地下水与边坡开挖对滑坡稳定性影响的问题探讨

韩 文，白德贵

（1.上海勘察设计研究院（集团）有限公司重庆分公司，重庆 401120；2.重庆市勘测院，重庆 400020）

0 引言

我国建筑业随着经济以及社会的进步而不断发展壮大，对土地资源的开发以及利用日益增多。我国的疆域比较辽阔，并且地质环境也比较复杂以及多样，在对山区和丘陵地带的开发时，尤其要注意其结果将会带来的滑坡问题等。因此，研究人员对滑坡需要更加深入的研究，以便及时对危险情况做出预报或者采取有效的措施进行防护，避免发生滑坡危险，保护人们的生命财产安全不受损失。

1 边坡稳定的影响因素

边坡发生变形破坏不仅是因为一种动力地质现象导致的，变形的产生以及发展需要经历非常复杂的过程，因此很多的因素都会影响边坡的稳定性。这些影响因素包括内部和外部因素两大类。地质构造、地层的岩性、岩体的结构等均为内部因素，其对边坡的影响具有持久以及缓慢性，它是致使边坡发生变形和破坏的内在因素，对边坡的变形形式以及规模具有非常直接的影响，在边坡稳定性的控制方面起到至关重要的作用。地震、水文、地质和气候条件以及人类活动等这些外部因素对边坡的变形影响比内部因素更加明显，其特点是需要通过内因才能影响边坡稳定，从而使边坡的变形不断发展，最终使边坡出现失稳破坏的现象。经验表明，在导致边坡发生变形破坏的众多因素当中，地下水是滑坡现象出现的一个非常重要的直接原因，同时其影响过程也是最复杂的，变化也是最频繁的。同时边坡开挖也是滑坡发生的一个关键因素。某滑坡剖面图如图1 所示。

2 地下水对滑坡稳定性的影响

在地质应力中，地下水占据非常重要的地位。据有关资料统计显示：地下水及其渗流作用是导致滑坡最重要的因素，约占总因素的90%以上。地下水的直接补给通常来说是由地表水及大气降雨完成的，它们间接转化为地下水，其结果严重影响了坡体的稳定性。地下水作为土体的一部分，同时又影响土中的环境。地下水不仅能够影响土体力学性能，同时又是土体中压力的重要组成部分。岩土体的容重以及含水量会在水的重力和渗透作用下发生改变，将会不断增加，同时还会产生一些物理以及化学作用，这就会导致岩土的结构面出现软化的现象，最后使土体的性质产生变化。地下水对滑坡的影响如图2 所示。

图1 滑坡剖面

图2 地下水对滑坡的影响

2.1 物理作用

物理作用主要包括泥化、软化、润滑以及结合水的强化作用等。润滑作用会极大地降低岩土体的内摩擦角，从而使滑面的摩擦力得到明显的增强，进而增加剪切效应，最后使滑体沿着滑面发生一定的剪切运动。比较典型的类型包括板岩、绢云母片岩等，存在于片理和层理中的地下水可以起到润滑作用，例如砂质土，尽管亲水性比较好，但是占据主要地位的是润滑作用，因此可以明显降低砂粒间的胶合力以及其表面摩擦力，进而使其强度也相应地降低。

2.1.1 泥化、软化作用

该种物理作用能够降低岩土体的强度，同时能够导致岩体结构面内部的充填物发生物理性质的变化。对粗粒土而言，地下水对其性质所带来的影响微乎其微，在此种类型的土中，地下水一般情况下是以自由水的形式而存在的，基本不会影响土粒之间的连结，因此也不会降低岩土体的强度。一般情况下，粗粒土的内部如果含有比较少量的黏性土，会发生粒间的支撑和连结力降低的情况，致使土体的强度降低。对黏性土而言，地下水对其的影响比较明显，含水量的不同是出现这种现象的主要原因，从而使粒间连结力的大小和性质都存在差异。

