賀小黑，彭 鑫，譚建民，裴來政

(1.北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100101；2.城市軌道交通深基坑巖土工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；3.東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330013；4.東華理工大學(xué)水資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 南昌 330013;5.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430205)

0 引言

地下水滲流作用是誘發(fā)碎石土斜坡失穩(wěn)的主要因素，對(duì)地下水滲流作用下碎石土斜坡變形破壞機(jī)理研究不僅具有理論意義，也為暴雨誘發(fā)滑坡預(yù)報(bào)研究提供基礎(chǔ)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。一些學(xué)者在地下水滲流作用對(duì)碎石土斜坡變形破壞機(jī)理方面進(jìn)行了研究，如韓培鋒[1]利用室內(nèi)地下水滲流模型試驗(yàn)，重現(xiàn)地下水滲流過程中碎石土斜坡體內(nèi)含水率、飽和度、孔隙水壓力、坡體位移、應(yīng)力和應(yīng)變等的變化規(guī)律。計(jì)算斜坡體的穩(wěn)定系數(shù)，建立穩(wěn)定系數(shù)與含水率、孔隙水壓力、濕陷沉降及坡體位移的經(jīng)驗(yàn)公式。分析地下水滲流對(duì)斜坡破壞的機(jī)理，考慮地下水滲水應(yīng)力對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響，修正計(jì)算模型[1]。

曾磊[2]以陜北黃土高原靖邊縣滑坡為研究對(duì)象，通過DEM數(shù)據(jù)和野外調(diào)查，重現(xiàn)滑坡發(fā)生前的斜坡形態(tài)、優(yōu)勢(shì)滲流通道數(shù)量及特征，分析其分布及匯水范圍；通過建立地下水滲流和斜坡穩(wěn)定性分析耦合模型，模擬不同優(yōu)勢(shì)通道和不同降水條件下的地表徑流匯集、優(yōu)勢(shì)入滲和局部飽和帶的擴(kuò)展趨勢(shì)，最終分析局部地下水形成和擴(kuò)散對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響。

唐朝暉等[3]對(duì)不同降雨條件下碎石土堆積層滑坡的變形規(guī)律進(jìn)行了研究，應(yīng)用Modflow軟件建立了滑坡地下水滲流場(chǎng)數(shù)值模型，在不同降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)條件下，模擬降雨入滲補(bǔ)給地下水場(chǎng)景。最后，運(yùn)用FLAC3D軟件對(duì)不同降雨工況條件下，滲流場(chǎng)變化引起的滑坡變形規(guī)律進(jìn)行了模擬。

朱向東等[4]以官家滑坡為例，通過對(duì)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算中與地下水有關(guān)的各因素敏感性分析，發(fā)現(xiàn)孔隙壓力比、水頭高度和水力梯度極大的影響了碎石土邊坡的穩(wěn)定性。碎石土邊坡的變形破壞往往是在局部脆弱部位，首先通過長(zhǎng)期蠕變積累首先展開，逐漸擴(kuò)展至整個(gè)滑面。因此在滑坡穩(wěn)定性計(jì)算中，強(qiáng)度參數(shù)按照飽水面積比影響下經(jīng)衰減的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，得到的穩(wěn)定性系數(shù)更符合工程實(shí)際情況。

董輝等[5]進(jìn)行了強(qiáng)降雨作用下碎石土斜坡室內(nèi)模型試驗(yàn)研究。初始含水率與降雨時(shí)間相同時(shí)，雨強(qiáng)為1.6 mm/min不同坡度邊坡模型的變形特征和雨水入滲特征。結(jié)果表明：隨降雨時(shí)間增加，坡體沉降值及坡體內(nèi)部水平位移不斷增加。不同坡度邊坡模型降雨過程中，坡體入滲過程是自上而下發(fā)展變化的。降雨結(jié)束時(shí)，坡腳雨水入滲深度最大，坡頂次之，坡腰最小。坡度越小在坡頂和坡腰處雨水入滲深度越大，沉降值越大，且在坡腳處沉降值最大。

滑坡滑體的碎石土類型有崩坡積、殘坡積、沖洪積、老滑坡體等。當(dāng)滑體碎石土類型不同時(shí)，降雨入滲產(chǎn)生的地下水滲流對(duì)滑坡變形和穩(wěn)定性的影響程度不同。

