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降雨條件下多層結(jié)構(gòu)噴出巖滑坡孔隙水壓力變化與穩(wěn)定性分析

2018-08-02 03:47徐光黎劉府生董同新
關(guān)鍵詞:孔壓凝灰?guī)r坡體

康 璇,徐光黎,劉府生,董同新

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院,湖北 武漢 430074;2.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430063)

0 引言

浙江省麗水市位處臺(tái)風(fēng)地區(qū),由于地理位置特殊,多為山區(qū)地帶,在近幾年多發(fā)規(guī)模較大的山體滑坡。其中2015年11月13日發(fā)生的里東村滑坡,塌方體積約有3×105m3,造成38人遇難,27戶房屋被埋。而在2016年9月28日,遂昌縣蘇村發(fā)生的山體滑坡塌方體積約4×105m3,造成27人失聯(lián),20戶房屋被埋。正是由于獨(dú)特的氣候環(huán)境和地質(zhì)條件共同作用,才使得麗水市頻發(fā)大規(guī)模的滑坡地質(zhì)災(zāi)害[1],因此,探究該研究區(qū)典型滑坡發(fā)生和降雨之間的關(guān)系顯得尤為必要。

降雨是激勵(lì)多數(shù)巖質(zhì)滑坡發(fā)生的因素之一[2-6]。對(duì)于坡表裂縫分布的巖質(zhì)滑坡而言,降雨通常由后緣裂縫滲入并進(jìn)入滑動(dòng)面形成滲流通道由此引起滑動(dòng)破壞[7]。雨水對(duì)于坡內(nèi)巖土體的作用除了使孔隙水壓力迅速聚集與消散,同時(shí)也對(duì)力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差的滑帶土進(jìn)行軟化[8]。例如川東的紅層滑坡,雨水通過(guò)坡表的裂隙進(jìn)入,滑坡內(nèi)靜孔隙水壓力的增大和滑帶土力學(xué)性質(zhì)的減弱是滑坡發(fā)生的主要原因[9-10]。不同于一般的巖質(zhì)滑坡,因多次噴發(fā)而形成的滑坡因中間具有的軟弱層而導(dǎo)致力學(xué)性質(zhì)極為不統(tǒng)一,更容易在降雨條件下,發(fā)生軟弱層面的泥化、崩解現(xiàn)象,導(dǎo)致滑坡變形,特別是長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度的雨水入滲,極易使得夾層內(nèi)部含水量劇增,無(wú)形之中削弱了滑坡自身大部分的抗滑力,加速變形[11]。在雨水作用下,層面間的軟弱泥質(zhì)夾層,成為滑坡變形的控制性因素,使坡體的強(qiáng)度大幅減弱[12],而該類滑坡的變形也對(duì)降雨、開挖或其他影響因素的響應(yīng)有不同的規(guī)律可循[13-14]。

多層結(jié)構(gòu)噴出巖滑坡由于其獨(dú)特的地質(zhì)形成條件,造成坡體內(nèi)部力學(xué)性質(zhì)差異頗大。本文以麗水市下個(gè)寮滑坡為研究對(duì)象,通過(guò)總結(jié)該滑坡對(duì)降雨的響應(yīng)關(guān)系,提出影響滑坡變形的主要因素為降雨的入滲,并且滑坡位移對(duì)于降雨的響應(yīng)具有一定程度上的滯后。同時(shí)依據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)設(shè)置不同強(qiáng)度的持續(xù)降雨,分析滑坡的入滲能力和穩(wěn)定性,并與地質(zhì)成因結(jié)合,進(jìn)一步說(shuō)明降雨對(duì)這類多層結(jié)構(gòu)噴出巖滑坡的作用。研究結(jié)果為浙江省臺(tái)風(fēng)地帶類似滑坡的形成機(jī)制和變形控制具有參考意義。

