应急排水在降雨型滑坡处置中的功效

《湘潭大学自然科学学报》2014年第二期

1滑坡应急防治力学机理分析

根据滑坡体在滑动时的受力情况，采取分段分析，将滑坡体分为滑动段和抗滑段，不同部位在滑坡稳定中所起的作用不同．滑动段促使滑坡下滑，为滑坡滑动提供下滑推力，用F滑表示，可以用公式（1）进行计算；抗滑段阻止滑体下滑，为滑坡下滑提供最大抗滑力，用F抗表示，可以用公式（2）进行计算。其中C、Ф为滑面处的抗剪强度指标，L为滑面的长度，其余符号如图1所示．当滑坡的下滑力小于抗滑力时，斜坡处于稳定状态；当滑坡的下滑力大于抗滑力时，滑坡会失稳下滑．从图1可以看成，下滑力F滑与滑体重力W滑、滑面处粘聚力C、滑面处的摩擦角Ф、滑面长度L的关系密切，滑体重力越大，下滑力越大，C、Ф值越小，下滑力越大．根据以上原理，滑坡的应急治理，可以抢先考虑通过减少滑坡的下滑力来提高滑坡的稳定性，主要工程措施有减重、排水、灌浆等；也可以通过提高滑坡的抗滑力来稳定滑坡，主要工程措施有堆载、支挡、锚固等．

2降雨型滑坡演化机理

2．1降雨对边坡的影响降雨是边坡失稳最主要的外界荷载．降雨对边坡的影响主要表现为三个方面：（1）降低岩土体的强度．降雨后岩土体受水浸湿，自由水将土体颗粒隔开，使岩土体发生软化、泥化，导致其岩土体的强度参数黏聚力和内摩擦角迅速降低，抗剪强度大幅减小．降雨使土体饱水后，使导致岩土体的抗剪强度最大可以降低73．1％［11］．特别是雨水渗入软弱结构面后形成渗流，变成剂，降低抗滑性能，形成滑移面，导致滑坡产生．（2）抬高地下水位．降雨后，雨水渗入斜坡，导致地下水位抬高，土体饱水，增加自重应力，导致下滑力增大，一旦超过抗滑力，斜坡就会失稳下滑。（3）增加孔隙水压力．降雨导致雨水沿边坡的节理、裂隙下渗，使地下水位上升，使边坡孔隙水压力加大，同时坡体容重增大，导致边坡下滑力增大而失稳下滑［13］．

2．2雨水对滑坡的作用机理雨水下来后，在地表漫流，产生溅蚀、面蚀、冲蚀，促使地表水逐步下渗，地下水与岩土体充分接触，产生化学作用、物理作用、力学作用，这些作用使软弱面的岩土体强度降低，形成滑移面而产生滑移．其演化过程如图2所示．

3排水工程技术

雨水作为外荷载，对滑坡的影响强烈，是降雨型滑坡的主要诱因，对其应急处治，应紧紧抓诱因，对症下药，按照“治坡先治水”的原则，在滑坡应急处置时就应先治水，要把应急排水措施作为滑坡应急处治首选．排水工程技术主要是通过修建地上地下、坡内坡外排水设施，将坡体上下和内外的水体排出坡外，从而降低滑体重力，减缓诱发因素，防止水－岩作用，减少下滑力，提高稳定性．该方法简单适用、方便快捷，主要适用于平推式滑坡、降雨诱发型滑坡和松散堆积体滑坡．它分地表排水和地下排水．

3．1地表排水工程地表排水一方面需要拦截坡体外地表水，不让其流入坡体内；另一方面需要快速排出坡体内地表水，防止其下渗危害软弱结构面．主要措施有：（1）在坡体外距滑坡边界一定距离修建环形截水沟，拦截、旁引滑坡范围外的地表水，使其不致进入滑坡区；（2）平整坡面，迅速封堵或覆盖坡体内外出露的裂缝与孔隙；（3）在坡体内充分利用自然沟谷修建树枝状排水沟，迅速排出坡体内的地表水，防止坡内积水．

