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強降雨作用下滑坡穩(wěn)定性分析

2020-06-09 01:59賴聲洪
中國房地產(chǎn)業(yè)·中旬 2020年12期
關(guān)鍵詞:降雨滑坡穩(wěn)定性

摘要:隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展,自然資源的可再生效率難以維持,植被破壞嚴重,造成了大量水土流失現(xiàn)象,不利于人與自然的可持續(xù)發(fā)展策略。滑坡是一種嚴重的巖、土質(zhì)失穩(wěn)現(xiàn)象,降雨引起的坡體滑動稱為滑坡?;碌陌l(fā)生與地質(zhì)條件、巖土結(jié)構(gòu)等內(nèi)部因素密切相關(guān),但另一方面又受到不同外力的作用,特別是大量降水,無疑是導(dǎo)致滑坡的最重要外在因素之一。

關(guān)鍵詞:坡體;滑坡;穩(wěn)定性;降雨

1? 滑坡基本特征

滑坡的基本特征一般包括兩個方面,一方面是地質(zhì)條件和地貌條件,地質(zhì)環(huán)境條件問題通常與以下幾個方面有關(guān):

1.1? 土質(zhì)結(jié)構(gòu)。一般來說,不同類型的巖土形成的滑體具有松散的下伏巖土結(jié)構(gòu),銳度低,耐候性差,其性質(zhì)受水的影響可能發(fā)生變化,如松散超載,一些特殊地質(zhì)如紅粘土、泥巖、煤體層、凝灰?guī)r、板巖、板巖、千里巖和軟硬巖層等易受滑坡應(yīng)力影響。

1.2? 地質(zhì)建筑條件:巖石而構(gòu)成斜坡的土壤只有被不同層次的結(jié)構(gòu)物切割分離后才能向下滑動,同時,結(jié)構(gòu)物層次為降水和其他地下水進入斜坡提供了通道,因此斜坡是有節(jié)理裂隙的,特別是平行和垂直坡體結(jié)構(gòu)面陡坡和順坡結(jié)構(gòu)面緩坡發(fā)生漸變時,裂縫和滑坡最易發(fā)生滑坡。

1.3? 地形土質(zhì)條件:滑坡只有在一定的土質(zhì)和坡度下才能發(fā)生,一般來說,河流、水庫和溝渠的坡體、開闊地帶的坡體、鐵路、高速公路坡體都是受到地貌影響的,一般有十度到四十五度的傾斜。

1.4? 水文地質(zhì)條件:地下水活動會毀壞坡體的結(jié)構(gòu),對滑坡的形成有著重要影響,會對巖土進行軟化,增加其重量,降低抗剪能力。特別是滑動面(帶)的軟化和強度降低最為突出。在現(xiàn)今地殼運動區(qū)和頻繁活動區(qū)人類工程活動中,有許多山體滑坡。而外在的干擾因素,會對坡體的結(jié)構(gòu)和土質(zhì)構(gòu)成進行改變,從而致使滑體不穩(wěn)定。外部因素一般包括降雨、降雪、地下水和人為活動。對人類來說設(shè)計不合理的工程,如坡體開挖、上部荷載、輻射、水庫蓄水、采礦等,都會引起滑坡,而海嘯、暴雨洪水、冰凍和露水等影響也會引起滑坡。

2? 滑坡穩(wěn)定性的影響分析

通過整理歸納,降雨誘發(fā)滑坡的作用方式有即穩(wěn)定性影響因素主要有以下幾種:

2.1? 降雨降低基質(zhì)吸力。降雨后大量水分滲入土壤坡地,降低了坡地的吸收能力,使之成為一種增塑狀態(tài),導(dǎo)致更大的結(jié)構(gòu)破壞和抗剪能力降低的危害。若在坡體較濕、吸水特性一般的坡體部位出現(xiàn)大量雨水滲透,則會降低土質(zhì)的抗剪能力,減少潛在滑體的粘合力和摩擦力,改變了坡體的結(jié)構(gòu)。在降水過程中,地下水浸泡巖石的風(fēng)化面或不同的粘土層中,坡體土質(zhì)、巖質(zhì)被水分軟化,形成滑動面。同時,形成了削弱潛在滑動體自重穩(wěn)定和增大潛在滑動體側(cè)向力的水壓力的驅(qū)動力,從而加速巖石風(fēng)化,最終導(dǎo)致坡體失穩(wěn)。降雨誘發(fā)滑坡是一個動態(tài)過程。在雨水不斷深入的情況下,巖土含水量上升軟化、尖銳度降低,雨水滲入巖面(隔水面)成為潤滑劑,接觸面的滑動性變?nèi)酰瑢?dǎo)致滑坡。

