算的合理性与安全性，采用边坡稳定性分析软件Geo-Slope，对此滑坡进行了分析，自然与暴雨状态下的安全系数见表2。经计算分析滑坡不能满足[6]中表3.7.4的要求，需加强支挡防护。

针对该段滑坡，采用式本文中的式（1）、（2）、（7）和式（8）计算下滑力，确定采用锚索框架+前缘反压土方+综合治水+夯填裂缝应急抢险措施。经过监测结果分析，滑坡保持稳定。

6结语

①充分考虑裂隙静水压力、渗透水压力浮托力的作用，对滑坡计算至关重要；

②采用边坡稳定性分析软件Geo-Slope与和综合极限平衡法计算分析后，结果较理想；

③滑坡在强降雨后具有一定的时效性，及时采取应急抢险措施，一旦错过治理时机，则劳民伤财，事倍功半。

参考文献：

[1]杨克智，高金公路老堡关滑坡稳定性评价与治理研究[J]，《公路交通技术》，2002年第3期。

[2]李维光、楼建国，降雨条件下顺层滑坡影响因素和稳定性分析[J]，《采矿与安全工程学报》，2006年第23卷第4期。

[3]廖红建，盛谦等，库水位下降对滑坡体稳定性的影响[J]，《岩石力学与工程学报》，2005年第24卷第19期。

[4]《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）。

[5]李安洪、周德培等主编，顺层岩质边坡稳定性分析与支挡防护设计[M]，人民交通出版社，2011，8。

[6]《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）。