3．2地下排水工程地下排水主要是采取地下排水工程措施，迅速排出坡体内外地下水，降低地下水位，疏干岩土体，减少地下水对岩土体的物理、化学与力学作用，主要措施有：（1）追踪泉眼泉水，采取拦截、疏干、排引等措施将泉水引出坡体外；（2）在坡体内外修建截水明沟、截水渗沟、泄水隧洞以及槽沟等拦截地下水的建筑物；（3）在坡体内外修建排水廊道、边坡渗沟、渗水暗沟等地下排水设施，同时辅以钻孔排水、渗井渗管排水等方法，将地下水顺利排出坡外．

4应用实例———天台乡滑坡应急排水

（1）滑坡概况2004年9月6日16：00～23：30，连续强降雨导致四川宣汉县天台乡义和村发生特大型滑坡，总体积约2600×104m3．滑坡造成坡体上1．2km2范围内所有构建筑物全部倒塌，造成1266人家园被毁．滑坡体前部约210×104m3的滑体冲入前河，堵塞河道，形成堰塞湖，回水淹没上游数万人，直接经济损失达亿元．（2）抢险治理工程按照该滑坡的现成条件、触发因素和发展趋势，根据治坡先治水的原则，制定了“坡面平整＋排水工程＋支挡工程”的治理方案（图3）．排水工程包括地表排水工程与地下排水工程．①地表排水工程根据滑动后的沟谷地形，考虑到原四条大沟地形基本保持原状，布置主排水沟时将四条大冲沟恢复扩建为大断面的浆砌片石排水沟，成为纵向主排水沟．再根据整理后的坡面汇水条件，布置16条支沟，与4条主沟连接，构成树枝状地表排水系统，将地表水有序排出坡外，如图3所示．②地下排水工程根据地下水位等值线图，需要拦截、排引滑体内地下水，最大限度地降低地下水位，因此在滑带以下的砂岩层中设置两条地下排水廊道．

廊道总长约1600m，分别布置在滑坡体的两侧．一侧布置成直线形，一侧布置成T字形，在硐顶布置竖向排水井群，如图3所示．（3）处治效果分析该滑坡应急排水工程于2005年6月完成，已经使用8年多，经历了数十次大小不同强度降雨的检验，实践证明应急排水工程在整个滑坡应急治理工程中起到了至关重要的作用，对迅速稳定滑体，为河道疏浚和滑坡综合治理赢得了宝贵的时间和安全保障．地表排水工程效果：通过多次对四条排水主沟排水效果的监测，在大小降雨期间，排水效果良好，完全能够满足特大暴雨的排水功能，图4为2005年7月8日暴雨期间测得的排水沟4的排水效果．地下排水工程效果：地下排水工程完工后，分别于晴天和暴雨期间对排水廊道的排水效果进行了监测，监测结果表明，滑坡整体排水情况良好，其中北侧排水廊道排水量达到3～6L／s，如图5所示．有专家利用分析软件，对廊道和排水井群的渗流场进行了分析，结果表明廊道附近地下等水位线密集，证明地下水有序沿排水廊道排出，排水效果良好。

5结论

水对降雨型滑坡产生重要影响：一方面，雨水在地表形成径流，产生冲刷作用，对边坡稳定不利；另一方面，雨水下渗抬高地下水位，增加坡体自重应力，滑面，增大滑动段下滑力而使边坡失稳下滑．对降雨型滑坡的应急处置，应先解决水患，按照治坡先治水的原则，拦截滑坡体外地表与地下水，迅速排出坡体内地表与地下水．应急排水工程措施主要有：在滑坡边界外修建拦截地表与地下水的截水沟；在滑坡体内修建树枝状排水系统，排出地表水；封堵或覆盖裂缝，防止地表水下渗；修建地下排水廊道和集水井群，疏干、排引出地下水．这些应急排水工程，目的明确、措施简单、施工方便、成效明显．

作者：肖进傅顺单位：成都理工大学管理科学学院四川建筑职业技术学院