1 多層結(jié)構(gòu)噴出巖滑坡及其基本特征

1.1 下個(gè)寮滑坡地質(zhì)概況

下個(gè)寮滑坡位于浙江省麗水市錦水村甌江右岸,麗水-寧波隆起區(qū)麗水?dāng)嘞菖璧氐哪蠔|側(cè)。場(chǎng)區(qū)屬剝蝕低山地貌,地形上總體呈現(xiàn)西北低東南高的特點(diǎn),地形陡峭,地勢(shì)起伏較大,東、西側(cè)均以沖溝為界,山坡整體自然坡度35°~60°?;轮骰较騈W320°,平面呈圓弧矩形,長(zhǎng)560 m,寬560 m,前后緣高差約270 m,面積2.74×105m2,鉛直厚度約為50~85 m,最厚可達(dá)95 m,體積1.1×107m3,為一特大型、超深層巖質(zhì)古滑坡。下個(gè)寮滑坡平面圖見(jiàn)圖1。

圖1 下個(gè)寮滑坡平面示意圖Fig.1 Geomorphic map of Xiageliao landslide

下個(gè)寮滑坡前緣較陡,中部平緩,發(fā)育兩級(jí)平臺(tái),后壁陡峭,坡腳建有人工切坡所建鐵路。坡體表層覆蓋第四系殘坡積含碎塊石粉質(zhì)黏土,部分為碎石土,主要由碎石、角礫及粉質(zhì)黏土等組成,土石比為7∶3~4∶6,層厚0.5~2.5 m。下部滑體為強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰?guī)r交替組成,內(nèi)部裂隙、節(jié)理相互切割貫通,巖體呈塊狀、碎塊狀?;禄瑤镔|(zhì)以粉質(zhì)黏土與凝灰?guī)r碎塊為主,其中含有大量片狀絹云母和黏土礦物,親水性強(qiáng),結(jié)構(gòu)松散,易軟化?;矌r體為下白堊統(tǒng)西山頭組火山碎屑微風(fēng)化凝灰?guī)r(K1x),巖體較完整,孔隙裂隙發(fā)育相對(duì)較少,傾角15°~20°。典型工程地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖2。

圖2 下個(gè)寮滑坡典型工程地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geological profile of Xiageliao landslide

1.2 地質(zhì)成因

下個(gè)寮滑坡滑體主要由強(qiáng)-中風(fēng)化凝灰?guī)r層交替構(gòu)成,這種具有一定韻律性的強(qiáng)弱力學(xué)性質(zhì)交替的坡體結(jié)構(gòu)非常特殊。

滑坡的發(fā)生地層為白堊系下統(tǒng)凝灰?guī)r地層(K1x),在早燕山期地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,早白堊世火山初次噴出凝灰?guī)r巖體,這部分凝灰?guī)r巖體經(jīng)受風(fēng)化和剝蝕時(shí),再一次的火山噴發(fā)覆蓋了原來(lái)的巖體,被覆蓋的巖層保留了當(dāng)時(shí)的風(fēng)化狀態(tài),新巖層開始接受風(fēng)化和剝蝕。多次間隔噴發(fā)的凝灰?guī)r,經(jīng)間隙風(fēng)化后形成了上下兩層性質(zhì)不一的巖層。晚燕山期,巖漿噴出的巖墻、巖脈沿層間節(jié)理裂隙侵入到凝灰?guī)r中。晚燕山期的入侵的泥化物會(huì)首先在具有空隙、性質(zhì)較差的兩層面間附著,故每一層性質(zhì)交替的巖層都因其非連續(xù)的特點(diǎn)更易成為滑坡的控制層面。

2 滑坡變形特征

2.1 宏觀變形

下個(gè)寮滑坡坡腳處鐵路擋墻于1998年修建完畢后,2006年開始出現(xiàn)鼓出、沉降等變形現(xiàn)象,2007年初,距滑坡前緣甌江下游4.5 km的水電站蓄水完成后,鐵路靠滑坡部分邊坡發(fā)生了小范圍的塌岸現(xiàn)象。2015年至2016年5月,滑坡體坡腳排水溝出現(xiàn)了擠壓破壞現(xiàn)象,山體溝谷內(nèi)的護(hù)墻發(fā)生了不同程度的坍塌,坡腳鐵路明洞襯砌開裂,經(jīng)記錄,上部邊坡偶發(fā)小規(guī)模的落石、崩塌現(xiàn)象。

