地下水的排放措施对滑坡稳定影响的探讨

摘要: 大多数滑坡的发生与地下水活动有关,地下水的动态变化直接关系到滑坡的稳定性状况。因此,在滑坡治理工程中,首先需要研究各种影响因素和工程治理措施对坡体地下水位的影响方式,从而正确分析滑坡成因机制和制定合理的滑坡治理方案。基于工程滑坡实例研究,利用GEO-SLOPE进行数值模拟,揭示了地下仰斜式排水孔的排水效果及对滑坡稳定性的影响,为其它滑坡治理和防护提供基础资料和参考依据。

关键词：地下水；仰斜式排水孔； 数值模拟

中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：

地下水是影响滑坡稳定的重要因子,大量滑坡的发生与地下水活动直接相关。采用有效措施降低坡体的地下水位,可以有效地减小边坡的渗透力并增加滑面的有效应力,从而提高滑坡的稳定性。但是，降低滑坡体地下水位的措施较多，因此,如何结合工点实际情况选择正确的排水措施对制定经济合理的滑坡治理方案具有十分重要的意义。在西攀高速公路德昌滑坡的治理过程中，结合工点的情况，设计者提出了“仰斜式排水孔排放地下水，滑坡前缘设抗滑桩”的治理措施。而抗滑桩对地下水渗流场的影响程度较小[2]，故仰斜式排水孔能否有效地降低滑坡体的地下水水位直接影响滑坡治理效果，本文运用GEO-SLOPE软件对此进行数值模拟并得出结论，以期指导德昌滑坡治理工程，也为其它类似的工程提供依据。

1德昌滑坡概况

K33+150～400河东德昌滑坡位于德昌县城东开发区的德州镇凤凰村二组境内，拟建高速公路从滑坡坡脚通过，概貌如图1所示，滑坡整冶工程K33+103.5工程断面图如图2所示。

该滑坡为一基岩古滑坡，通过地面调查访问，该滑坡无滑动位移迹象。滑坡前缘民房后的大树生长百年以上而无倾斜歪斜、民房无变形破坏现象，清嘉庆十五年的祖坟未见变形痕迹；50年代

半坡上修筑的水渠除局部表浅滑塌外，无变形拉裂现象，半坡以上大面积松柏生长良好，无醉汉林、马刀树等滑坡迹象，滑体中前沿的电杆未见有歪斜位移现象，访问当地70多岁的老人，在他父辈时也未见该滑坡滑动，如此等第现象，均说明该滑坡已有一定的稳定时期。

图1 德昌滑坡概貌

图2滑坡整治工程K33+103.5工程断面图

通过滑坡稳定性计算结果表明，在地震影响下，滑坡的稳定性系数FS=1.28，无地震影响下，滑坡的稳定性系数FS=1.34，滑坡的整体稳定性较高。

滑坡区总体地势为东高西低，斜坡向西，斜坡坡向与岩层倾向相反，为逆向坡。滑坡形成之前，该处为安宁河左岸粉砂岩岩质岸坡，坡面有残破积小块石质土及块石夹土，粉砂岩岩石破碎，岸坡陡峻。安宁河岸坡在河水的长期冲刷淘蚀，前缘临空、失去支撑为滑坡的发生创造了必要条件。而坡体内的地下水、地表水或雨水经上覆土层、风化岩石下渗，长期饱水软化作用下，岩体内含水量增大，孔隙水压力增加，抭剪强度及稳定性降低，加之该区的强烈地震作用，加速了滑坡的产生。而滑体后缘农业灌溉渠道水位的变化影响着滑体地下水位，从而影响滑坡的稳定性。

2德昌滑坡渗流场模拟

本次计算以图2德昌滑坡治理工程3-3′工程断面图为原型，滑坡前缘纵向设仰斜式排水孔，间隔3米，孔长40米，仰角6º。其分析模型如图3，模型高14m,宽32m。由地斟资料知，第一层土模拟滑坡堆积物，该层结构不均，其透水性较好。取其饱和状态时渗透系数K=1.400e-003cm/s。第二层模拟粉砂岩强风化层，取其饱和状态时渗透系数K=1.160e-004cm/s。