由于崩坡積形成的碎石土堆積層中，往往存在大量的級(jí)配不良的松散土體，土體中粗粒比較集中部位容易形成細(xì)粒充填不足的架空結(jié)構(gòu)，這種部位既是可能的集中滲流通道，又是形變的薄弱環(huán)節(jié)，所以降雨入滲誘發(fā)崩坡積層滑坡的模式和機(jī)理必有特定的規(guī)律，且比降雨入滲誘發(fā)一般非飽和土坡滑動(dòng)的情況復(fù)雜。國(guó)內(nèi)外土石壩工程失事調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)，中國(guó)241座大型水庫(kù)發(fā)生的1 000個(gè)事故中，由滲流破壞造成者占32%；美國(guó)206座土壩失事中，由滲流破壞造成者占39%[6]。

相對(duì)崩坡積而言，殘坡積和老滑坡體組成內(nèi)部細(xì)顆粒較多，架空結(jié)構(gòu)較少，故集中滲流通道較少，地下水滲流對(duì)滑坡變形的影響較不嚴(yán)重。

前人的研究多集中在降雨滲流對(duì)碎石土邊坡破壞的機(jī)理方面，還沒有學(xué)者針對(duì)滲流對(duì)崩坡積、殘坡積、老滑坡體的變形影響程度進(jìn)行對(duì)比分析，本次研究將通過安化縣春風(fēng)滑坡的實(shí)例來對(duì)比分析降雨引發(fā)的地下水滲流對(duì)崩坡積、老滑坡體變形的影響，并進(jìn)行不同降雨強(qiáng)度和時(shí)間的數(shù)值模擬。這對(duì)我們更加清楚地認(rèn)識(shí)滲流對(duì)碎石土滑坡變形破壞和穩(wěn)定性的影響具有重要意義。

1 滑坡區(qū)自然條件及地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 自然條件

春風(fēng)滑坡位于湖南益陽(yáng)安化縣柘溪鎮(zhèn)辰溪村內(nèi)，資江支流辰溪右岸；地處湘中山區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)，四季分明，屬湖南省暴雨中心和低溫中心區(qū)之一，降雨具有連續(xù)、集中、強(qiáng)度大等特點(diǎn)。所在斜坡沖溝發(fā)育，出露大量泉點(diǎn)，最大流量2 L/s。地下水埋深淺，滑坡變形前坡體種植大量水田；滑動(dòng)后，泉水流量明顯減少，泉點(diǎn)減少，多松散土體，向下方排泄。

1.2 地質(zhì)環(huán)境條件

1.2.1地形地貌

滑坡區(qū)屬構(gòu)造侵蝕剝蝕中低山區(qū)，地勢(shì)總體北高南低，中部為辰溪沖溝，溪水由東向西流，辰溪溪溝處高程最低，高程330～400 m，北部為近東西向延伸山脊，山頂高程1 092 m，春風(fēng)滑坡位于辰溪北側(cè)的斜坡上， 北側(cè)斜坡高程330～1 092 m，坡高約762 m，整體坡向約210°，陡緩相間，陡坡地帶坡度30°～70°，緩坡地帶坡度10°～15°。坡體上平行發(fā)育與坡向一致的沖溝，沖溝下切深度5～20 m。辰溪南部為階狀斜坡，上陡下緩，溝脊相間，斜坡坡頂高程850 m，平均坡度31°。

1.2.2地層巖性

滑坡區(qū)及其附近出露地層有青白口系板溪群五強(qiáng)溪組(Ptw1)灰白色變質(zhì)砂巖、石英砂巖、馬底驛組(Ptm3)紫紅色粉砂質(zhì)板巖及第四系滑坡堆積層、崩坡積層、沖洪積層、殘坡積層。

(1)滑坡堆積層(Qdel)

由從高處崩滑下來的崩坡積碎塊石和殘坡積粉質(zhì)黏土夾碎塊石組成，厚8～33 m，碎塊石直徑大小懸殊，一般直徑0.1～0.5 m，大者1～15 m；土為粉質(zhì)黏土，土石比1∶9～2∶8，結(jié)構(gòu)松散，局部架空，孔隙率高，透水性強(qiáng)。

(2)殘坡積層(Qel+dl)