坡體表層前、后部各分布一條張拉裂縫,其中后緣裂縫延伸較長(zhǎng),縱向延伸400 m,寬0.05~0.4 m,據(jù)槽探揭露最大延深1.8 m,錯(cuò)落高度0.05~0.5 m。滑坡前緣附近2號(hào)張拉裂縫(圖3),前部的裂縫延伸較短,距離約10 m,寬度在0.04~0.07 m,延伸0.1~0.2 m,錯(cuò)落高度0.05~0.15 m。除滑坡體分布張拉裂縫之外,坡腳鐵路擋墻發(fā)現(xiàn)多處裂縫,貫穿整個(gè)墻體,裂縫寬者達(dá)到120 mm,窄者約2 mm左右。

圖3 滑坡前緣張拉裂縫Fig.3 Front crack of Xiageliao landslide

2.2 變形數(shù)據(jù)分析

滑坡典型剖面處布設(shè)的水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。圖4為自2014年底滑坡出現(xiàn)明顯變形以來(lái),典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平累計(jì)與日降雨和庫(kù)水位變動(dòng)之間的關(guān)系圖。圖5為2016年各GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平累計(jì)位移與累計(jì)降雨量的對(duì)比關(guān)系圖。

從圖4可以看出,除2015年11月和2016年1月水位明顯下降外,總體上庫(kù)水位的波動(dòng)幅度不大?;碌淖冃尾⑽措S著庫(kù)水位的急速下降而出現(xiàn)明顯增長(zhǎng),也基本不受庫(kù)水位變動(dòng)影響。

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,2015年4月,隨雨量增長(zhǎng),DW7監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移值突增,這是自實(shí)施專業(yè)監(jiān)測(cè)后,滑坡第一次明顯變形。從響應(yīng)關(guān)系圖中不難看出,每年4月至8月的雨季,滑坡變形明顯,速率較快。雨季過(guò)后,變形不會(huì)立即停止,而是仍會(huì)處于低速增長(zhǎng)。在9月到3月,無(wú)論是降雨強(qiáng)度還是持續(xù)時(shí)間都相比雨季要小,滑坡變形很緩慢,累計(jì)位移量沒(méi)有突增的現(xiàn)象??梢?jiàn)滑坡變形主要由降雨控制,并呈正相關(guān)。

圖4 滑坡累計(jì)水平位移與降雨量和庫(kù)水位關(guān)系圖Fig.4 The correlation curves of accumulative displacement, reservoir level and rainfall with time

圖5 各GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平累計(jì)位移與累計(jì)雨量關(guān)系圖Fig.5 The correlation curves of accumulative displacement and rainfall with time

圖5中4月12日至5月6日是2016年累計(jì)降雨量最大、最集中的時(shí)間段,而滑坡的變形集中反映在4月24日至5月22日;當(dāng)4月12日至24日的累計(jì)雨量減少,滑坡的變形速率則在5天后變緩。在的5月6日至22日期間,兩次累計(jì)雨量分別為44 mm和29.8 mm,而滑坡的累計(jì)位移增長(zhǎng)速率達(dá)到了監(jiān)測(cè)以來(lái)的最大值(約3mm/d),總增量約50 mm。這種滑坡變形增長(zhǎng)相較降雨推遲約5~20 d的現(xiàn)象說(shuō)明:水平累計(jì)位移與降雨存在某種滯后關(guān)系,滑坡變形對(duì)應(yīng)降雨并不存在及時(shí)性的響應(yīng)性。

3 降雨條件下的數(shù)值模擬分析

3.1 模型的建立

為了驗(yàn)證滑坡體內(nèi)部滲流場(chǎng)在降雨條件下的演化規(guī)律,采用GeoStudio中的地下水滲流分析軟件seep/w對(duì)典型滑坡剖面進(jìn)行計(jì)算。為使軟件計(jì)算中的滲流場(chǎng)分布均勻,更直觀的反映滑坡特點(diǎn),對(duì)坡體內(nèi)部的多層凝灰?guī)r進(jìn)行了簡(jiǎn)化(圖6)。

