滑坡复活机理与强降雨下稳定性分析

摘要：以某滑坡为例，从坡脚开挖后的应力应变、变形扩展和降雨作用研究其复活机理，并通过GEO-STUDIO软件模拟该滑坡在强降雨作用下的应力应变情况，结合有限单元法计算滑坡的稳定性。

关键词: 滑坡复活机理；强降雨；稳定性分析

中图分类号： TU7 文献标识码： A

1 引言

滑坡复活是多种因素耦合作用下地质环境演化的产物, 其复活演化过程是一个复杂、动态和连续的过程，包括发生、发展演化和稳定(或消亡)的全过程。在此意义上, 应将滑坡当前稳定状态评价以及未来发展演化趋势预测置于滑坡动态演化研究之中, 其中关键是滑坡形成机理和演化机制, 因为滑坡机理的研究有助于正确认识其本质特征、评价稳定性和预测发展趋势, 有效地指导滑坡的预防和整治。基于此，本文根据某复活滑坡特征影响因素，讨论其复活机理，进而评价滑坡在降雨作用下的稳定性，为工程布局和设计提供参考依据。

2滑坡地质环境背景

滑坡地处青藏高原腹地，其地形为一北北西倾向的斜坡，坡度15°―65°不等，地势东南高，西北低。滑坡发生于河流凹岸，在人类工程活动作用下发生前缘复活，为一土质滑坡，发生于粘土层内，下伏基岩为石炭系（C）灰岩，岩层产状为340°∠15°；未见构造发育于滑坡区内；按地下水的赋存条件、含水介质和水动力特征的差异，滑坡区地下水可划分为基岩裂隙水和松散岩类孔隙水。

3 滑坡复活机理

从三个方面来探讨滑坡的复活机理：

1、应力集中―变形加剧效应：

应力集中是指斜坡由于外界因素或自身因素引起斜坡地形地貌变化，从而引起局部范围内应力显著增大，应力集中往往使得斜坡变形加剧。该滑坡复活是由于筑路开挖，使斜坡前缘变陡峭。

由于斜坡遭开挖，坡脚变陡峭，坡体后缘及前缘应力集中效应强度增强，潜在滑移面后半段和斜坡坡脚处的应力增量加强，最终导致前缘变形加剧，前缘变形后应力得到释放，带动后部失去支撑的岩土体发生变形.经野外实地调查，滑坡目前正处于蠕滑状态，滑坡后缘也未见拉张裂缝，滑移面也尚未完全贯通，但由于前缘变形使较高处的土体失去支撑，坡体中部已出现拉张裂缝。

2、滑坡变形扩展效应：

滑坡扩展效应是指坡脚发生变形后，处于较高处的覆盖层在其移动中将失去支撑，并且也会移动起来，由此，前缘已发生变形的滑坡体变形将逐渐向上扩展，直到滑坡的后缘边界，对于该滑坡而言，变形扩展的后缘边界为后缘平缓地带，变形由前缘逐渐向后缘扩展，使滑坡土体与后壁分离形成拉张裂缝，此时，滑移面贯通并与后缘拉张裂缝连接，在此过程中，应力集中现象由斜坡前缘向后缘逐渐减弱。

3、强降雨启动效应：

滑移面贯通后并不会立即发生整体滑动，需要某种诱发因素的作用。强降雨是个快速的过程，可以快速启动滑坡，降雨对滑坡的启动效应是多方面、多因素的偶合：

（1）强降雨的入渗，使滑坡体静水压力增大，加速滑坡剪切过程；同时，降雨持续渗流，使滑体中动水压力加强，并在滑带附近对滑体形成“浮拖力”，加速滑坡滑动。

（2）降雨入渗使滑体土的吸力降低，非饱和土土力学理论认为[3、4]：

Φ=(μa-μw)+f

式中：Φ为土的吸力；(μa-μw)为土的基质吸力，μa为孔隙气压力，μw为孔隙水压力；f为土的渗透力。

降雨使土的基质吸力和渗透力都减小，从而降低土的吸力。

（3）降雨后，滑坡区的地下水位随着升高, 土体浸湿软化, 导致边坡稳定性降低。

由此，该滑坡发生前缘复活。

4 强降雨作用下滑坡稳定性分析

强降雨对滑坡稳定性的影响主要通过水土相互作用完成，本文通过改变岩土体物理力学参数来考虑降雨后滑体饱水溶重，通过计算滑体内的孔隙水压力来考虑动水压力和静水压力。由滑坡区降雨持续时间不长的特点，假定降雨时长为1天；由多年平均降雨量值分析其五十年一遇日降雨量为38.3mm。

在假定降雨条件下，对该滑坡在自重+强降雨工况下的水平位移（图1）、垂直位移（图2）、最大主应力（图3）和最小主应力（图4）进行分析。

在自重+强降雨工况下，滑坡的位移主要出现在滑坡体内（图1、图2），其位移等值线在滑坡体内部分布密集，变化较快，水平位移最大值出现在滑坡前缘陡坎，最大值为12.8cm，垂直位移最大值出现在滑坡体中部地形突变处周围，最大值为13.3cm，对比水平位移和垂直位移云图，可以发现滑坡移变形均较大；在滑床内位移变形量较小，分布于后缘平台上部，垂直位移变化缓慢，量值相对于滑体内的垂直位移量值要小得多。滑坡应力分布有从滑坡表层向滑床内部逐渐增大的特征（图3、图4），在滑坡后缘滑面较陡处应力迅速增加，斜坡坡脚及滑带前段均有应力集中现象，应力增量较大，滑体中部应力分布相对较均匀。

由应力场、位移场的分析可知，滑坡水平位移与垂直位移量值均较大，滑坡体后缘较陡的滑带附近出现拉应力，应力集中分布范围较大，经有限单元法计算，Fs=0.96，因此，在自重+强降雨工况下，滑坡处于不稳定状态。

5结论

通过分析，斜坡经过了坡脚开挖导致应力应变集中，使斜坡前缘发生变形，进而变形扩展至斜坡后缘平缓地带，使滑移面贯通，在降雨作用的诱发下发生了局部复活；分析斜坡的水平位移、垂直位移、最大主应力和最小主应力，并结合有限单元法计算，得出滑坡复活体处于不稳定状态。

参考文献

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