降雨類型對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

馬雪妍

摘 要：為了研究不同類型降雨類型的作用下邊坡穩(wěn)定性的變化，利用Geo-Studio軟件進(jìn)行滲流場(chǎng)和穩(wěn)定性的數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明：降雨只影響邊坡表層的孔隙水壓力，不同降雨類型根據(jù)每天降雨量的不同孔壓和穩(wěn)定性也不同，雨量多，孔壓變化大，穩(wěn)定性地;雨量少，孔壓變化小;穩(wěn)定性高。

關(guān)鍵詞：降雨類型;數(shù)值模擬;滲流場(chǎng);邊坡穩(wěn)定性

1 緒論

在多雨地區(qū)，降雨是引起邊坡失穩(wěn)的主要原因。由于雨水進(jìn)入坡體會(huì)打破坡內(nèi)原有的土水平衡條件，進(jìn)而引起邊坡失穩(wěn)。降雨類型分為平均型、前峰型、中峰型和后峰型四種，每種類型對(duì)坡體產(chǎn)生的影響也不盡相同，所以研究在降雨類型對(duì)的邊坡穩(wěn)定性的影響是非常有必要的。

邊坡穩(wěn)定性分析在世界各國(guó)的災(zāi)害防治中都占據(jù)重要地位。我國(guó)的專家們也進(jìn)行了許多研究，王述紅[1]研究了降雨條件下邊坡流固耦合后的安全系數(shù)。石振明[2]研究了堆積層邊坡滑移機(jī)理。夏開宗[3]分析了邊坡穩(wěn)定性在地下水作用下的的影響。羅渝[4]研究了降雨對(duì)邊坡不同位置穩(wěn)定性的影響。

目前的研究忽略了降雨類型，所以本文運(yùn)用數(shù)值軟件研究4種降雨類型的作用下邊坡穩(wěn)定性的變化規(guī)律，先計(jì)算滲流場(chǎng)，再將孔隙水壓力結(jié)果帶入進(jìn)而計(jì)算穩(wěn)定性，得到穩(wěn)定性系數(shù)。由此可以得到邊坡在降雨類型影響下的各時(shí)間段穩(wěn)定性以后的變化規(guī)律，為針對(duì)性防治降雨型滑坡提供思路。

2 邊坡模型建立

2.1 模型建立及邊界條件

運(yùn)用geo-studio軟件建立一均質(zhì)模型，如圖1所示，長(zhǎng)為40m，高為25m，坡腳高為5m，坡腳長(zhǎng)為8m，坡頂長(zhǎng)為10m，坡比10∶11。

左側(cè)和右側(cè)為固定水頭邊界，坡面上為降雨的流量邊界，為了更加直觀的得到孔隙水壓力變化規(guī)律，劃分Ⅰ-Ⅰ截面。為了結(jié)果便于收斂，選擇三角形單元，整個(gè)模型工777個(gè)節(jié)點(diǎn)，1434個(gè)單元。

2.2 參數(shù)選取及模擬工況

計(jì)算中需要的參數(shù)和工況情況如下表所示。

為研究降雨類型對(duì)邊坡滲流場(chǎng)及穩(wěn)定性的變化，本文取降雨總雨量取為500mm，降雨時(shí)長(zhǎng)為10d，類型有平均型、前峰型、中峰型、后峰型。

3 滲流場(chǎng)分析

從4個(gè)工況中Ⅰ-Ⅰ剖面的孔隙水壓力沿深度變化情況來看，四種降雨類型孔隙水壓力的影響區(qū)域都在表層，深層不受擾動(dòng)，孔壓線性變化。平均型降雨，由于持續(xù)降雨且雨量相同，呈現(xiàn)出逐漸向飽和區(qū)過渡;前峰型降雨，雨量由多變少，呈現(xiàn)出先迅速向飽和區(qū)靠攏，從第四天開始又逐漸回到非飽和區(qū);后峰型降雨雨量由少增多，逐漸向飽和區(qū)靠攏;中峰型降雨量先增多后減少，呈現(xiàn)出前峰型和后峰型降雨特點(diǎn)，先逐漸向飽和區(qū)過渡，后逐漸回到非飽和區(qū)。

4 穩(wěn)定性分析

由圖2穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果分析得知，平均型和后峰型降雨的穩(wěn)定系數(shù)隨時(shí)間呈現(xiàn)持續(xù)減小的趨勢(shì)，前峰型和中峰型降雨的穩(wěn)定性系數(shù)隨時(shí)間呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。從整體穩(wěn)定性系數(shù)圖也可以分析出，兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在第五天和第八天。0d-5d，穩(wěn)定性系數(shù)從大到小為：F后>F中>F平>F前;5d-8d，穩(wěn)定性系數(shù)從大到小為：F平>F中>F后>F前;8d-10d，穩(wěn)定性系數(shù)從大到小為：F前>F中>F平>F后?？梢姺€(wěn)定性系數(shù)跟總降雨量關(guān)系不大，而受每天降雨量的影響。

5 結(jié)論

（1）隨著降雨的進(jìn)行，邊坡從上至下為飽和-非飽和-飽和區(qū)，表層先形成飽和區(qū)，中間非飽和區(qū)，往下由于地下水賦存又形成飽和區(qū)，降雨主要引起邊坡表層的孔隙水壓力變化。

（2）孔隙水壓力的影響體現(xiàn)在日降雨量上，降雨量多孔壓變化大，雨量小孔壓變化小。

（3）前峰型和后峰型降雨對(duì)邊坡穩(wěn)定性來說最不利，中峰型和平均型介于兩者之間。

參考文獻(xiàn)：

[1]王述紅，何堅(jiān)，楊天嬌.考慮降雨入滲的邊坡穩(wěn)定性數(shù)值分析[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，39;335（08）：135-139.

[2]石振明，趙思奕，蘇越，等.降雨作用下堆積層滑坡的模型試驗(yàn)研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2016，43（4）：135-140.

[3]夏開宗，陳從新，劉秀敏，等.水力作用下緩傾順層復(fù)合介質(zhì)邊坡滑移破壞機(jī)制分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2014，33（s2）：3766-3775.

[4]羅渝，何思明，何盡川.降雨類型對(duì)淺層滑坡穩(wěn)定性的影響[J].地球科學(xué)，2014，39（9）：1357-1363.