分析十年間(2006~2016年)滑坡下游水庫(kù)變動(dòng)的高程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),并結(jié)合鉆孔水位反演水力學(xué)參數(shù),最終確定36 m水位以上坡面為降雨入滲邊界(流量隨時(shí)間變化),36 m水位以下至基巖為定水頭邊界,滑帶土與基巖的接觸面設(shè)置為零流量邊界。

圖6 下個(gè)寮滑坡計(jì)算模型Fig.6 The numerical model of Xiageliao landslide

3.2 參數(shù)選取與工況設(shè)置

在前期勘察資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)和前人經(jīng)驗(yàn),用類比和反演等方法得到該滑坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)(表1)。對(duì)于滲透性較差的滑坡來(lái)說(shuō),一般選擇多日累計(jì)降雨來(lái)進(jìn)行分析模擬,并且考慮到坡體滲流的滯后性,需要設(shè)置較長(zhǎng)的時(shí)間的計(jì)算天數(shù)。在模擬計(jì)算過(guò)程中,為討論坡體內(nèi)部的孔隙水壓力變化特征,設(shè)置表層強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r監(jiān)測(cè)點(diǎn)58,深層強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r監(jiān)測(cè)點(diǎn)63,前緣監(jiān)測(cè)點(diǎn)75,同時(shí)在深層強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層后部和前部分別設(shè)置了監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)106和64。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)1997~2016年麗水市氣象和水文資料,可以得知研究區(qū)降雨特點(diǎn)為:雨季降雨量較多,且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),頻發(fā)降雨和連續(xù)降雨的情況很常見(jiàn)。為了在模擬過(guò)程中體現(xiàn)不同程度降雨對(duì)坡體內(nèi)滲流場(chǎng)的影響,分別選取20 mm/d、40 mm/d、80 mm/d、100 mm/d、150 mm/d五種降雨強(qiáng)度。由于巖質(zhì)滑坡不同于淺層土質(zhì)滑坡,降雨入滲時(shí)間較長(zhǎng),故每種降雨強(qiáng)度均持續(xù)5 d。

表1 下個(gè)寮滑坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)

4 計(jì)算結(jié)果與分析

4.1 滲流計(jì)算結(jié)果

圖7 100 mm/d雨強(qiáng)下滑坡內(nèi)各點(diǎn)孔隙水壓力變化對(duì)比圖Fig.7 Comparison of pore water pressure variation at 100 mm/d rainfall intensity

為分析降雨條件下,滑坡內(nèi)部、前緣的孔隙水壓力變化規(guī)律,圖7(a)為100 mm/d降雨下坡體表層、深層強(qiáng)風(fēng)化巖層內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的孔壓隨時(shí)間變化曲線。降雨初期,各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)孔壓的上升規(guī)律為先增大后減小。降雨結(jié)束后,表層強(qiáng)風(fēng)化巖體負(fù)孔隙水壓力會(huì)在達(dá)到最大值后慢慢降低,而在深層,這種規(guī)律的反映更加滯后。不同于滑體內(nèi)部,滑坡前緣在降雨后會(huì)聚集坡體內(nèi)部和表面排出的部分雨水,由于雨水的入滲,監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)孔隙水壓力逐漸增加至0,最終達(dá)到正值,降雨結(jié)束后,滑坡前緣仍接受上部滑體滲流路徑較長(zhǎng)未立即排出的雨水,浸潤(rùn)線會(huì)保持抬升狀態(tài),前緣的正孔隙水壓力趨于穩(wěn)定。

