降雨對斜坡的影響

1、降雨型滑坡機制1降雨型滑坡1.1滑坡發(fā)生的力學原因滑坡的發(fā)生，是斜坡巖土體平衡條件遭到破壞的結果，可通過斜坡的受力狀 況來解釋。由于滑坡總是沿一定的滑動面運動的，所以在總體上，可看成如下關 系，滑坡巖土體自重P沿滑動面可分為兩個分力：一個是巖土體下滑的驅動力T， 另一個是垂直滑動面的正壓力N，該力是產生滑面阻力的主要原因。當下滑的驅圖1 斜坡體受力示意圖1.2降雨型滑坡降雨與滑坡的發(fā)生有密切的關系，二者在時間上具有很好的一致性或略滯后 性?；露嗉邪l(fā)生在降雨量多的年份，不少滑坡具有“大雨大滑，小雨小滑” 的特點，這就形象的說明了水是滑坡的重要誘發(fā)因子。大氣降雨引發(fā)的滑坡稱為 降雨型滑坡。降雨

2、誘發(fā)的滑坡分布最廣，發(fā)生頻率最高，危害最大。是由水引起 的滑坡的主要類型。降雨型滑坡是在降雨和滲透的作用下，斜坡平衡遭受破壞而 產生的滑動現(xiàn)象，其作用包括緩慢長期的斜坡變形和突然急劇的爆發(fā)過程。降雨 與滑坡兩者在空間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 區(qū)和江河沖刷嚴重的沿岸地區(qū)。2降雨導致滑坡產生的機理對于由降雨因素導致的滑坡機理，當前可以總結為：降雨入滲使得邊坡體內 的地下水潛水位升高，滑面處巖土體軟化，從而降低了邊坡的穩(wěn)定性，導致滑坡 的發(fā)生。事實上，降雨滲入邊坡巖土體，到達潛水面經歷了一個非飽和一飽和滲 流過程，典型的含水率分布剖面可以分為四個區(qū)（如圖2所示）。飽和帶

3、傳導層過渡帶00降雨入滲過程中典型含水率剖主要表現(xiàn)在，雨水的大量下滲， 水層上積水，從而增加了滑體的圖2降雨對滑坡的影響很大。導致斜坡上的土石層飽和，甚重量，降低土石層的抗剪強度，導致滑坡產生。降雨還會引起斜坡體內部的結構 以及物理化學等因素向不利于穩(wěn)定的方向變化，大部分都是間接的通過地下水的 作用來實現(xiàn)的。從斜坡體安全系數(shù)方面著眼，可將其總結為兩方面：一是水的作 用會引起斜坡下滑力的增大；二是水的作用會引起斜坡抗剪強度的降低。這兩個 方面均會使斜坡的安全系數(shù)降低，最終導致形成滑坡。另外降雨導致斜坡體的動 水壓力和靜水壓力的增加，當降雨入滲至基巖風化面或在隔水的各種粘土層處停 滯下來時，浸泡軟

4、化而形成軟弱滑動面，將會湊使并加速斜坡體的滑動。2.1降雨對斜坡體抗剪強度的影響降雨會嚴重地削弱斜坡的抗剪強度，結合由Fredlund提出的雙變量抗剪強 度公式：T/=c+（8-ua）tan+（ua-uw）tan（1）基質吸力的降低在自然界中很多坡很陡，但長時間卻很穩(wěn)定；而有些坡雖然角度很緩，卻在 暴雨、連續(xù)陰雨期間或降雨過后發(fā)生失穩(wěn)。這是斜坡土體的負孔隙水壓力（或基 質吸力）在非飽和土質邊坡的穩(wěn)定性方面起了重要作用。負空隙水壓力由毛細管水帶內水、氣界面上彎液面和表面張力而引起，相當于起到粘聚相鄰土粒的作用，其對土坡穩(wěn)定性的貢獻在工程實踐中已經得到證明?；|吸力的公式為：*=ua-uw，其與含

5、水量的關系如下圖。圖3 含水率與機制吸力關系圖（2）c、值的降低降雨的作用會使斜坡土體的有效粘聚力c及有效內摩擦角降低。雨水會 使粘土中的粘土礦物產生水化作用，且交換粘土中的鹽基，相當于將易溶的膠結 物洗掉，使顆粒間的結合力減弱，粘聚力降低，同時內摩擦阻力系數(shù)降低，即坡 體的整體抗剪強度降低。經過一定的物理化學變化，坡體內的軟弱面及軟弱帶土 體等便可能發(fā)育成為滑帶土，為滑坡的形成創(chuàng)造充分條件。另外，對于非飽和膨脹土邊坡，降雨入滲使得原來非飽和土層在豎向發(fā)生膨 脹，土體隨膨脹而發(fā)生軟化，也將導致土體抗剪強度降低；在有側向壓力約束條 件下，非飽和膨脹土吸水后的膨脹趨勢就以膨脹力的形式表現(xiàn)出來，膨脹

