降雨对斜坡稳定性的影响 - 图文

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第三层为散体状强风化花岗岩，厚度大约在2.0~36.90m左右，场地均有分布，民房后方及路侧滑坡坡脚局部有出露。整体呈 灰黄色，褐黄色，呈散体状，大部分矿物成份显著变化，花岗结构，具有泡水易软化，崩解，强度降低的特点，属极软岩，岩石基本质量等级为Ⅴ类；

第四层为碎块状强风化花岗岩，厚度大约在0.4~11.40m左右，场地均有分布,局部民房后方有出露。整体呈 灰白色，矿物成份友长石、石英、云母组成，岩芯呈碎块状，岩石坚硬程度为较软岩，岩石基本质量等级为Ⅴ类；

第五层为中风化花岗岩，场地均有分布。整体呈 灰白、浅灰色，由长石、云母、石英、角闪石组成，中粗粒花岗结构，节理、裂隙较发育，岩芯呈短柱状，岩石坚硬程度属较软岩，岩体基本质量等级为Ⅲ级。

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第三章 斜坡稳定性分析

斜坡稳定性评价方法可分为两大类，即定性评价和定量评价。定性评价方法包括成因历史分析法、工程地质类比法、赤平投影作图法等；定量评价方法包括极限平衡计算法、有限元分析法、破坏概率计算法等。本章选取Ⅲ区房后斜坡进行斜坡变形宏观分析及敏感性因素的分析，并使用简易Bishop法计算天然条件下斜坡的稳定性系数。

第一节 斜坡变形宏观分析

由于地质条件的复杂性和人们认识事物的局限性，工程地质定性评价在斜坡稳定性评价中仍然占有极其重要的地位。Ⅲ区房后斜坡现状：坡顶、坡脚未见变形迹象，但受雨水冲刷影响，坡面可见多条冲沟，且开挖坡体总高约30m，坡面岩土体裸露，仅在坡体下部用简易干砌挡墙进行支挡，受降雨等不利因素影响，中上部岩土体仍存在崩塌或滑坡的可能。如图所示，Ⅲ区斜坡失稳破坏后的斜坡坡度仍然较大，并且坡面岩土体裸露，在降雨尤其是暴雨时，雨水入渗冲刷引起再次的滑坡崩塌可能性很大。

图3-1 Ⅲ区斜坡失稳破坏后

第二节 斜坡稳定性敏感因素分析

3.2.1 地形地貌

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兴华街道后山山体属于侵蚀剥蚀丘陵地貌，地势西南高，东北低，高差起伏较大。尤其是原滑坡-泥石流处坡面，大都三面环山、一面出口，两侧及后缘坡度陡，中间坡度较缓，空间上呈向下倾斜的簸箕状、漏斗状，形成有利的汇水条件。降雨时，坡面雨水能迅速汇集到下部沟口，且沟口又直对民房。Ⅲ区房后斜坡开挖呈台阶状，总体高差约30m，但上部台阶开挖坡度57°-65°，仍无法满足放坡稳定坡度要求。

3.2.2 岩土体特征

场地覆盖层表面主要由残坡积粘性土构成，土层厚度较厚，多在1.40-18.40m，Ⅲ区最厚6.20m，呈可塑～硬塑状态。当遭遇降雨时，雨水渗入坡体，软化各岩土层，受雨水软化后，岩土层物理力学性质降低，尤其表现为C值粘聚力的下降，不利于斜坡的稳定。

3.2.3 降雨

降雨是影响斜坡稳定的重要外界因素，南平市延平区年平均降雨量约1664mm，最大过程降雨量可超过150mm。在2010年6月中旬遭遇百年一遇的短时性特大暴雨，13天内降雨量达684.8mm。其中典型特大暴雨有6月18日延平大横12点至13点的1小时降雨量达到61.5mm。降雨一方面渗入岩土体，增加了土体的重量，加大下滑力，另一方面受雨水浸泡，岩土体的力学强度降低，从而降低了斜坡的稳定性，也就是在这一轮强降雨后，斜坡发生了滑塌地质灾害。可以说强降雨是此次边坡产生滑塌地质灾害的主要外在诱因。

3.2.4 人类工程活动

在斜坡区域的勘查中发现对斜坡有产生影响的常见人类工程活动为居民日常耕作和对原始山体坡脚进行大面积的开挖。区域内山体坡面普遍被居民来当日常耕作用地，种植蔬菜、毛竹、灌木等浅层根茎农作物，一方面破坏了山坡的植被覆盖，另一方面日常劳作中需要对山坡表层土体进行松动，致使山坡表层土体孔隙增大，有利于雨水的渗入；对斜坡稳定影响最大的人类活动是对原始山体坡脚进行大面积的开挖，使得山体坡脚形成高陡临空面，破坏了原始山体的应力平衡，不利于边坡的稳定。

第三节 天然条件下的斜坡稳定性

本节通过简易Bishop法来计算天然条件下（降雨量为零）斜坡的稳定性并对其进行简单分析。瑞典条分法忽略了土条侧面的作用力，算出的安全系数可能偏低10%~20%。这种假定方法不是很精确，它是将不平衡的问题按极限平衡的方法来考虑并且未能考虑有效应力下的强度问题。在同样的边坡条件下，简化Bishop法的安全系数一般比瑞典条分法高6％~7％。在此先介绍简易Bishop法的基本原理：

假定滑动面是以圆心为O，半径为R的圆弧，从中任取一土条i为分离体，其分离体的周边作用力为：土条的重力Wi，切向力Ti和法向反力Ni；土条侧面作用法向力Pi、Pi+1和切向力Hi、Hi+1。根据静力平衡条件和极限平衡状态时各土条力对滑动圆心的力矩之和为零，整理得到Bishop法的公式为：

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F??1[cibi?(Wi??Hi)tan?i]m?i （3-1）

?Wisin?isin?itan?i其中：m?i?cos?i? （3-2）

F

图 3-2 毕肖普法条块作用力分析

简化Bishop法中土坡稳定系数是指整个滑动面上土的抗剪强度τf与实际产生的剪应力τ之比，考虑了各土条侧面间存在的作用力，但忽略了条间切向力。

即：?Hi?Hi?1?Hi?0 （3-3）

将式3-3带入式3-1，于是,式3-1进一步简化为式3-4：

?F?1[cibi?Witan?i]m?i （3-4）

?Wisin?i选取Ⅲ区房后斜坡28-28’剖面。此剖面实际长度为280m，以5m为单位剖分土条，每隔5m搜索新圆心，以5m为半径画圆弧滑面。场地岩土体物理力学指标值见下表，再以上述简易Bishop公式来计算，得到此剖面的斜坡稳定性系数为F=1.294，因此Ⅲ区房后斜坡在天然条件下（采用天然参数）处于基本稳定状态。

表 3-1 场地岩土体物理力学指标值

名称 坡残积粘土层 全风化花岗岩层 散体状强风化花岗岩层 碎块状强风化花岗岩层 中风化花岗岩层

天然重度kN/m3 19 20 21 21 \\ 粘聚力C (kPa) 16 15 30 32 \\ 内摩擦角φ 20 25 24 28 \\ - 11 -