為說(shuō)明雨水在滑體內(nèi)部的滲流途徑,圖7(b)為100 mm/d雨強(qiáng)下深層強(qiáng)風(fēng)化巖層底部三個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)孔壓的變化曲線。降雨初始,后部節(jié)點(diǎn)孔壓上升較快,5 d內(nèi)達(dá)到最大值,而中部和前部監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的孔隙水壓力都在3 d后才開始明顯增長(zhǎng),其中中部比前部更早上升到峰值,前部點(diǎn)孔隙水壓力在9 d升到最大??讐涸谶_(dá)到最大值后慢慢減小,在20 d,后部節(jié)點(diǎn)的孔隙水壓力最小,前部節(jié)點(diǎn)的末期孔壓最大。這種規(guī)律可以由降雨在坡體內(nèi)的入滲說(shuō)明,降雨初期,由于后部節(jié)點(diǎn)坡表較近且坡面坡度較緩,所以雨水很快入滲,其孔壓迅速增大,待降雨結(jié)束,雨水消散或流走后,孔壓又會(huì)慢慢降低。中部節(jié)點(diǎn)距坡表稍遠(yuǎn),接受雨水入滲較慢,故孔隙水壓力增長(zhǎng)較為滯后,最大值相比前、后部較低。前部監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由于表層坡度較大,大部分雨水從坡表直接沖刷流走,小部分流進(jìn)深層巖體內(nèi)部,同時(shí),由于下部中風(fēng)化層面的存在,由后、中部節(jié)點(diǎn)排出的一部分水流會(huì)在重力作用下隨該層面排出,流經(jīng)前部巖層監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn),這種由各巖層滲透性和重力作用共同造成的滯后性也反映在圖中最后階段前部孔隙水壓力保持最大的現(xiàn)象。

圖8 不同強(qiáng)度持續(xù)降雨作用下表、深層強(qiáng)風(fēng)化巖體孔壓變化圖Fig.8 Pore water pressure variation of shallow and deep layer with different rainfall intensity

不同降雨強(qiáng)度持續(xù)5 d,表層強(qiáng)風(fēng)化巖體內(nèi)部的孔壓變化曲線見(jiàn)圖8(a),坡體內(nèi)的負(fù)孔壓的增幅和速率都和雨強(qiáng)密不可分,增長(zhǎng)的趨勢(shì)也有不同程度的滯后性。降雨強(qiáng)度為20 mm/d時(shí),孔壓在第5天才緩慢上升,并在后期速率慢慢減緩,最終保持相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)雨強(qiáng)達(dá)150 mm/d時(shí),負(fù)孔壓迅速上升趨近于0,8 d后明顯減弱,并在計(jì)算結(jié)束時(shí)一直保持下降趨勢(shì)。從圖8(a)中可見(jiàn),當(dāng)雨強(qiáng)在40~150 mm/d時(shí),表層強(qiáng)風(fēng)化巖體內(nèi)部的負(fù)孔壓都遵循著先大幅增長(zhǎng),再維持穩(wěn)定,后緩慢回落的規(guī)律,并在降雨第20天后逐漸趨于穩(wěn)定。雨強(qiáng)越大,孔壓初期增長(zhǎng)的幅度越大,維持較高負(fù)孔壓的時(shí)間就越長(zhǎng)。這一規(guī)律印證了當(dāng)強(qiáng)降雨時(shí),坡體表層巖體內(nèi)部較快接受入滲,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間,雨水不會(huì)一直存留,而是會(huì)逐漸下滲或由層面排出。

而對(duì)比圖8(b)中深層強(qiáng)風(fēng)化巖體孔壓變化規(guī)律,可以看出孔壓隨降雨的變化規(guī)律和表層巖體相似,但初始變動(dòng)更加緩慢,增幅也更小。而降雨強(qiáng)度為40 mm/d時(shí),負(fù)孔壓不會(huì)升至峰值后回落,而是逐漸增長(zhǎng)趨于穩(wěn)定。雨強(qiáng)降至20 mm/d時(shí),深層強(qiáng)風(fēng)化巖體孔壓幾乎不變。

