强降雨作用下滑坡稳定性分析

摘要：随着经济社会的不断发展，自然资源的可再生效率难以维持，植被破坏严重，造成了大量水土流失现象，不利于人与自然的可持续发展策略。滑坡是一种严重的岩、土质失稳现象，降雨引起的坡体滑动称为滑坡。滑坡的发生与地质条件、岩土结构等内部因素密切相关，但另一方面又受到不同外力的作用，特别是大量降水，无疑是导致滑坡的最重要外在因素之一。

关键词：坡体;滑坡;稳定性;降雨

1  滑坡基本特征

滑坡的基本特征一般包括两个方面，一方面是地质条件和地貌条件，地质环境条件问题通常与以下几个方面有关：

1.1  土质结构。一般来说，不同类型的岩土形成的滑体具有松散的下伏岩土结构，锐度低，耐候性差，其性质受水的影响可能发生变化，如松散超载，一些特殊地质如红粘土、泥岩、煤体层、凝灰岩、板岩、板岩、千里岩和软硬岩层等易受滑坡应力影响。

1.2  地质建筑条件：岩石而构成斜坡的土壤只有被不同层次的结构物切割分离后才能向下滑动，同时，结构物层次为降水和其他地下水进入斜坡提供了通道，因此斜坡是有节理裂隙的，特别是平行和垂直坡体结构面陡坡和顺坡结构面缓坡发生渐变时，裂缝和滑坡最易发生滑坡。

1.3  地形土质条件：滑坡只有在一定的土质和坡度下才能发生，一般来说，河流、水库和沟渠的坡体、开阔地带的坡体、铁路、高速公路坡体都是受到地貌影响的，一般有十度到四十五度的倾斜。

1.4  水文地质条件：地下水活动会毁坏坡体的结构，对滑坡的形成有着重要影响，会对岩土进行软化，增加其重量，降低抗剪能力。特别是滑动面（带）的软化和强度降低最为突出。在现今地壳运动区和频繁活动区人类工程活动中，有许多山体滑坡。而外在的干扰因素，会对坡体的结构和土质构成进行改变，从而致使滑体不稳定。外部因素一般包括降雨、降雪、地下水和人为活动。对人类来说设计不合理的工程，如坡体开挖、上部荷载、辐射、水库蓄水、采矿等，都会引起滑坡，而海啸、暴雨洪水、冰冻和露水等影响也会引起滑坡。

2  滑坡稳定性的影响分析

通过整理归纳，降雨诱发滑坡的作用方式有即稳定性影响因素主要有以下几种：

2.1  降雨降低基质吸力。降雨后大量水分渗入土壤坡地，降低了坡地的吸收能力，使之成为一种增塑状态，导致更大的结构破坏和抗剪能力降低的危害。若在坡体较湿、吸水特性一般的坡体部位出现大量雨水渗透，则会降低土质的抗剪能力，减少潜在滑体的粘合力和摩擦力，改变了坡体的结构。在降水过程中，地下水浸泡岩石的风化面或不同的粘土层中，坡体土质、岩质被水分软化，形成滑动面。同时，形成了削弱潜在滑动体自重稳定和增大潜在滑动体侧向力的水压力的驱动力，从而加速岩石风化，最终导致坡体失稳。降雨诱发滑坡是一个动态过程。在雨水不断深入的情况下，岩土含水量上升软化、尖锐度降低，雨水渗入岩面（隔水面）成为润滑剂，接触面的滑动性变弱，导致滑坡。

2.2  水与土壤的相互作用。通过降水渗入岩石和土壤形成孔隙和裂缝：一种是结合水，另一种是非结合水，也就是自由水，特别是重力水和毛细水。由于岩土体自身的吸水性，水分子与粒子表面相结合，形成粒子表面的水膜。重力水是渗透水的一部分，可以根据其本身的重力移动。

由于岩石的组成和结构各不相同，岩石具有不同程度的强度和抗剪能力，单个轴的压力强度和弹性特性因颗粒大小（即从沙岩到岩石）而异。这表明沙岩和石灰岩的强度和刚性较高，而岩石的沉积相对较弱，岩石的强度和密度较低，而水溶液可能对岩石的变形和强度产生强烈影响，原因是水分的加入增加了岩石的分子活性，使岩石裂缝中流体或气体产生孔隙水压。影响部分包括压力和结构运动抑制产生的载荷，降低岩石的弹性拉伸极限，它还会降低岩石的抗剪能力，从而导致剪切落差。

3  滑坡失稳机制分析

斜坡的结构特征是坡体稳定的内在原因，暴雨和持续降水是诱发滑坡的主要因素，坡体具有独特的结构特征。在连续降雨和坡顶及坡脚扩路施工的影响下，坡体出现了许多裂缝。雨水通过连续降雨进入坡体，使岩土体软化变形，大量雨水沿地表裂隙渗入岩石，在岩石表面形成排水带。泥岩在水中长期浸泡，软化，锐度（抗剪能力）降低，受上述影响，在一定的坡度和自身重量下，岩体失稳沿坡体表面滑动。

4  滑坡体稳定性研究

计算的目的是为评价滑坡的稳定性以及滑坡预防、治理的准备工作奠定基础，计算中考虑了降雨和地震条件，此次计算以石槽地区为案例，分析计算中考虑的主要荷载为：滑坡重量（包括天然地下水位）、地面荷载、10年一遇暴雨和地震力，分为以下几种情况：

5  计算参数选取

通过相关理论计算经验并参考实例进行实验分析，确定石槽区域坡体稳定性的相关参数选取：

6  计算方法

据滑面形态，本次滑坡稳定性计算采用平面滑动法和传递系数法计算滑坡的稳定性。

6.1  平面滑动法

6.1.1  稳定性系数计算公式

7  计算结果分析

根据上述参数及公式进行计算分析，在三种不同工况下的滑坡稳定性计算结果如下：

由表可知，坡体T0和T1在正常情况下处于结构稳定状态，基本不会发生滑坡，坡体T0在暴雨作用下处于不稳定状态，而在暴雨+地震的工况下结构十分不稳定。坡体T1在降雨作用下也处于安全状态，结构基本稳定。

8  结语

降水引发坡体滑坡灾害的评估和防治工作需要更加广泛和深入，要更全面地认识降雨滑坡的危害性，加强多学科、多部门的合作交流，做好降雨滑坡的形成和发展有效地预防和控制，减少灾害损失。此外，降雨对滑坡的诱发作用主要体现在地表水的增加、岩土的渗透、边坡自重增加、孔隙水压力的增加，从而导致坡体的平衡破坏而产生滑动，具体影响作用有待进一步分析。

参考文献：

[1]汪丁建，唐辉明，李长冬，葛云峰，易贤龙.强降雨作用下堆积层滑坡稳定性分析[J].岩土力学，2016，37（02）：439-445.

[2]张社荣，谭尧升，王超，于茂.强降雨特性对饱和–非饱和边坡失稳破坏的影响[J].岩石力学与工程学报，2014，33（S2）：4102-4112.

[3]高連通，晏鄂川，刘珂.考虑降雨条件的堆积体滑坡多场特征研究[J].工程地质学报，2014，22（02）：263-271.

作者简介：赖声洪（1986.3-），男，汉，江西赣州人，本科，工程师，研究方向：建筑结构设计