地下水对边坡稳定性的影响

摘要：影响边坡稳定性的因素有很多，其中水对边坡稳定的影响是导致边坡失稳破坏的主要因素之一，而水的影响主要以地下水的作用影响坡体。本文从地下水与边坡岩土体的相互作用的机理着手，对地下水作用下的边坡稳定性进行分析，并分析了地下水位变化对边坡的的影响，从而提出了边坡加固的排水措施。

关键词：地下水；边坡；稳定性；影响；滑坡

Abstract: factors affecting slope stability, water on slope stability is one of the main factors that cause slope instability and failure, and water affect the slope of groundwater. Begin this article from the mechanism of interaction between groundwater Slope Ground groundwater under the slope stability analysis, and analysis of the groundwater level changes on the slope of the proposed drainage slope reinforcement measures .Keywords: groundwater; slope; stability; impact; landslide

中图分类号：P315.72+3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、边坡稳定性概述

边坡一般是倾斜坡面的土体或岩体边坡，由于坡面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处滑动的趋势。同时，由于坡体土(岩)自身具有一定的强度和人力的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土(岩) 体内部某一个面上的滑动力超过了(岩) 体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。

边坡的稳定是一个比较复杂的问题，影响边坡稳定性的因素较多，简单归纳起来有以下几个方面：边坡体自身材料的物理力学性质；边坡的形状和尺寸；边坡的工作条件；边坡的加固措施等等，在这其中水是边坡失稳的重要因素之一。据资料统计，90%左右的边坡破坏（滑坡）均发生在雨季，尤其是暴雨、连续雨或是地下水的参与，这充分说明了水是影响边坡稳定性的重要因素。

二、水对边坡稳定的影响

边坡岩性、结构面特性等因素是影响边坡稳定的内因，然而水将直接影响边坡岩土体的性质、结构面的强度等因素，从而改变边坡的受力极限平衡状态。水是导致失稳的直接因素之一，主要以降雨、地表水、地下水形式作用于边坡。

（一）降雨对边坡稳定性的影响

降雨对边坡作用主要表现为：降雨过程中，对边坡的冲刷作用；雨水下渗进入岩土体导致岩土体饱和，裂隙水压力增大，容重增大，岩土体的抗剪强度降低；雨水进入地下，转化成为地下水对坡体的作用。

（二）地表水对边坡稳定性的影响

地球表面上的水称为地表水，包括降雨后地面上的流动水体及江河湖海的水体。当这些水体的水流不断地冲刷切割地表和岸坡，使岸坡的外形发生变化，逐渐使岸坡增高和变陡；当侵蚀切露坡体底部的软弱结构面时，坡体处于临空状态，或侵蚀切露坡体下伏软弱面的顶面，使坡体失去原有平衡状态，最终导致边坡破坏。另外，地表水水位（如水库库水位）的升降变化，将引起地下水位的升降变化，使坡体所受的地下水压力的增大，降低其稳定性。

（三）地下水对边坡稳定性的影响

存在于地表岩土层的水统称为地下水。有统计结果显示：90%以上的滑坡是由地下水或其渗流作用引起的。地表水及大气降雨往往是地下水直接的补给源，它们转化为地下水直接影响坡体的稳定性。地下水既是土体的赋存环境又是其组成部分，地下水既可以使土体力学性能变化，又可以作为土体中压力的组成部分。地下水可使岩土体的含水量和容重增加，并且对岩土体产生物理和化学作用，使岩土体结构面软化，并改变岩土体性质，另外，地下水的力学作用破坏边坡的平衡状态，是影响边坡变形破坏的重要因素。

三、地下水与边坡相互作用机理

水对边坡稳定性的影响有很多方式，但降雨、地表水的作用大都通过入渗转化成为地下水对坡体的作用来影响边坡稳定性的。地下水与边坡相互作用从作用类型上可分为：物理的、化学的和力学作用。

（一）地下水对边坡的物理作用

水对边坡岩土体的物理作用表现在、软化和泥化作用以及结合水的强化作用。滑带在地下水作用下剪应力效应增强，滑体沿滑面产生剪切运动。

泥化和软化作用主要表现在降低滑带的力学性能；对于包气带土体来说，土体处于非饱和状态，其中的地下水处于负压状态，为结合水，按照有效应力原理，一旦包气带土体出现重力水，土体性能就会被弱化。

（二）地下水对边坡的化学作用

地下水对岩土体的化学作用主要是通过地下水与岩土体之间的离子交换、溶解作用、溶蚀作用、水化作用、水解作用、氧化还原作用、沉淀作用等产生的。

边坡地下水一部分水来源于PH值为7左右或7以下、矿化度为数十毫克/升的降水。当其渗入坡体上部松散层时，会大量吸收腐殖酸及高压CO2，其腐蚀性得到提升，这种水溶液进入包气带底部及饱水带后，便开始发生化学作用，这种作用将涉及岩土体几乎所有矿物。地下水的化学作用在一定程度上会使斜坡岩土体强度衰减，结构面c、φ值降低，甚至会使有节理的岩体逐渐碎裂变得松散，这也会使坡体中的有效空隙度增大，贮水和导水能力增强，地下水径流交替及渗透潜蚀加剧，对边坡稳定性产生不利的影响。

（三）地下水对边坡的力学作用

力学作用主要通过孔隙静水压力和空隙动水压力作用对岩土体的力学性质施加影响。坡中的地下水以多种方式影响边坡的稳定性，地下水压力是其中的一个主要方面。因为地下水压力改变边坡岩土体的应力状态和力学形状，并可急速的变化，导致边坡稳定性明显的降低，以至成为边坡破坏起主导作用的触发因素。地下水压力指地下水对岩土体的力学作用的总称，它主要通过地下水静水压力和动水压力对岩土体作用。

1.静水压力

地下水静水压力是孔隙水压力、裂隙水压力及浮托力的总称。考虑到边坡岩土体中赋存地下水的条件和地下水作用特点，亦可统称这类静水压力为空隙水压力或广义孔隙水压力，它是岩土体的孔隙、裂隙和空洞中的地下水静力传递自重应力作用于岩土体上的力。由有效应力原理，地下水静水压力通过减小岩土体的有效应力而降低岩土体的强度，减小变形体潜在滑动面上的正应力，降低抗滑力。在裂隙岩体中的静水压力的“水楔”作用，可使裂隙产生扩容变形，使边坡发生渐进性破坏。

2.动水压力

如果边坡岩土体是透水的，地下水在其中渗流时由于水力梯度作用，就会对边坡产生动水压力，指向临空面，对边坡稳定不利。在河谷地带当洪水水位迅速下降时，岸坡内往往产生较大的动水压力使之失稳。此外，地下水的潜蚀作用，会削弱甚至破坏土体的结构联结，对边坡稳定性也是有影响的。

四、地下水作用下的边坡稳定性分析

水影响岩土体的最大作用是使岩土软化，削弱其强度。粘性土根据其含水量可呈现3种稠度状态：当含水量小于塑限时呈现为固态，这种状态的粘性土包括黄土、红土和软土都表现得相当坚硬，干黄土能保持相当陡的高边坡。当含水量超过塑限时变为可塑，超过液限时则更显得软而稀。黄土在一定压力下除了具压缩性之外，再进一步浸水还会突然收缩，表现为湿陷性。