非饱和土降雨型滑坡力学及物理机制分析 祝超

非饱和土降雨型滑坡力学及物理机制分析祝超

发表时间：2018-07-18T11:46:53.693Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：祝超[导读] 摘要：滑坡是我国危害程度仅次于地震的地质灾害，其中降雨型滑坡占滑坡总数的90%。降雨是滑坡的重要诱发因素，研究降雨型滑坡中水与滑坡的作用机理具有重要的现实意义。

中交通力建设股份有限公司陕西 710075 摘要：滑坡是我国危害程度仅次于地震的地质灾害，其中降雨型滑坡占滑坡总数的90%。降雨是滑坡的重要诱发因素，研究降雨型滑坡中水与滑坡的作用机理具有重要的现实意义。通过非饱和土抗剪强度理论，分析总结，从如下3方面论述降雨对滑坡失稳的激发作用：①降雨控制滑坡发育的力学机制；②降雨对岩土体抗剪强度的影响；③径流对坡面的侵蚀。既有利于加深对降雨型滑坡机理的认识,对避免降

雨渗流引起的工程性质变化及其灾害效应具有重要的理论和最大程度减轻地质灾害损失的实践意义。

关键词：滑坡工程；非饱和土理论；机理分析概述

大气降雨引发的滑坡称为降雨型滑坡。降雨诱发的滑坡分布最广，发生频率最高，危害最大，是由水引起的滑坡的主要类型。降雨型滑坡是在降雨和渗透的作用下，斜坡平衡遭受破坏而产生的滑动现象，其作用包括缓慢长期的斜坡变形和突然急剧的爆发过程。降雨与滑坡两者在空间上也有很好的一致性。降雨型滑坡成群集中分布在久雨、暴雨区和江河冲刷严重的沿岸地区[1-2]。降雨与滑坡的发生有密切的关系，二者在时间上具有很好的一致性或略滞后性。滑坡多集中发生在降雨量多的年份，不少滑坡具有“大雨大滑，小雨小滑”的特点，这就形象的说明了水是滑坡的重要诱发因子。 1降雨型滑坡发生的力学原因滑坡的发生，是斜坡岩土体平衡条件遭到破坏的结果，可通过斜坡的受力状况来解释。由于滑坡总是沿一定的滑动面运动的，所以总体上可看成如图1所示关系，滑坡岩土体自重P沿滑动面可分为两个分力：一个是岩土体下滑的驱动力T，另一个是垂直滑动面的正压力N，该力是产生滑面阻力的主要原因。当下滑的驱动力大于滑面阻力时，滑坡发生。 2降雨型滑坡发生的力学机制降雨因素导致的滑坡力学机制为：降雨入渗使得边坡体内的地下水潜水位升高，滑面处岩土体软化，从而降低了边坡的稳定性，导致滑坡的发生。事实上，降雨渗入边坡岩土体，到达潜水面经历了一个非饱和—饱和渗流过程，典型的含水率分布剖面可以分为四个区，如图2所示。

2.2对基质吸力的影响

在自然界中很多坡很陡，但长时间却很稳定；而有些坡虽然角度很缓，却在暴雨、连续阴雨期间或降雨过后发生失稳。这是斜坡土体的负孔隙水压力（或基质吸力）在非饱和土质边坡的稳定性方面起了重要作用。

负孔隙水压力由毛细管水带内水、气界面上弯液面和表面张力而引起，相当于起到粘聚相邻土粒的作用，其对土坡稳定性的贡献在工程实践中已经得到证明。基质吸力与含水量的关系如图3所示。

2.3对强度参数值的影响

降雨的作用会使斜坡土体的有效粘聚力c`及有效内摩擦角Φ`降低。雨水会使粘土中的粘土矿物产生水化作用，且交换粘土中的盐基，相当于将易溶的胶结物洗掉，使颗粒间的结合力减弱，粘聚力降低，同时内摩擦阻力系数降低，即坡体的整体抗剪强度降低。经过一定的物理化学变化，坡体内的软弱面及软弱带土体等便可能发育成为滑带土，为滑坡的形成创造充分条件。 3降雨型滑坡发生的物理机制

当遇到大雨或暴雨时，雨水导致斜坡上的土石层饱和，并且在斜坡下部的隔水层上积水，甚至会迅速进入到滑坡后缘裂缝和危岩体拉账裂缝，使裂缝中充满水而产生较大的侧向压力作用在裂缝壁上，使滑坡立即启动，如图4所示。

另外，对于非饱和膨胀土边坡，降雨入渗使得原来非饱和土层在竖向发生膨胀，土体随膨胀而发生软化，也将导致土体抗剪强度降低；在有侧向压力约束条件下，非饱和膨胀土吸水后的膨胀趋势就以膨胀力的形式表现出来，膨胀力的形成将直接导致边坡土体中水平方向应力增加，即土体中剪应力的增大，导致土体抗剪强度降低。

4结束语

降雨可增加破体自重，降低基质吸力，产生动静水压力来增强斜坡的下滑力，同时降雨入渗使土体软化，土体强度参数值减小，岩土体强度降低，孔隙水压力上升，破坏面有效应力减小，斜坡抗滑力减小，导致斜坡失稳破坏。另外，高速径流刷剥蚀地表，同时水流入渗由浅及深溶蚀坡体，破坏坡体结构，增强坡体的储水、导水能力，降低土体抗剪强度，使坡体产生蠕动变形加速破坏。

参考文献

[1]陈正洪,孟斌.湖北省降雨型滑坡泥石流及其降雨因子的时空分布、相关性浅析[J];岩土力学;1995年03期

[2]李晓.重庆地区的强降雨过程与地质灾害的相关分析[J];中国地质灾害与防治学报;1995年03期

3]张珍,李世海,马力.重庆地区滑坡与降雨的概率分析[J].岩石力学与工程学报,2005,24(17):3185－3191.