6、力的形 成將直接導致邊坡土體中水平向應力增加，即土體中剪應力的增大，導致土體抗 剪強度降低。地質體的成分、結構及環(huán)境條件形成的力的平衡特征決定了地質體的穩(wěn)定 性?；颅h(huán)境條件的變化，表現(xiàn)為對滑坡巖體的加載及改變其結構和力學性能等， 從而降低滑坡的穩(wěn)定性能。一旦這個變化打破原來的維持穩(wěn)定的度，則誘發(fā)滑坡 產生、復活。當遇到大雨或暴雨時，雨水會迅速進入到滑坡后緣裂縫和危巖體拉賬裂縫， 使裂縫中充滿水而產生較大的側向壓力作用在裂縫壁上，是滑坡立即啟動?；吕芽p灌滿水圖4暴雨中裂縫水劈作用形成示意圖2.2降雨誘發(fā)滑坡的作用方式(1)降雨對邊坡巖體起加載作用，飽和巖體，增加容重。(2)降雨對巖土體力學

7、強度的影響，包括：一、軟化作用：水的軟化作用指 由于水的活動使巖土體強度降低的作用。二、潤滑作用：由于可溶鹽，膠體礦物 連接的巖石，當有水滲入時，可溶鹽溶解，膠體水解，使原有的連接變?yōu)樗z連 接，導致礦物顆粒間連接力減弱，摩擦力減小，同時水膠起到潤滑的作用。三、 連接作用：束縛在礦物表面的水分子可通過其吸引力作用將礦物顆粒拉近、接緊， 起連接作用。四、孔隙壓力作用：對于孔隙和裂隙中含有重力水的巖土體，當其 突然受荷載，水來不及排除時，就會在巖石或土體孔隙或裂隙中產生很高的孔隙 水壓力，即孔隙壓力。五、溶蝕作用和潛蝕作用：當滲透水在巖土體內流動時還 可使其中的可溶物質被溶解帶走，有時甚至將巖石或

8、土體中的小顆粒沖走，從而 使巖土體強度大大降低，這就是溶蝕作用和潛蝕作用。六、動水壓力作用：如果 斜坡巖土體是透水的，地下水向坡下滲透過程中會產生動水壓力(滲透壓力)， 其方向與滲流方向一致，指向下坡，加大了下滑力，因而對斜坡穩(wěn)定是不利的。 水與巖土體相互作用的一個主要結果就是降低了巖土體的內聚力和摩擦力。圖6 雨水對軟弱結構面上土體的侵蝕軟化示意圖降雨侵蝕、沖刷坡腳，破壞坡體，改變邊坡結構。降雨形成的地表水徑 流改造坡體表面甚至形成各種類型的沖溝網(wǎng)或使坡體解體；雨水下滲，可以直接 成為地下水的補給源，改變坡體原有的滲流場，使滑體或滑帶處于十、濕交替狀 態(tài)，不利于坡體的穩(wěn)定。大氣降雨入滲下界往

9、往微、細顆粒富集，離子交換頻繁， 親水成分增加，這是滑體中易變形的部位，成為滑體主滑控制界面之一。降雨補 給地下水，導致地下水位變幅，久而久之，地下水位歷年變化也促使滑坡在地下 水位變幅帶內微、細顆粒積聚，化學場的更新和親水成分的增加，成為易變形的 部位，即另一滑體主滑控制界面。總之，降雨誘發(fā)滑坡的機制是非常復雜的，但可以概括表現(xiàn)為促進滑移面剪 應力增大及促使抗剪強度降低?？紫端畨毫Ρ徽J為是降雨誘發(fā)滑坡的最主要機 制，“降雨期間或降雨之后斜坡巖土體內孔隙水壓力的升高使得潛在滑動面上的 有效應力及抗剪強度較低,從而誘發(fā)滑坡。”是太沙基有效應力定律對孔隙水壓力的闡述。3降雨各因素對滑坡的影響3.1

10、降雨強度及降雨形式對滑坡的影響當暴雨或持續(xù)降雨時，降雨對滑坡體的侵蝕和下滲作用加大，對滑坡體的穩(wěn) 定性不利。降雨強度越大，誘發(fā)滑坡的可能性越大。3.2降雨強度對滑坡的影響通過對部分區(qū)縣發(fā)生不同數(shù)量滑坡時累積降雨量和日降雨量的統(tǒng)計分析發(fā) 現(xiàn)：累積降雨量在50160mm、日降雨量在20mm以上時，就有小型淺層滑坡發(fā) 生；當累積降雨量在150mm以上，日降雨量大于100mm時，隨著降雨量的增 加，滑坡的數(shù)量也增多，中等規(guī)模的堆積層滑坡和破碎巖土滑坡開始出現(xiàn)，當一 次暴雨過程的累積降雨量在200350mm以上，日降雨量大于110mm時，滑坡 開始大量發(fā)生，并產生大型和巨型滑坡。對于同一規(guī)模的不同類型滑坡來說，基 巖滑坡所需的降雨量（累積降雨量和日降雨量）要大于土層碎屑滑坡；而對同一 類型不同規(guī)模的滑坡來說，規(guī)模大的滑坡往往需要較大的降雨量。降雨強度越大，越容易發(fā)生滑坡崩塌。不同國家，地區(qū)由降雨誘發(fā)的滑坡臨 界降雨強度見下表表1 國內外暴雨誘發(fā)滑坡的臨界降雨強