由碎石土夾少量塊石組成，厚1～8 m，碎塊石直徑一般1～20 cm，大者0.3～1.0 m。土為粉質(zhì)黏土，土石比3∶7～7∶3，結(jié)構(gòu)較密實(shí)。殘坡積物主要分布于滑坡兩側(cè)及后緣斜坡表層和基巖小山脊表層，分布范圍不大。

(3)崩坡積層(Qcol+dl)

崩坡積物以碎塊石為主，地表零星可見巨石、大塊石，碎塊石直徑一般0.1～0.5 m，大者2.0～8.0 m。土為粉質(zhì)黏土，土石比1∶9～3∶7。崩坡積物厚2～3 m，零亂堆積，結(jié)構(gòu)松散，局部架空，透水性強(qiáng)。崩坡積層在滑坡區(qū)及附近大面積分布。

(4)沖洪積層(Qal+pl)

沖洪積物多分布于沖溝或沖洪積平臺(tái)中，斜坡中上部沖洪積物以碎塊石夾土為主，碎塊石直徑一般0.1～3.0 m；土為粉質(zhì)黏土，土石比約1∶9，雜亂堆積，局部架空。

坡腳處的辰溪溪溝附近，沖洪積層由卵礫石夾黏性土、漂石、塊石組成，卵礫石、漂石、塊石的物質(zhì)成分以淺變質(zhì)砂巖、砂質(zhì)板巖為主，直徑1～50 cm，并可見直徑2.0～15.0 m的大塊石和大漂石；土為灰褐色粉質(zhì)黏土，土石比1∶9～2∶8。

1.2.3地質(zhì)構(gòu)造

附近斷層較多，最近的斷層距春風(fēng)滑坡2 km左右(圖1)，斷層對(duì)春風(fēng)滑坡的形成影響不大。

圖1 春風(fēng)滑坡區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structural outline map of Chunfeng Landslide area1—板溪群五強(qiáng)溪組二段；2—五強(qiáng)溪組一段；3—馬底驛組二段；4—馬底驛組三段；5—震旦系南沱組；6—震旦系觀音田組+鶴嶺組；7—三疊紀(jì)大辰山單元；8—花崗斑巖；9—花崗巖；10—辰溪口斷層；11—苗梓沖-大辰山斷層；12—紗帽尖正斷層；13—南金-黃金芫斷層；14—逆斷層及其產(chǎn)狀；15—滑坡周界及其編號(hào)；16—地層界線；17—巖層產(chǎn)狀

1.2.4水文地質(zhì)條件

根據(jù)滑坡區(qū)出露的地層巖性及地下水在含水介質(zhì)中的賦存特征，地下水可分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。以第四系松散巖類孔隙水為主，未見明顯的基巖裂隙泉水出露。

松散巖類孔隙水主要賦存于第四系松散土層中。土體含水層的透水性好，主要接受大氣降水的補(bǔ)給。順坡向沿土體中相對(duì)隔水層(黏土層)或巖土接觸面順坡徑流，徑流途徑一般較短，多以散流形式排泄，部分在坡體中以侵蝕下降泉或接觸下降泉的方式排出地表，或在緩坡低洼處形成上層滯水?；麦w中地下水較豐富，滑體接近飽水狀態(tài)?？紫端?、水量受季節(jié)變化較明顯。

1.2.5人類工程活動(dòng)

鄉(xiāng)村公路穿滑體而過，滑坡體上及其周圍仍然有約40戶居民居住，修建公路和居住建房是區(qū)內(nèi)的重要工程活動(dòng)，其它以種植活動(dòng)為主，斜坡地表陡坡區(qū)多為林地及灌木，緩坡區(qū)多經(jīng)人工改造為梯田旱地，北部分布有茶場(chǎng)，總體人類工程活動(dòng)較強(qiáng)烈。

2 春風(fēng)滑坡基本特征

2.1 滑坡形態(tài)特征

該滑坡為一老滑坡群，按照滑坡形成時(shí)間及變形特征，將該滑坡劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)滑坡，這三個(gè)滑坡均發(fā)育于崩塌堆積體中。Ⅰ號(hào)滑坡和Ⅱ號(hào)滑坡是老滑坡，位于斜坡中上部，Ⅲ號(hào)滑坡體位于滑坡中下部，目前變形的為Ⅲ號(hào)滑坡(圖2)。