由圖8可以看出:坡內(nèi)兩層強(qiáng)風(fēng)化巖層的孔壓會(huì)隨雨水入滲而增大,增量和增速與雨強(qiáng)有關(guān),計(jì)算末期孔壓值都會(huì)趨于穩(wěn)定。深層巖體的孔壓對(duì)降雨的響應(yīng)比表層滯后,當(dāng)雨強(qiáng)較小時(shí),深層強(qiáng)風(fēng)化巖體孔壓無(wú)增長(zhǎng)趨勢(shì)。這一結(jié)果充分印證了,表層滲透系數(shù)較大的強(qiáng)風(fēng)化巖層對(duì)降雨響應(yīng)稍有滯后,隨著雨水的下滲,孔壓在達(dá)到峰值后會(huì)下降,當(dāng)雨水進(jìn)入下部巖層后,孔壓逐漸趨于穩(wěn)定;由于中風(fēng)化層的存在,雨水在入滲時(shí)會(huì)受到阻隔并隨層面排泄,少部分進(jìn)入下部深層巖體,這也體現(xiàn)了正是由于中間滲透性相對(duì)差的中風(fēng)化巖層,導(dǎo)致深層巖體孔壓上升小,滯后遲緩,孔壓消散也更緩慢。而雨強(qiáng)小至20 mm/d時(shí),深層巖體孔壓無(wú)增大趨勢(shì),可以認(rèn)為雨水入滲后多在表層淺部坡體匯集并排出,對(duì)深層巖體影響不大。

4.2 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

將上述分析結(jié)果導(dǎo)入邊坡穩(wěn)定性分析模塊slope/w中,不同強(qiáng)度降雨結(jié)束后穩(wěn)定性分析結(jié)果見(jiàn)圖9。由圖9可知,對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響最小的雨強(qiáng)為20 mm/d,當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到40 mm/d時(shí),在降雨結(jié)束后的第10天穩(wěn)定性開始降低,最終在第17天后穩(wěn)定性系數(shù)維持恒定值。當(dāng)降雨強(qiáng)度在80~150 mm/d時(shí),降雨停止的1~4 d內(nèi)滑坡穩(wěn)定性普遍開始遞減,降雨強(qiáng)度減弱至100 mm/d時(shí),穩(wěn)定性在10 d明顯下降,計(jì)算后期22~23 d時(shí)達(dá)到最低后保持不變。而150 mm/d的條件下,滑坡穩(wěn)定性在8 d開始大幅減弱,22 d后維持不變,處于最不穩(wěn)定的狀態(tài)。故滑坡體的穩(wěn)定性和內(nèi)部滲透性一樣,并非在降雨發(fā)生時(shí)就存在突變,而是具有一定的滯后性,滯后時(shí)間的長(zhǎng)短與降雨強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、坡體內(nèi)部巖土體性質(zhì)有著密切的聯(lián)系。

圖9 不同強(qiáng)度持續(xù)降雨結(jié)束后滑坡的穩(wěn)定性變化曲線Fig.9 Variation curve of stability coefficient with different rainfall intensity

5 降雨入滲對(duì)滑坡的作用

下個(gè)寮滑坡由于其多次噴出成巖的特殊地質(zhì)成因,導(dǎo)致滑體內(nèi)部各層巖體的強(qiáng)度和滲透性具有很大差異。降雨入滲情況由于坡體內(nèi)部性質(zhì)不一的交互巖層而變得十分復(fù)雜。

降雨條件下滑體自重應(yīng)力上升,巖體裂隙充水形成靜水壓力。入滲過(guò)程中,滑坡表層松散的碎塊石堆積土層飽水,長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化作用使得滑體內(nèi)部的凝灰?guī)r裂隙極為發(fā)育,為降雨的下滲提供良好的排水滲流通道。下滲后雨水充斥巖體裂隙,后緣發(fā)育的張拉裂縫和內(nèi)部的陡傾節(jié)理同時(shí)充水加寬加深,形成了指向滑坡臨空面的靜水壓力。入滲的雨水不會(huì)立即消散,殘存充斥的水體增大了坡體的重度,引起下滑力上升。

隨著降雨入滲的深入,由于多次噴出成巖形成的強(qiáng)、中風(fēng)化巖層交替現(xiàn)象,使得滲透系數(shù)較低的中風(fēng)化層在滑體內(nèi)起到了相對(duì)隔水層的作用,水流更易在低滲透性的巖層頂面匯集。下伏完整基巖的存在,同樣造成入滲水流沿基巖面排泄。兩者在滑體內(nèi)部形成的,由于水流隨層面排泄產(chǎn)生的動(dòng)水壓力,對(duì)滑坡產(chǎn)生不利影響。

