水位變化速率對涉水滑坡穩定性的影響

陽萬權　楊潔

摘 要：地下水位對滑坡的穩定性有很大影響，對于涉水滑坡，河流水位下降速率越大，地下水位滯后效應越強烈，滑坡的穩定性也就越低。文章使用傳遞系數法以及Geo-Studio系列軟件中的SLOPE/W模塊進行數值模擬計算，對比了不同水位下降速率下的滑坡穩定性。

關鍵詞：滑坡穩定性；水位變化速率；數值模擬

地下水是滑坡穩定性的重要影響因素之一。對于涉水滑坡，隨著河流水位的下降，坡體內的浸潤線也隨著下降，滑坡體內浸潤線隨著河流水位的下降而存在滯后現象，坡體內的地下水位線一直高于河流水位，這是由于下降速度較快，坡體內的孔隙水來不及排出，從而形成了較大的孔隙水壓力，改變了滑體的滲流場。同時，下降速率越大，滯后效應越強烈[1-4]。

1 滑坡基本特征及穩定性分析

1.1 斜坡特征

滑坡所處斜坡地貌為河流下切形成丘陵地形，斜坡坡向109°，為斜順坡，前緣高程152m，后緣高程230m，坡高約47m，坡長約201m，坡體形態近直線型，中前部呈階梯狀，中部滑體滑動后，經人工改造，呈微凹形，前緣微具負地貌，呈洼地，臨江呈陡坎、緩坡交替的階梯狀地貌，坡體總體呈后陡前緩的坡度變化，總體坡度約12-25°。

1.2 物質組成及結構

（1）滑體結構特征?；w物質主要為粉質粘土夾少量碎塊石，總體呈稍密、稍濕、可塑狀，可見塊石，但數量較少，基本為土黃色，可塑粉質粘土，僅偶見塊徑達數公分至數十公分塊石，滑坡后緣斜坡堆積崩積塊石，主要為灰黑色粉質粘土夾砂巖大塊石，大塊石塊徑一般為1.5-2m，個別達3m以上，雜亂分布后方斜坡。滑體縱向上后緣薄，僅約2-3m堆積體層，向前緣漸厚至8-10m，縱向上總體近直線型。（2）滑床結構特征。根據本次勘探成果等資料，該滑坡為沿著基覆界面的上覆土體滑動，滑床為基巖，其形態呈單斜狀，滑床由中厚層狀紫紅色泥巖與淺灰色中-厚層狀砂巖互層組成，屬于由侏羅系中統沙溪廟組（J2s）巖層，產狀變化不大，約為165°∠8°，與坡向相近，斜順向坡，滑床基本呈微凹直線型，滑床中后部較平直，約為10-15°，至前段稍緩，為5°左右。滑床整體穩定性較好。（3）滑帶結構特征。主要為沿著基覆界面的松散層坡殘積粉質粘土夾碎塊石，滑床與滑體物質呈不整合接觸關系。

2 不同水位下降速率下滑坡穩定性計算

2.1 計算方法

2.2 計算模型

首先在各種工況下的計算剖面上按滑面產狀、巖土性質、地下水水力坡度等因素將滑體劃分成若干垂直條塊（圖1），然后結合滲流場模擬得出的各工況最后一天的浸潤線作為本次計算的地下水位線。

2.3 計算參數

（1）滑體重度。通過工程類比，滑坡體天然重度取值為19.75kN/m3，飽和重度為21.0kN/m3，水位以下滑體的浮重度為11.0kN/m3。

（2）滑帶土抗剪強度?；聟^出露基巖為侏羅系中統沙溪廟組（J2s）的巖層，紫紅色泥巖與青灰色中厚-厚層砂巖互層，結合堆積體物質劃分，C取13.5kPa，Φ取11°。

2.4 分析工況

水位以下的堆積體采用浮重度進行計算，按水位下降時降速設計四種工況：0.6m/d、0.8m/d、1m/d、1.2m/d與1m/d組合，水位下降幅度為14m。

2.5 滑坡地下水滲流分析

2.5.1 模型建立

根據地貌變化，滑坡主滑方向、滑面形態及探槽探坑揭露出的滑面產狀與主滑方向的縱剖面反映出的形態基本吻合，故該剖面向上的穩定性計算，其結果能夠較為準確的反映滑體的穩定狀態。采用Geo-Studio軟件的SEEP/W模塊進行模擬，模型共劃分617單元，661個節點，見圖2。

2.5.2 滲流模擬參數選取

在沒有土水特性曲線實驗數據的情況下，可采用常用的經驗曲線，并結合工程地質類比法進行綜合確定。結合滲水試驗及經驗取值，滑坡滲透系數取值為：滑體K=1.8m/d，基巖K=0.079m/d。

2.5.3 模擬結果分析

隨著水位的下降，坡體內的浸潤線也隨著下降，滑坡體內浸潤線隨著水位的下降而存在滯后現象，坡體內的地下水位線一直高于河流水位，這是由于下降速度較快，坡體內的孔隙水來不及排出，從而形成了較大的孔隙水壓力，改變了滑體的滲流場。且隨著水位下降速率的增大，滯后效應越強烈，也就越不利與滑坡的穩定性，在下降過程中受水位影響的滑坡前緣水力梯度變大。且最大水力梯度發生在滑坡坡腳附近。

按照上述工況及荷載組合進行計算，使用傳遞系數法以及Geo-Studio系列軟件中的SLOPE/W模塊進行數值模擬計算的結果分別匯總于表1。

3 結束語

（1）根據數值模擬計算結果，該滑坡處于穩定狀態。（2）橫向比較初始水位相同條件下，不同降幅條件下穩定性變化，可見在增大水位下降速率后，滑坡穩定性總體表現為隨著降幅增大不斷降低。

參考文獻

[1]朱東林，任光明，等.庫水位變化下對水庫滑坡穩定性影響的預測[J].水文地質工程地質，2002（3）：7-9.

[2]彭鳳，趙德君.滑坡穩定性計算中地下水作用的處理[J].西部探礦工程，2012.

[3]薛禹群.地下水動力學原理[M].北京：地質出版社，1996.

[4]中村浩之.論水庫滑坡[J].水土保持通報，1990，10（1）.