Ⅰ號(hào)滑坡體平面呈舌形，主滑方向210°，高程 600～760 m。前緣為25°陡坡，后緣為50°陡崖，長(zhǎng) 550 m，寬260 m。面積約1.4×105m2，平均厚約 15 m，體積2.10×106m3。前期未變形，目前穩(wěn)定。

Ⅱ號(hào)滑坡體平面呈舌形，主滑方向216°。前緣高程600 m，為25°陡坡，后緣高程732 m，為50°陡崖，長(zhǎng)450 m，寬160 m，面積約7.2×104m2，平均厚約10 m，體積7.2×105m3。為老滑坡，前期未變形，目前穩(wěn)定。

Ⅲ號(hào)滑坡是變形強(qiáng)烈區(qū)，滑坡體平面呈短舌形，剖面形狀呈凹形。主滑方向210°，前緣高程320 m。為辰溪，后緣高程540 m，為25°陡坡，滑體長(zhǎng)550 m(圖2)，后緣寬約200 m，前緣寬約550 m，面積約2.2×105m2，平均厚約20 m，體積4.40×106m3，后緣邊界呈弧形。

2.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

2.2.1滑體

據(jù)地質(zhì)測(cè)繪，整個(gè)滑坡區(qū)均被第四系松散堆積物覆蓋。

(1)Ⅰ號(hào)滑坡：滑體物質(zhì)為碎塊石夾土、碎石土，厚度3.0～32.0 m，其中滑坡后部及前部較薄、中部滑體相對(duì)較厚，植被覆蓋率達(dá)90%以上。

(2)Ⅱ號(hào)滑坡：滑體物質(zhì)由碎塊石夾土組成，滑體厚2.0～23.0 m，滑坡后部及前部較薄、中部滑體相對(duì)較厚，滑體結(jié)構(gòu)松散，雜亂堆積。

(3)Ⅲ號(hào)滑坡：滑坡體由從高處崩滑下來的崩坡積碎塊石和殘坡積粉質(zhì)黏土夾碎塊石組成，主要分布在滑坡區(qū)域內(nèi)，厚度8～33 m，平均16 m，后緣厚8～11 m，前緣厚2～33 m，碎塊石成分為變質(zhì)砂巖與砂質(zhì)板巖，強(qiáng)-中等風(fēng)化，強(qiáng)度一般較高，直徑大小懸殊，一般直徑0.1～0.5 m，大者1～15 m，棱角狀為主；土為粉質(zhì)黏土，可塑為主，土石比1∶9～2∶8，結(jié)構(gòu)松散，局部架空，孔隙率高，透水性強(qiáng)。

2.2.2滑床

春風(fēng)滑坡群北部滑床巖性為板溪群五強(qiáng)溪組一段(Ptw1)淺變質(zhì)砂巖夾砂質(zhì)板巖，南部滑床巖性為馬底驛組三段(Ptm3)粉砂質(zhì)板巖夾淺變質(zhì)砂巖。滑床處地層為單斜地層，地層產(chǎn)狀300°～350°∠40°～60°，為逆斜坡。

2.3 變形特征

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問，Ⅰ、Ⅱ號(hào)滑坡形成時(shí)間較早，為老滑坡，具體滑動(dòng)時(shí)間未知，目前這兩處滑坡整體較穩(wěn)定，未見明顯變形跡象，但極端降雨可能使其再次復(fù)活。

目前，Ⅲ號(hào)滑坡體活動(dòng)變形劇烈，跡象明顯。前期變形強(qiáng)烈，于1975年7月暴雨后再度復(fù)活，后緣出現(xiàn)拉張裂縫，產(chǎn)生了緩慢滑移。其后于1985年5月、1990年、1995年持續(xù)活動(dòng)，現(xiàn)今尚處于滑動(dòng)變形之中，是一個(gè)極不穩(wěn)定的大型滑坡。

1985年Ⅲ號(hào)滑坡發(fā)生的主要變形為：①產(chǎn)生后緣下挫裂縫，裂縫長(zhǎng)115 m，寬2～7 m，延伸方向約290°；②擠壓前緣平臺(tái)，使前緣平臺(tái)傾斜、隆起或向側(cè)面移動(dòng)，前緣平臺(tái)發(fā)生反傾后，傾斜的平臺(tái)前部逐級(jí)下挫，形成多級(jí)小陡坎，泉水流量變小，并使坡體透水，地表水干涸，前緣平臺(tái)處的水田遭到破壞變成了旱地；③形成局部小范圍坍滑。

