降雨条件下生态边坡的稳定性分析

资雯婷 李照金 吴新春 张红率

(昆明学院城乡建设与工程管理学院，云南 昆明650214)

1 我国对本课题的研究

大量的事实表明[1]，边坡坍塌及滑坡经常发生在雨季或暴雨之后，它所带来的后果是很严重的。滑坡是一种严重的岩土体失稳现象，其发生的内因固然是与不良的地质条件和岩土体的结构条件有关，另一方面也与外因作用有关，引起滑坡的外部因素有很多种，尤其是大量的降雨或暴雨占据主要地位。气候等自然条件的变化，使土体时干时湿，收缩膨胀，冻结融化，从而土体松软强度降低；雨水的浸入使土体湿化，且水在岩土的薄弱层起润滑作用，若有水下渗，将极易产生滑动。

由于滑坡问题的重要性，我国已有人提出了建立“滑坡学”这个新学科的必要性。对于滑坡的研究我国已走上了一条由灾害记载到被动应付，到积极治理，再到防治结合的道路。在此问题中，我国已积累了丰富的经验，正在与国土开发规划相结合，向点、线、面的综合防灾方向发展，从而对滑坡学的理论与实践提出了更高的要求。为了降低自然灾害发生的机率，我们应积极地找出降雨对边坡的破坏，分析并提出相应的措施来防治。

2 降雨对边坡的影响分析

2.1 降雨强度对土体渗透的影响

当降雨强度小于边坡土体渗透系数时，雨水很容易渗到土体上方的深部饱和区，然后直接补给地下水，而浅部土体还未形成较高的饱和度。此时，并不会影响边坡的稳定性，使其失稳。当降雨强度大于边坡土体渗透系数时，雨水逐渐渗透到土体表面，使得边坡土体的含水量不断提高，随之基质的吸力降低，边坡会出现一种暂态饱和区的现象，这种现象不断向内部扩展，从而导致边坡存在正的水压力，影响边坡稳定。同时，降雨时由于基质的吸力降低，使得土坡抗剪强度下降，导致边坡再次失稳[2]。

因此，降雨破坏边坡时，要经历降雨→雨水边坡渗透和地表径流→边坡土体重力增大，强度降低→稳定系数减小→局部失稳→滑动破坏的过程。

2.2 降雨条件下边坡土体的性状

降雨条件下边坡土体的性状包括吸力和软化两性质，具体如下：

⑴土中吸力是反映土中水的自由能状态，它包括基质吸力和渗透吸力两部分，即：

式中：ψ—土的吸力； μa- μw—土的基质吸力，aμ为孔隙气压力，wμ为孔隙；f—土的渗透力。

⑵软化主要包括土体的强度软化和应变软化：

①强度软化：是反映含水量对土体强度的影响，主要体现在黏聚力和内摩擦力，由Fredlund提出的抗剪强度公式为：

式中：c′, —饱和土的强度参数有效凝聚力和有效摩擦角

(μa-μw)f—破坏时在破坏面上的基质吸力

φb—随基质吸力变化的内摩擦角

②应变软化：它所代表的是土体中应变在增长但强度却降低。

3 结语

通过此次的课题研究—降雨条件下生态边坡的稳定性分析，了解到降雨条件下对边坡稳定性影响因素，且和土体渗透性状分不开，降雨强度对边坡稳定性安全系数之间的关系，为生态边坡的维护提供了很好的依据。

[1]赵树德、廖建红（第2版）《土力学》[M].北京：高等教育出版社 2010.7（2011.11重印）

[2]张芳枝、梁志松、周秋娟 《非饱和土性状及其边坡稳定性》[M].北京：中国水利水电出版社 2011.12