地下水影响下的边坡稳定性分析

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  中图分类号:P641.8 文献标识码:A 文章编号:
  在各种边坡变形破坏的影响因素中, 地下水活动往往是大量滑坡发生的直接原因, 也是最复杂和变化最频繁的影响因素, 据统计, 80%~ 90%的滑坡破坏与水有关。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着手,分析了地下水对边坡稳定性的影响。
  1、边坡稳定的影响因素
      边坡的变形破坏不是单纯的动力地质现象,它的发生和发展是极其错综复杂的。影响边坡稳定的因素很多,概括地说,主要可分为内部因素和外部因素。内部因素包括地层岩性、地质构造、岩体结构等,这些因素的影响是长期的、缓慢的,是边坡变形破坏的内在条件。它们决定了边坡变形的形式和规模,对边坡稳定性起着控制作用。外部因素包括水文地质条件、地震、气候条件、人类工程活动等,这些因素对边坡的变形和破坏影响比较明显和迅速,它们只有通过内因对边坡稳定起着重要的作用,促进边坡变形的发生发展,导致边坡失稳破坏。大量实例表明,水在边坡的变形破坏中起着举足轻重的作用,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。这里我们重点讨论地下水对边坡稳定性的影响。
  2、地下水对边坡稳定的影响
     地下水位升降引起斜坡岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良地质现象。在河谷阶地地、斜坡及岸边地带,地下潜水位上升时,岩土体浸湿范围增大,浸湿程度加剧,岩土被水饱和、软化,降低了抗剪强度;地下水位下降时,向坡外渗流, 还可能产生潜蚀作用及流砂、管涌现象, 破坏了岩土体的结构和强度;地下水的升降变化还可能增大动水压力。这些因素促使岩土体发生变形、崩塌、滑移等。因此,在河谷、流溪线、江河岸边、斜坡地带修建边坡工程时,应特别重视地下水位的升降变化对斜坡等稳定性的影响。地下水位上升产生砂土液化、流砂、管涌。在粉细砂及粉土为主的斜坡,地下潜水位上升,地震时可能产生砂土液化现象。在边坡开挖过程中可能产生流沙、管涌、底鼓、侧壁变形、坍塌等不良现象。这些不仅降低了边坡的自稳能力,而且给施工带来很大的困难。
  水的渗入使岩土的质量增大,进而使滑动面的滑动力增大;其次,在水的作用下岩土被软化而抗剪强度降低;另外,地下水的渗流对岩体产生动水压力和静水压力,这些都对岩体边坡的稳定性产生不利影响。所以,工程中要做好勘察、选址工作,尽量避免地形带来的不利影响
  不少滑坡的典型实例都与水的作用有关或者水是滑坡的触发因素,处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用,而不透水的边坡,将承受静水压力;充水的张开裂隙将承受裂隙水静水压力的作用;地下水的渗流,将对边坡岩土体产生动水压力。水对边坡岩体还产生软化或泥化作用,使岩土体的抗剪强度大为降低;地表水的冲刷,地下水的溶蚀和潜蚀也直接对边坡产生破坏作用。不同结构类型的边坡,有其自身特有的水动力模型。
  边坡治水包括坡面排水及坡体排水。坡面排水主要是通过设置坡顶截水沟、平台截水沟、边沟、排水沟及跌水与急流槽来实现。坡体排水设施主要有渗沟、盲沟及斜孔等。渗沟又分支撑渗沟、边坡渗沟和截水渗沟三种,主要作用截排地表以及几米范围内的地下水:盲沟(即渗水隧洞) 主要用于截排或引排埋藏较深的地下水;斜孔主要用于排除深层地下水,土层和岩层均可采用,一般用水平钻机,埋置排水管。同時,也可以通过在坡面植草绿化的方法减少水对坡面的渗入边坡。
  3.边坡稳定性分析
  由于边坡失稳,特别是自然大型斜坡失稳的危害巨大,因此,世界各国都非常重视,我国政府有关部门已将其列入重大地质灾害之一,进行重点研究。众所周知无水不滑坡。因此研究地下水对边坡稳定性的影响尤显重要。
  近年来,随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展,人类已认识到:边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展,而是与人类活动密切相关;人类在进行生产建设的同时,必须顾及到边坡的环境效应,并且把人类的发展置于环境之中,因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域,在这些领域中,边坡作为地质工程的分支之一,一直是人们研究的重点课题之一。
  由于边坡失稳,特别是自然大型斜坡失稳的危害巨大,因此,世界各国都非常重视,我国政府有关部门已将其列入重大地质灾害之一,进行重点研究。有限元素法等的出现,为岩体稳定性定量计算开辟了新的途径,但就边坡稳定性计算而言,普遍认为块体极限平衡法是比较简便而且效果较好的一种方法。特别是在地下水影响下,利用块体极限平衡法是比较简便而且效果较好的一种方法,此方法常需遵循如下步骤:①可能滑动岩体几何边界条件分析;②受力条件分析;③确定计算参数;④进算稳定性系数;⑤确定安全系数,进行稳定性评价。
     通过以上分析表明,水对边坡稳定性的影响是显著的,它主要以地下水为主要形式影响边坡稳定性。地下水通过与岩土体之间的物理、化学、力学作用来改变边坡岩土体的性质,降低坡体强度,破坏边坡的受力平衡状态等,从而影响边坡的稳定性。因此,在边坡稳定性分析中正确合理的考虑地下水的影响至关重要。
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