3 滑坡形成機(jī)制分析

春風(fēng)滑坡形成是一個(gè)復(fù)雜的地質(zhì)演化過程，先是斜坡高處巖體風(fēng)化崩塌，崩坡積固體物質(zhì)堆積在下方斜坡上，在降雨風(fēng)化、人類工程活動(dòng)等作用下，后期崩坡積層內(nèi)多次發(fā)生滑動(dòng)變形，加上地表水沖刷，從而形成現(xiàn)今堆積形態(tài)，Ⅰ、Ⅱ號(hào)老滑坡正是后期降雨風(fēng)化等作用下形成的滑坡，而Ⅲ號(hào)滑坡則是最近幾十年一直處于持續(xù)變形階段的滑坡，尤以1985年的變形最為劇烈，整體滑移，造成200余人搬遷。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問及地質(zhì)測(cè)繪分析，春風(fēng)滑坡的形成主要有以下幾個(gè)方面的原因：

(1)地形地貌：雖然滑坡體地勢(shì)平緩，上陡下緩，坡度15°～25°，但由于該地區(qū)挽近期以來地殼運(yùn)動(dòng)為間歇性抬升，河谷不斷下切，使得原始斜坡前緣形成高陡臨空面，為滑坡發(fā)生提供了充分的運(yùn)動(dòng)空間和勢(shì)能儲(chǔ)備。

(2)地層巖性：該滑坡物質(zhì)為第四系崩坡積(Qcol+dl)碎塊石、碎塊石(夾)土，下伏基巖巖性主要為馬底驛組三段(Ptm3)粉砂質(zhì)板巖，Ptm3粉砂質(zhì)板巖具有易風(fēng)化、強(qiáng)度低的特性，為軟弱地層，另外，該地層相對(duì)隔水，故地下水易在巖土接觸帶匯集逕流排泄，經(jīng)長(zhǎng)期地下水的滲透作用，巖土接觸帶慢慢泥化，在斜坡中形成軟弱結(jié)構(gòu)帶，從而給滑坡的產(chǎn)生提供了條件。

(3)大氣降水：地下水的存在是春風(fēng)滑坡形成的決定性因素之一。據(jù)鉆孔資料分析，勘探孔初見水位一般2.30～7.67 m，終孔穩(wěn)定水位一般6.1～10.5 m，大者24.26～27.11 m，表明大部分滑體物質(zhì)長(zhǎng)期處于飽水狀態(tài)，測(cè)量水位時(shí)，勘查區(qū)斜坡都處于天然狀態(tài)，降雨條件下，地下水位進(jìn)一步抬升，坡體將處于飽水狀態(tài)?；聟^(qū)位于湖南暴雨區(qū)，降雨多集中在5—9月，尤其是7—8月的大暴雨，具有連續(xù)、集中、強(qiáng)度大的特征。降雨過程中，崩坡積物透水性好，有利于地表水入滲土體，加上后緣弧形山脊利于地表水匯集，降雨入滲增大了滑坡體重量，同時(shí)降低了滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度，增大了下滑力，有利于滑坡產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。滑坡區(qū)在連續(xù)降雨期間變形則說明降雨的影響是其主要的誘發(fā)因素。

(4)人類活動(dòng)：滑坡區(qū)人類工程活動(dòng)主要為切坡修路、路基填筑、開挖建房以及當(dāng)?shù)鼐用裨谛逼碌貛ч_荒種地、修建生活水利設(shè)施等。

20世紀(jì)60年代，庫(kù)區(qū)移民遷建，人們?cè)谄麦w上修建數(shù)房屋、開荒種田，以及種植水稻活動(dòng)，不合理開墾種植破壞了坡體結(jié)構(gòu)，這些不僅造成堰塘水、灌溉水滲漏到滑坡體中，加劇斜坡變形，而且造成降雨和地表水大量滲入巖土體，致使軟弱地層軟化和泥化，促進(jìn)了滑坡局部失穩(wěn)，影響整個(gè)滑坡體的穩(wěn)定。人類工程活動(dòng)造成堰塘水、灌溉水滲漏到滑坡體中是滑坡形成一個(gè)不容忽視的因素。