在后期巖漿噴發(fā)過(guò)程中,一些性質(zhì)較差的泥化物多會(huì)沿兩層間隔噴發(fā)的巖層空隙中侵入,導(dǎo)致巖層交互面處遇水更易發(fā)生泥化、軟化作用,成為滑體性質(zhì)的軟弱控制面。

最后,雨水遲緩下滲至基巖,由于微風(fēng)化凝灰?guī)r節(jié)理不發(fā)育,水流隨基巖頂層流出,在重力作用下排泄,與松散的滑帶土物質(zhì)相互浸泡、侵蝕,致使剪切面貫通,進(jìn)一步推動(dòng)滑坡變形。

6 結(jié)論

本文以下個(gè)寮滑坡這一典型的多次噴出型巖質(zhì)滑坡為例,分析了引起其變形的主要因素,設(shè)定不同強(qiáng)度的持續(xù)降雨條件,得到了坡體內(nèi)部孔隙水壓力的變化規(guī)律和穩(wěn)定性,進(jìn)一步說(shuō)明降雨對(duì)該類滑坡的作用,并得到以下結(jié)論:

(1)相比長(zhǎng)年變動(dòng)甚微的庫(kù)水位而言,下個(gè)寮滑坡變形對(duì)雨季持續(xù)高強(qiáng)度降雨響應(yīng)更加明顯,特別是在2016年4~5月的集中降雨,造成滑坡的大幅變形,從累計(jì)降雨和變形量的關(guān)系圖中得知,這種變形對(duì)于降雨存在5~20 d的滯后性。

(2)位于深層強(qiáng)風(fēng)化巖層的三個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)反映出,后部、中部、前部的孔壓依次隨降雨的入滲而升高,由于下伏滲透性較低的中風(fēng)化層的存在,雨水入滲大部分會(huì)隨巖層界面流至前部,即前部監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)孔壓升高較后部、中部更滯后,而峰值最大。

(3)深層強(qiáng)風(fēng)化巖層的孔壓對(duì)降雨的響應(yīng)相對(duì)表層更滯后,孔壓變動(dòng)更小。40~80 mm/d的雨強(qiáng)下,孔壓不再有陡增現(xiàn)象,40 mm/d條件下孔壓平穩(wěn)增大,無(wú)回落現(xiàn)象;在20 mm/d的低強(qiáng)度降雨作用下,深部強(qiáng)風(fēng)化巖層內(nèi)的孔壓變化很小。

(4)相同的降雨歷時(shí)內(nèi),滑坡的穩(wěn)定性變化也隨入滲有所延遲,當(dāng)雨強(qiáng)在40~150 mm/d時(shí),坡體穩(wěn)定性系數(shù)減小隨雨強(qiáng)增大而提前,并在17~23 d降至最低。20 mm/d降雨條件下,由于雨水并未入滲到深層坡體,故對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響不大。

(5)下個(gè)寮滑坡的形成是由地質(zhì)成因和降雨共同控制的。不同間隔段的多次噴發(fā)導(dǎo)致了坡內(nèi)強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰?guī)r獨(dú)特的交互層現(xiàn)象,而由于坡體內(nèi)部滲透性和力學(xué)性質(zhì)的各向異性,使得降雨入滲更容易在性質(zhì)不同的巖層面上聚集,從而發(fā)生復(fù)雜的泥化、軟化作用,推動(dòng)滑坡進(jìn)一步變形。

參考文獻(xiàn):

[1] 麻土華,李長(zhǎng)江,孫樂(lè)玲,等. 浙江地區(qū)引發(fā)滑坡的降雨強(qiáng)度-歷時(shí)關(guān)系[J]. 中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2011,22(2):20-25.

MA Tuhua, LI Changjiang, SUN Leling, et al. Rainfall intensity-duration thresholds for landslides in Zhejiang region,China [J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2011,22(2):20-25.

[2] Iverson R M. Landslide triggering by rain infiltration[J]. Water Resources Research, 2000, 36(7):1897-1910.

[3] Wilkinson P L, Anderson M G, Lloyd D M. An integrated hydrological model for rain-induced landslide prediction[J]. Earth Surface Processes & Landforms, 2010, 27(12):1285-1297.