2.1.2 粒间的结合状态

如果含水量比较低并且比塑限低时，粒间的结合状态为强结合水，因此土体呈固态，强度高；如果含水量介于塑限与液限之间时，粒间的结合为弱结合水，土体将呈现塑态，强度比较低；如果含水量比较高并且比液限高时，粒间的结合状态为自由水，土体将呈现流态，同时强度几乎丧失。如果含水量产生一定的变化，结构面内的充填物也会发生变化，土体将会产生弱化效应，由固态转变为塑态最后转变为液态，降低滑带的力学性质，从而减小摩擦以及内聚力。

2.2 化学作用

化学作用包括溶解、溶蚀、离子交换以及沉淀等。地下水的化学作用造成斜坡岩土体强度的衰减，并且降低导致有节理的岩体结构发生碎裂以及松散等现象，增加坡体的有效空隙度，进而使其贮水能力以及导水能力得到一定程度的提高。地下水的渗

透作用不断加剧，从而对边坡稳定性造成不利影响。

2.3 力学作用

边坡中的地下水压力也是影响边坡稳定性最重要的因素之一。这是由于地下水压力通常可以改变边坡岩土体的应力形式和力学性质，并导致其迅速变化，从而使边坡稳定性程度明显降低，因此也是边坡破坏的主要诱发因素。地下水压力通常可以分为静水压力和动水压力两种。

2.3.1 静水压力

降低岩土体的有效应力，从而使其强度降低，通过减小变形体在滑动面上的潜在正应力，使抗滑力降低是静水压力的作用机理。在裂隙岩体中静水压力通过“水楔”作用，裂隙不断扩张，从而致使边坡不断发生破坏。

2.3.2 动水压力

动水压力作用机理为地下水在渗流过程中部分损失的空隙水压力通过转化进而作用在水流方向上的力。动水压力主要通过沿边坡的临空面产生推力从而使下滑力增加，进而使稳定系数降低。另外，如果动水压力处于比较大的状态下，岩土体的一些细粒物质在岩体破碎带、边坡土体和软弱夹层等会产生移动，甚至被带至岩土体外面，因此导致岩土体渗透性变强和强度降低，最终导致渗透破坏。

3 边坡开挖对滑坡稳定性的影响

边坡在开挖后，可能会导致边坡出现滑坡的情况，分析其原因，主要是岩土体在开挖、爆破、地震、风化、水等各种外因的作用下，原有的结构和受力状态发生改变，岩土体的抗剪强度降低、应力进行重新分布以及组合。

滑坡主要在以下几种情况下发生：①设计地质勘察深度不够，边坡坡比设计不合理，设计边坡在实际地质条件下本身就是不稳定的。按设计坡比开挖过程中，坡体内应力随着开挖高度的不断增加而激烈重组，岩土体内产生拉应力，抗剪强度削弱至不能维持平衡时，产生裂缝，最后导致滑坡；②边坡岩土体中含有软弱夹层，随着边坡不断地开挖，土体内的应力不断地重组，导致软弱夹层的抗剪强度降低，某些岩土体出现滑动的现象，最终出现滑坡现象；③软岩在各种内外因素的作用下，缓慢蠕动变形，往往形成大中型滑坡；④在各种内部因素以及外部因素的共同作用下，古滑坡形成新滑坡；⑤在持续降雨作用下，地下水位逐渐上升，大大降低了岩体强度，导致滑坡的出现。

4 结语

综上所述，地下水位的高低对滑坡稳定性具有非常重要的影响。地下水位与滑坡稳定性之间呈负相关关系，但是受到多种因素的影响，其关系不是线性变化的。此外，边坡开挖也会进一步降低滑坡稳定性，导致出现滑坡现象。在降水以及坡脚开挖的作用下，滑坡的推力会大幅增加，导致滑坡稳定性降低。因此，在进行滑坡的治理设计时，需要做好排水工程，从而降低地下水位，同时要尽量减少对坡脚的破坏。