在以上4種因素共同的作用下，斜坡最終失穩(wěn)變形，過程中可能發(fā)生多次滑動(dòng)，形成現(xiàn)今的堆積形態(tài)。

4 滲流對(duì)崩坡積、老滑坡體變形的影響對(duì)比

春風(fēng)滑坡Ⅲ號(hào)滑坡位于Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)老滑坡下方，Ⅲ號(hào)滑坡體由直徑較大的崩坡積碎塊石夾土組成，顆粒較大，局部架空現(xiàn)象嚴(yán)重；而Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)老滑坡體距今時(shí)間較長(zhǎng)，大部分碎塊石都已經(jīng)風(fēng)化分解成更小的碎塊，且Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)滑坡形成時(shí)，由于位于崩塌源區(qū)直接下方，直徑較大的碎塊石不易在此堆積，故目前Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)老滑坡體內(nèi)局部架空現(xiàn)象不嚴(yán)重。

因此，當(dāng)考慮地下水的作用時(shí)，由于Ⅲ號(hào)滑坡覆蓋層的特性，地下水沿坡體優(yōu)勢(shì)通道流經(jīng)Ⅲ號(hào)滑坡體。相對(duì)于靜水壓力，地下水對(duì)坡體第四系松散顆粒施加的動(dòng)水壓力將大大提升。同時(shí)，由于動(dòng)水壓力與水力方向一致，使得坡體細(xì)小顆粒更容易被地下水流沖刷從而危害坡體安全。在降雨工況下，Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)滑體內(nèi)由于坡體較致密，有利于入滲的優(yōu)勢(shì)通道較少，大部分雨水以坡面流的形式向下排出進(jìn)入Ⅲ號(hào)邊坡覆蓋層，Ⅲ號(hào)滑坡體巖土體顆粒受到的動(dòng)水壓力以及水流沖刷進(jìn)一步加強(qiáng)，邊坡失穩(wěn)的概率也進(jìn)一步增大。

通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)春風(fēng)滑坡Ⅲ號(hào)滑坡體中出露孔隙水泉點(diǎn)1個(gè)(W05)，泉流量一般為0.5 L/s，泉點(diǎn)出露于Ⅲ號(hào)滑坡體中部小沖溝中，為前緣緩坡平臺(tái)與中部緩坡地帶交接的部位，為侵蝕下降泉。

春風(fēng)滑坡Ⅲ號(hào)滑坡體后緣出露孔隙水泉點(diǎn)2個(gè)(W03、W04)，W03泉流量一般為2.0 L/s，W04泉流量一般為0.1 L/s。W03位于小沖溝內(nèi)，1985年Ⅲ號(hào)滑坡體未發(fā)生變形之前，該沖溝處為平地，1985年5月在暴雨洪水作用下，該處形成了沖溝和泉水，該泉水類型為侵蝕下降泉，無色無味。

春風(fēng)滑坡Ⅲ號(hào)滑坡體右側(cè)下部出露孔隙水泉點(diǎn)1個(gè)(W06)，W06泉點(diǎn)位于沖溝底部，泉流量一般為0.1 L/s，為接觸下降泉。

春風(fēng)滑坡Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)老滑坡體交界處出露孔隙水泉點(diǎn)1個(gè)(W01)，W01泉流量一般為2.0 L/s。

春風(fēng)滑坡Ⅰ號(hào)老滑坡體左側(cè)出露孔隙水泉點(diǎn)1個(gè)(W02)，W02泉流量為0.3 L/s，為侵蝕下降泉。泉點(diǎn)在平面上的分布情況見圖2。

以上實(shí)際調(diào)查泉水結(jié)果表明：Ⅲ號(hào)滑坡體處泉點(diǎn)較多，這說明Ⅲ號(hào)滑坡體大部分處于飽水狀態(tài)，地下水在Ⅲ號(hào)滑坡體內(nèi)的滲流更嚴(yán)重，而Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)老滑坡體處發(fā)現(xiàn)的泉點(diǎn)較少，說明地下水在Ⅰ、Ⅱ號(hào)老滑坡體內(nèi)的滲流作用相對(duì)較不強(qiáng)烈。而目前春風(fēng)滑坡的主要變形集中在Ⅲ號(hào)滑坡體處，特別是在暴雨條件下，曾發(fā)生過多次較大變形，無降雨時(shí)，Ⅲ號(hào)滑坡體的變形不明顯。因此，降雨引發(fā)的地下水滲流是春風(fēng)滑坡發(fā)生變形的主要原因，特別是對(duì)于優(yōu)勢(shì)通道較多的崩坡積組成的Ⅲ號(hào)滑坡體，地下水滲流對(duì)其變形的作用十分明顯；而對(duì)于優(yōu)勢(shì)通道較少的Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)老滑坡體，地下水滲流對(duì)其變形的作用則不顯著。說明降雨引起的地下水滲流對(duì)由崩坡積物構(gòu)成的斜坡體的穩(wěn)定性的影響更加顯著。