图3德昌滑坡设仰斜式排水孔渗流模拟模型

该渗流场作稳态分析，首先对于滑坡后部的边界，由地勘资料可知在雨季时地下水位上升，滑体大部分有地下水；勘察期间，钻孔地下水位埋深在6.3m～19.5m之间， 据此，将边坡后部边界条件定义为Head(H)=10m。对于仰斜式排水孔,上部边界定义为UnitFlux(q)=0,仰斜孔底部边界定义为Head(H)=0.005m。

应用SEEP/W模块计算后，其结果如图4所示:

图4 设仰斜式排水孔渗流路径及浸润线

由上述模拟结果可知，仰斜式排水孔伸至潜在滑动面，使地下水有畅通的排泄通道，可以快速地疏干滑体内的地下水，明显降低了地下水位。

3德昌滑坡稳定分析模拟

由德昌滑坡治理工程3-3′断面图（图2）及钻孔资料可知，滑坡第一层为滑坡堆积层（Q4del）,其土体的天然密度为1.95～2.04。根据土工试验成果，综合考虑该层的地层结构，其值取；取硬塑状的参数快剪粘滞力、内摩擦角：、，滑坡第二层为侏罗系新村组粉砂岩强风化层，粉砂岩块体的天然密度为2.49～2.51g/cm3，取其算术平均值,其容重取，粘滞力、内摩擦角。

滑坡的稳定分析采用SLOPE/W程序毕肖甫法，其孔隙水压力调用上述SEEP/W渗流场模拟计算的数据文件。滑坡滑动面由其德昌滑坡治理工程3-3′工程断面图（图2）得到，滑动圆心任意假定。模拟计算考虑两种情况：滑坡设仰斜式排水孔和滑坡不设仰斜式排水孔。两种情况相比，只有孔隙水压力发生了改变。分析模型和模拟结果见图5～图8。

滑坡设仰斜式排水孔

图5德昌滑坡设排水仰斜孔边坡稳定分析模型

图6 德昌滑坡设排水仰斜式排水孔模拟分析结果

（2）滑坡不设仰斜式孔排水

图7德昌滑坡不设仰斜式排水孔边坡稳定分析模型

图8 滑坡不设仰斜式排水孔模拟分析结果

数值模拟结果表明，在其它条件完全相同的情况下，不设仰斜式排水孔时滑坡稳定安全系数为1.400,这与地堪资料稳定安全系数值1.28基本相符；而设仰斜式排水孔时滑坡稳定安全系数为2.366，滑坡的稳定性得到很大提高，究其原因主要是设了仰斜式排水孔后滑体中的地下水便于排出坡体，从而降低了滑体内的孔隙水压力，也提高了土的抗剪强度；而不设仰斜式排水孔时滑带土长期处于地下水浸润饱和状态，孔隙水压力大，滑带土饱和软化，土的抗剪强度较低，从而使其稳定性系数大大降低。

4结束语

对德昌滑坡的数值模拟研究结果表明，仰斜式排水孔可以有效降低滑体的地下水位，从而大大提高滑坡的稳定性，是有效的滑坡治理措施，证明德昌滑坡采用“仰斜式排水孔排放地下水，滑坡前缘设抗滑桩”的治理措施是可行。同时，

滑坡区灌溉渠道向滑坡体补给地下水,将使滑坡的稳定性大幅度降低,虽然目前对此已经引起人们的重视,但在边坡工程施工阶段,常常被忽略而导致大规模滑坡的发生,故在边坡工程施工过程中,对渠道水位变化及渗漏情况等进行全面监控是十分必要的。

参考文献

[1] 刘翠容，《水文环境对西攀高速公路边坡滑坡工程稳定影响的研究》，西南交通大学硕士学位论文， 2005

[2] 孙红月等，工程措施影响滑坡地下水动态的数值模拟研究，工程地质学报，2004，12（4）。