[4] Dai F C, Lee C F. Frequency-volume relation and prediction of rainfall-induced landslides[J]. Engineering Geology, 2001, 59(3-4):253-266.

[5] 杜國(guó)梁,張永雙,姚鑫,等.都江堰市五里坡高位滑坡-碎屑流成因機(jī)制分析[J]. 巖土力學(xué),2016,37(S2):493-501.

DU Guoliang, ZHANG Yongshuang, YAO Xin, et al. Formation mechanism analysis of Wulipo landslide-debris flow in Dujiangyan City [J]. Rock and Soil Mechanics, 2016,37(S2):493-501.

[6] 劉禮領(lǐng),殷坤龍. 暴雨型滑坡降水入滲機(jī)理分析[J]. 巖土力學(xué),2008,29(4):1061-1066.

LIU Liling, YIN Kunlong. Analysis of rainfall infiltration mechanism of rainstorm landslide [J]. Rock and Soil Mechanics, 2008,29(4):1061-1066.

[7] 路為,白冰,陳從新. 巖質(zhì)順層邊坡的平面滑移破壞機(jī)制分析[J]. 巖土力學(xué),2011,32(S2):204-207.

LU Wei, BAI Bing, CHEN Congxin. Analysis of mechanism of plane sliding failure for bedded rock slopes [J]. Rock and Soil Mechanics, 2011,32(S2):204-207.

[8] 李龍起,羅書學(xué),王運(yùn)超,等. 不同降雨條件下順層邊坡力學(xué)響應(yīng)模型試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,33(4):755-762.

LI Longqi, LUO Shuxue, WANG Yunchao, et al. Model tests for mechanical response of bedding rock slope under different rainfall conditions [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2014,33(4):755-762.

[9] 李江,許強(qiáng),王森,等. 川東紅層地區(qū)降雨入滲模式與巖質(zhì)滑坡成因機(jī)制研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2016,35(S2):4053-4062.

LI Jiang, XU Qiang, WANG Sen, et al. Research on rainfall infiltration models of slopes and formation mechanism of rock landslides in red stratum in the east of Sichuan Province [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2016,35(S2):4053-4062.

[10] 張明,胡瑞林,殷躍平,等. 川東緩傾紅層中降雨誘發(fā)型滑坡機(jī)制研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,33(S2):3783-3790.

ZHANG Ming, HU Ruilin, YIN Yueping, et al. Study ofmechanism of landslide induced by rainfall in gently inclined red stratum in east sichuan basin [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2014,33(S2):3783-3790.

[11] 馮振,金福喜,龔裔芳. 紅砂巖順層邊坡監(jiān)測(cè)及變形破壞分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,30(S2):4078-4086.

FENG Zhen, JIN Fuxi, GONG Yifang. Monitoring and deformation failure analysis of red sandstone bedding slope [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2011,30(S2):4078-4086.

[12] 肖國(guó)峰,馮光樂(lè),陳從新,等. 硬巖中傾順層邊坡變形特征和破壞機(jī)制分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2007,26(S2):4458-4464.

XIAO Guofeng, FENG Guangle, CHEN Congxin, et al. Research on deformation and failure mechanism of moderate-dip cataclinal hardrock slope[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007,26(S2):4458-4464.

[13] 李龍起,羅書學(xué),魏文凱,等. 降雨入滲對(duì)含軟弱夾層順層巖質(zhì)邊坡性狀影響的模型試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2013,32(9):1772-1778.

LI Longqi, LUO Shuxue, WEI Wenkai, et al. Model tests of rainfall infiltration effect on bedding rock slope with weak interlayer[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2013,32(9):1772-1778.

[14] 徐興華,尚岳全,唐小明,等. 降雨作用及坡腳開挖激發(fā)路塹滑坡的災(zāi)變效應(yīng)[J]. 中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2013,24(4):6-15.

XU Xinghua, SHANG Yuequan, TANG Xiaoming, et al. Catastrophic effect of landslide under rainfall condition and excavation at foot [J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2013,24(4):6-15.

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