5 數(shù)值模擬

5.1 模型建立與參數(shù)選取

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及走訪，Ⅰ、Ⅱ號(hào)老滑坡整體較穩(wěn)定，但Ⅲ號(hào)滑坡滑坡體結(jié)構(gòu)較松散，地下水滲流作用強(qiáng)烈，故只對(duì)Ⅲ號(hào)滑坡進(jìn)行數(shù)值分析。據(jù)斜坡的工程地質(zhì)剖面和物質(zhì)特征，由于基巖的強(qiáng)度特征與滑體相差較大，其潛在滑移面為滑坡體與基巖之間的接觸面?；鶐r具有明顯的滲透各項(xiàng)異性，滲透性能相對(duì)于覆蓋層差而在巖土交界面形成相對(duì)隔水層。故在SEEP模塊以及SLOPE模塊都不考慮基巖的作用。網(wǎng)格采用三角形結(jié)合四邊形網(wǎng)格模式，共建立1 462個(gè)單元、1 673 個(gè)節(jié)點(diǎn)的兩組材料數(shù)值計(jì)算模型(圖3)。

圖3 邊坡數(shù)值計(jì)算模型Fig.3 Numerical calculation model of slope

依據(jù)勘察報(bào)告以及前人研究成果[7-10]，選取斜坡巖土體的土性參數(shù)(表1) 。在土體滲透場(chǎng)中，達(dá)西定律仍然適用與飽和-非飽和理論。在有限元SEEP模塊中，土水特征曲線和滲透系數(shù)曲線分別根據(jù)巖土體的種類以及滲透特性參數(shù)，運(yùn)用VG模型分別估計(jì)其非飽和土水特征曲線和滲透系數(shù)曲線(圖4、圖5)。

表1 土性參數(shù)Table 1 Soil parameters

圖4 土體材料土水特征曲線Fig.4 Characteristic curve of soil material and water

5.2 定解條件及計(jì)算工況

5.2.1定解條件

定解條件包括邊界條件和初始條件，在實(shí)際仿真問題中，必須明確規(guī)定。在分析降雨過程中邊坡滲流場(chǎng)的變化情況時(shí)，假定以下邊界條件與初始條件。

(1)邊界條件：坡面底面為不透水邊界，坡面兩側(cè)地下水位下為水頭邊界，地下水位以上為零流量邊界。整個(gè)坡面為降雨入滲邊界，潛水面溢出點(diǎn)以下邊界應(yīng)設(shè)置為零壓力水頭邊界。當(dāng)降雨強(qiáng)度小于土體入滲能力時(shí)取為流量邊界，大于入滲能力時(shí)變成水頭邊界。同時(shí)，停雨時(shí)，坡面作為溢出邊界。

(2)初始條件：降雨作用下的邊坡入滲是一個(gè)隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的過程，在進(jìn)行邊坡的降雨入滲分析之前,必須要有必要的初始條件作為降雨入滲分析前的初始狀態(tài).本文采用給定水頭來進(jìn)行滲流穩(wěn)態(tài)分析作為邊坡滲流場(chǎng)的初始條件。

5.2.2計(jì)算工況

(1)不考慮滲流作用

當(dāng)不考慮地下水的滲流作用時(shí)，滑坡體受到地下水的作用主要有靜水壓力、浮托力以及對(duì)巖土體的軟化作用。但軟化作用涉及到巖土體的化學(xué)性質(zhì)，研究所涉及的實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)的獲取復(fù)雜，故本次研究不予考慮，分析時(shí)只需采用slope/w 模塊，分析方法采用morgenstern-Price極限平衡法,該方法綜合考慮了力平衡以及力矩平衡，并且適用于任意滑移面。邊坡只受重力作用以及地下水的靜水壓力、浮托力作用。

