降雨入滲對高填方路堤變形及穩定性的影響分析

白宏海

【摘 要】為了分析降雨入滲對高填方路堤變形及穩定性的影響，本文通過數值模擬軟件，對不同降雨強度下的高填方路堤進行沉降及穩定性分析。得出的結論：隨著降雨時間的持續填方路堤的沉降值逐漸增大，并且降雨強度越大路堤的沉降值也就越大，當降雨停止后路堤的沉降值基本保持不變；在降雨過程中，高填方路堤的穩定性不斷下降，并且相同的降雨時間條件下，降雨強度越大其路堤的穩定性越低，同時，降雨停止后，路堤穩定性迅速的上升。

【關鍵詞】降雨入滲；高填方路堤；沉降值；路堤穩定性

0 前言

隨著國家經濟的持續增長，我國的基礎建設步伐也在持續的加快，同時由于高速公路對促進地區經濟增長具有舉足輕重的地位，因此國家大力發展高速公路建設。伴隨著高速公路的建設，眾多工程問題逐步的顯現，其中降雨條件下引起的邊坡沉降及失穩破壞問題尤為嚴重。益婁高速位于南方多雨山區，該項目起點位于益陽桃江縣，終點到達婁底雙峰縣檀樹沖。沿線地質條件復雜，多為碎石土及強風化砂紙板巖，在工程建設中將上述巖土作為填筑材料修筑路堤，沿線出現大量的高填方路堤，其填筑高度達12m。這類高填方路堤在降雨條件出現一定的沉降變形甚至失穩破壞。

目前，針對降雨條件下，邊坡穩定性以及變形的研究較多，例如：周家文[1]認為邊坡的降雨入滲對于邊坡最危險滑動面以及邊坡安全系數的影響至關重要；朱偉[2]認為對于土質邊坡而言，降雨過程中其雨水的入滲量對邊坡穩定性起到很重要的作用；陳曉斌[3]通過對粗粒土邊坡在降雨條件下變形及穩定性分析，得出隨著雨水入滲深度的增加其邊坡的沉降變形不斷增加，而邊坡的穩定性不斷地下降。針對上述研究可以得出，現階段針對高填方路堤邊坡在降雨條件下的變形以及穩定性的研究較少。因此本文針對益婁高速某高填方路堤進行研究，分析在不同降雨強度條件下路堤的豎直沉降分布特征以及穩定性的變化規律，本論文的研究成果，對降雨條件下高填方路堤邊坡支護與排水，具有一定的指導意義。

2 計算結果分析

圖2為不同降雨強度下，監測點的豎向沉降值隨時間的變化曲線。如圖所示：降雨持續8h時，三種降雨強度下監測點處的沉降值非常小且大小基本相同，當降雨超過8h時，降雨強度越大監測點處的沉降值也就越大，并且在降雨持續時間24h后，監測點處的沉降值迅速的增大；監測點的沉降值隨著降雨時間的持續而變大，并在48h降雨停止后，監測點處沉降值大小基本保持不變，降雨強度越大其最終的沉降值越大。

造成上述現象的原因是：降雨開始階段，由于雨水的滲入量較低，引起土體體積含水率升高的范圍較小，對路堤監測點沉降值影響較小；隨著降雨時間的持續，雨水大量的進入邊坡土體內部，造成土體體體積含水率的大范圍的升高，增加了路堤邊坡自身重量，同時土體體積含水率的升高，造成土顆粒軟化變形，因此導致監測點處的沉降值迅速增大；降雨停止后，由于路堤邊坡內部雨水與坡體外部存在水頭差，引起雨水的迅速消散，路堤邊坡土體提及含水率迅速降低，因此監測點的沉降值大小基本不變。

圖3為不同降雨強度下，高填方路堤安全系數隨時間的變化曲線。如圖3所示：隨著降雨時間的持續，高填方路堤的穩定性不斷下降，并在降雨持續時間為48h時，穩定性降到最低；相同的降雨時間條件下，降雨強度越大其路堤的穩定性越低；在降雨停止后，路堤邊坡穩定性迅速的上升。造成上述現象的原因是：降雨導致邊坡土體體積含水率升高、孔隙水壓力增大，導致邊坡土體抗剪強度能降低，引起邊坡穩定性下降；同時，雨水的入滲還會引起土體容重增加，導致邊坡的下滑力增加，也引起邊坡穩定性降低；當降雨停止后，路堤內部土體的雨水迅速消散，從而引起路堤穩定性迅速的回升。

3 結論

1）降雨初期，路堤邊坡的沉降值變化較小，隨著降雨的持續路堤的沉降值迅速增大，并且降雨強度越大路堤的沉降值也就越大，當降雨停止后路堤的沉降值基本保持不變。

2）隨著降雨時間的持續，高填方路堤邊坡的穩定性不斷下降，并在降雨持續時間為48h時，穩定性降到最低；相同的降雨時間條件下，降雨強度越大其路堤邊坡的穩定性越低；在降雨停止后，路堤邊坡穩定性迅速的上升。

【參考文獻】

[1]周家文，徐衛亞，鄧俊曄，劉興寧.降雨入滲條件下邊坡的穩定性分析[J].水利學報，2008，36（9）：1066-1073.

[2]朱偉，陳學東，鐘小春.降雨入滲規律的實測與分析[J].巖土力學，2006，41（11）：1873-1879.

[3]陳曉斌，徐望國，劉小平.降雨入滲對粗粒土路堤變形與穩定性的影響[J].中南大學學報（自然科學版），2011，46（3）：765-771.

[4]田東方，鄭宏，劉德富.考慮徑流影響的滑坡降雨入滲二維有限元模擬及應用[J].巖土力學，2016，56（4）：1179-1186.

[責任編輯：田吉捷]