水位變化速率對(duì)涉水滑坡穩(wěn)定性的影響

陽萬權(quán)　楊潔

摘 要：地下水位對(duì)滑坡的穩(wěn)定性有很大影響，對(duì)于涉水滑坡，河流水位下降速率越大，地下水位滯后效應(yīng)越強(qiáng)烈，滑坡的穩(wěn)定性也就越低。文章使用傳遞系數(shù)法以及Geo-Studio系列軟件中的SLOPE/W模塊進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，對(duì)比了不同水位下降速率下的滑坡穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：滑坡穩(wěn)定性；水位變化速率；數(shù)值模擬

地下水是滑坡穩(wěn)定性的重要影響因素之一。對(duì)于涉水滑坡，隨著河流水位的下降，坡體內(nèi)的浸潤線也隨著下降，滑坡體內(nèi)浸潤線隨著河流水位的下降而存在滯后現(xiàn)象，坡體內(nèi)的地下水位線一直高于河流水位，這是由于下降速度較快，坡體內(nèi)的孔隙水來不及排出，從而形成了較大的孔隙水壓力，改變了滑體的滲流場(chǎng)。同時(shí)，下降速率越大，滯后效應(yīng)越強(qiáng)烈[1-4]。

1 滑坡基本特征及穩(wěn)定性分析

1.1 斜坡特征

滑坡所處斜坡地貌為河流下切形成丘陵地形，斜坡坡向109°，為斜順坡，前緣高程152m，后緣高程230m，坡高約47m，坡長(zhǎng)約201m，坡體形態(tài)近直線型，中前部呈階梯狀，中部滑體滑動(dòng)后，經(jīng)人工改造，呈微凹形，前緣微具負(fù)地貌，呈洼地，臨江呈陡坎、緩坡交替的階梯狀地貌，坡體總體呈后陡前緩的坡度變化，總體坡度約12-25°。

1.2 物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)

（1）滑體結(jié)構(gòu)特征?；w物質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土夾少量碎塊石，總體呈稍密、稍濕、可塑狀，可見塊石，但數(shù)量較少，基本為土黃色，可塑粉質(zhì)粘土，僅偶見塊徑達(dá)數(shù)公分至數(shù)十公分塊石，滑坡后緣斜坡堆積崩積塊石，主要為灰黑色粉質(zhì)粘土夾砂巖大塊石，大塊石塊徑一般為1.5-2m，個(gè)別達(dá)3m以上，雜亂分布后方斜坡。滑體縱向上后緣薄，僅約2-3m堆積體層，向前緣漸厚至8-10m，縱向上總體近直線型。（2）滑床結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)本次勘探成果等資料，該滑坡為沿著基覆界面的上覆土體滑動(dòng)，滑床為基巖，其形態(tài)呈單斜狀，滑床由中厚層狀紫紅色泥巖與淺灰色中-厚層狀砂巖互層組成，屬于由侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組（J2s）巖層，產(chǎn)狀變化不大，約為165°∠8°，與坡向相近，斜順向坡，滑床基本呈微凹直線型，滑床中后部較平直，約為10-15°，至前段稍緩，為5°左右?；舱w穩(wěn)定性較好。（3）滑帶結(jié)構(gòu)特征。主要為沿著基覆界面的松散層坡殘積粉質(zhì)粘土夾碎塊石，滑床與滑體物質(zhì)呈不整合接觸關(guān)系。

2 不同水位下降速率下滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

2.1 計(jì)算方法

2.2 計(jì)算模型

首先在各種工況下的計(jì)算剖面上按滑面產(chǎn)狀、巖土性質(zhì)、地下水水力坡度等因素將滑體劃分成若干垂直條塊（圖1），然后結(jié)合滲流場(chǎng)模擬得出的各工況最后一天的浸潤線作為本次計(jì)算的地下水位線。

2.3 計(jì)算參數(shù)

（1）滑體重度。通過工程類比，滑坡體天然重度取值為19.75kN/m3，飽和重度為21.0kN/m3，水位以下滑體的浮重度為11.0kN/m3。

（2）滑帶土抗剪強(qiáng)度。滑坡區(qū)出露基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組（J2s）的巖層，紫紅色泥巖與青灰色中厚-厚層砂巖互層，結(jié)合堆積體物質(zhì)劃分，C取13.5kPa，Φ取11°。

2.4 分析工況

水位以下的堆積體采用浮重度進(jìn)行計(jì)算，按水位下降時(shí)降速設(shè)計(jì)四種工況：0.6m/d、0.8m/d、1m/d、1.2m/d與1m/d組合，水位下降幅度為14m。

2.5 滑坡地下水滲流分析

2.5.1 模型建立

根據(jù)地貌變化，滑坡主滑方向、滑面形態(tài)及探槽探坑揭露出的滑面產(chǎn)狀與主滑方向的縱剖面反映出的形態(tài)基本吻合，故該剖面向上的穩(wěn)定性計(jì)算，其結(jié)果能夠較為準(zhǔn)確的反映滑體的穩(wěn)定狀態(tài)。采用Geo-Studio軟件的SEEP/W模塊進(jìn)行模擬，模型共劃分617單元，661個(gè)節(jié)點(diǎn)，見圖2。

2.5.2 滲流模擬參數(shù)選取

在沒有土水特性曲線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，可采用常用的經(jīng)驗(yàn)曲線，并結(jié)合工程地質(zhì)類比法進(jìn)行綜合確定。結(jié)合滲水試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)取值，滑坡滲透系數(shù)取值為：滑體K=1.8m/d，基巖K=0.079m/d。

2.5.3 模擬結(jié)果分析

隨著水位的下降，坡體內(nèi)的浸潤線也隨著下降，滑坡體內(nèi)浸潤線隨著水位的下降而存在滯后現(xiàn)象，坡體內(nèi)的地下水位線一直高于河流水位，這是由于下降速度較快，坡體內(nèi)的孔隙水來不及排出，從而形成了較大的孔隙水壓力，改變了滑體的滲流場(chǎng)。且隨著水位下降速率的增大，滯后效應(yīng)越強(qiáng)烈，也就越不利與滑坡的穩(wěn)定性，在下降過程中受水位影響的滑坡前緣水力梯度變大。且最大水力梯度發(fā)生在滑坡坡腳附近。

按照上述工況及荷載組合進(jìn)行計(jì)算，使用傳遞系數(shù)法以及Geo-Studio系列軟件中的SLOPE/W模塊進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)果分別匯總于表1。

3 結(jié)束語

（1）根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，該滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。（2）橫向比較初始水位相同條件下，不同降幅條件下穩(wěn)定性變化，可見在增大水位下降速率后，滑坡穩(wěn)定性總體表現(xiàn)為隨著降幅增大不斷降低。

參考文獻(xiàn)

[1]朱東林，任光明，等.庫水位變化下對(duì)水庫滑坡穩(wěn)定性影響的預(yù)測(cè)[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2002（3）：7-9.

[2]彭鳳，趙德君.滑坡穩(wěn)定性計(jì)算中地下水作用的處理[J].西部探礦工程，2012.

[3]薛禹群.地下水動(dòng)力學(xué)原理[M].北京：地質(zhì)出版社，1996.

[4]中村浩之.論水庫滑坡[J].水土保持通報(bào)，1990，10（1）.