(2)考慮地下水滲流作用

由于降雨期間影響邊坡滲流場(chǎng)變化的因素復(fù)雜多樣，邊坡受影響因素較多(排水狀態(tài)、土體狀態(tài)等)。為了突出研究重點(diǎn)和簡(jiǎn)化計(jì)算，分析時(shí)降雨類型采用均布型；模型采用均質(zhì)材料，各向同性，且為理想彈塑性材料；未能入滲的雨水默認(rèn)其以徑流形式排出等假定。

因此，綜合考慮滲流因素對(duì)邊坡的影響性，依據(jù)中國(guó)氣象局對(duì)降雨等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，本文數(shù)值模擬工況無滲流、穩(wěn)態(tài)滲流、小雨、大雨、暴雨、大暴雨以及特大暴雨7種情況，降雨歷時(shí)2 d,以探討降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性變化的影響(表2)。

表2 滑坡計(jì)算工況Table 2 Calculation conditions of landslide

5.3 不同降雨強(qiáng)度下邊坡穩(wěn)定性分析

由圖6可知，當(dāng)邊坡不考慮地下水的滲流作用，邊坡的安全系數(shù)偏于激進(jìn)，不利于對(duì)邊坡穩(wěn)定性的正確認(rèn)識(shí)，不利于邊坡工程的安全施工。降雨入滲更是加強(qiáng)了滲流作用這一因素的影響性：降雨歷時(shí)一定時(shí)，滑坡安全系數(shù)與降雨強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)；降雨強(qiáng)度一定時(shí)，滑坡穩(wěn)定系數(shù)隨降雨持續(xù)時(shí)間增加而降低。當(dāng)降雨強(qiáng)度較低時(shí)，降雨歷時(shí)時(shí)間對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響不大；當(dāng)降雨強(qiáng)度較大時(shí)，滑坡可能在很短的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定系數(shù)較快下降，達(dá)到失穩(wěn)狀態(tài)。如在特大暴雨條件下，約4.5 h后，滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到1，達(dá)到失穩(wěn)狀態(tài)。

圖6 不同降雨強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的邊坡穩(wěn)定系數(shù)Fig.6 Slope stability coefficients of different rainfall intensity and duration

同時(shí)，數(shù)值分析時(shí)也暴露出該軟件的一些不足，它只是基于非飽和抗剪強(qiáng)度理論來對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)判，未考慮降水對(duì)滑坡坡體的沖刷作用以及對(duì)滑體尤其是潛在滑移面的軟化作用。

6 結(jié)論

(1)地形地貌、地層巖性、大氣降水、人類活動(dòng)是春風(fēng)滑坡形成的主要原因。在這四種因素共同的作用下，斜坡最終失穩(wěn)變形，過程中可能發(fā)生多次滑動(dòng)，形成現(xiàn)今的堆積形態(tài)。

(2)降雨引起的地下水滲流對(duì)崩坡積滑坡的穩(wěn)定性和變形的影響是十分顯著的。對(duì)于局部架空現(xiàn)象較多的崩坡積組成的Ⅲ號(hào)滑坡體，降雨更易入滲進(jìn)入坡體，地下水滲流對(duì)其穩(wěn)定性和變形的作用十分明顯；而對(duì)于優(yōu)勢(shì)通道較少的Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)老滑坡體，局部架空現(xiàn)象相對(duì)少，地下水滲流對(duì)其穩(wěn)定性和變形的作用不明顯。

(3)數(shù)值模擬結(jié)果表明，地下水的滲流作用(動(dòng)水壓力)對(duì)邊坡有著顯著的影響，考慮滲流作用比不考慮更有利于工程的安全。降雨時(shí)間和降雨強(qiáng)度與滑坡穩(wěn)定性負(fù)相關(guān)，降雨強(qiáng)度較小時(shí)，一定時(shí)間內(nèi)降水對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響不大，但降雨較大時(shí)，滑坡將穩(wěn)定性將快速降低。對(duì)于持續(xù)降雨，無論強(qiáng)度大小，大量的降水累積入滲，滑坡非飽和土體基質(zhì)吸力不斷降低，滑坡穩(wěn)定性都呈下降趨勢(shì)直至失穩(wěn)。

(4)本次數(shù)值模擬的不足之處是未考慮前期降雨、雨停后暫態(tài)飽和區(qū)域以及坡面積水的入滲對(duì)邊坡的影響，也忽略了泉水點(diǎn)排泄?fàn)顩r。因此，需要更多這方面的研究來補(bǔ)充。