2.2? 水與土壤的相互作用。通過降水滲入巖石和土壤形成孔隙和裂縫:一種是結(jié)合水,另一種是非結(jié)合水,也就是自由水,特別是重力水和毛細水。由于巖土體自身的吸水性,水分子與粒子表面相結(jié)合,形成粒子表面的水膜。重力水是滲透水的一部分,可以根據(jù)其本身的重力移動。

由于巖石的組成和結(jié)構(gòu)各不相同,巖石具有不同程度的強度和抗剪能力,單個軸的壓力強度和彈性特性因顆粒大?。磸纳硯r到巖石)而異。這表明沙巖和石灰?guī)r的強度和剛性較高,而巖石的沉積相對較弱,巖石的強度和密度較低,而水溶液可能對巖石的變形和強度產(chǎn)生強烈影響,原因是水分的加入增加了巖石的分子活性,使巖石裂縫中流體或氣體產(chǎn)生孔隙水壓。影響部分包括壓力和結(jié)構(gòu)運動抑制產(chǎn)生的載荷,降低巖石的彈性拉伸極限,它還會降低巖石的抗剪能力,從而導(dǎo)致剪切落差。

3? 滑坡失穩(wěn)機制分析

斜坡的結(jié)構(gòu)特征是坡體穩(wěn)定的內(nèi)在原因,暴雨和持續(xù)降水是誘發(fā)滑坡的主要因素,坡體具有獨特的結(jié)構(gòu)特征。在連續(xù)降雨和坡頂及坡腳擴路施工的影響下,坡體出現(xiàn)了許多裂縫。雨水通過連續(xù)降雨進入坡體,使巖土體軟化變形,大量雨水沿地表裂隙滲入巖石,在巖石表面形成排水帶。泥巖在水中長期浸泡,軟化,銳度(抗剪能力)降低,受上述影響,在一定的坡度和自身重量下,巖體失穩(wěn)沿坡體表面滑動。

4? 滑坡體穩(wěn)定性研究

計算的目的是為評價滑坡的穩(wěn)定性以及滑坡預(yù)防、治理的準備工作奠定基礎(chǔ),計算中考慮了降雨和地震條件,此次計算以石槽地區(qū)為案例,分析計算中考慮的主要荷載為:滑坡重量(包括天然地下水位)、地面荷載、10年一遇暴雨和地震力,分為以下幾種情況:

5? 計算參數(shù)選取

通過相關(guān)理論計算經(jīng)驗并參考實例進行實驗分析,確定石槽區(qū)域坡體穩(wěn)定性的相關(guān)參數(shù)選?。?/p>

6? 計算方法

據(jù)滑面形態(tài),本次滑坡穩(wěn)定性計算采用平面滑動法和傳遞系數(shù)法計算滑坡的穩(wěn)定性。

6.1? 平面滑動法

6.1.1? 穩(wěn)定性系數(shù)計算公式

7? 計算結(jié)果分析

根據(jù)上述參數(shù)及公式進行計算分析,在三種不同工況下的滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果如下:

由表可知,坡體T0和T1在正常情況下處于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài),基本不會發(fā)生滑坡,坡體T0在暴雨作用下處于不穩(wěn)定狀態(tài),而在暴雨+地震的工況下結(jié)構(gòu)十分不穩(wěn)定。坡體T1在降雨作用下也處于安全狀態(tài),結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定。

8? 結(jié)語

降水引發(fā)坡體滑坡災(zāi)害的評估和防治工作需要更加廣泛和深入,要更全面地認識降雨滑坡的危害性,加強多學(xué)科、多部門的合作交流,做好降雨滑坡的形成和發(fā)展有效地預(yù)防和控制,減少災(zāi)害損失。此外,降雨對滑坡的誘發(fā)作用主要體現(xiàn)在地表水的增加、巖土的滲透、邊坡自重增加、孔隙水壓力的增加,從而導(dǎo)致坡體的平衡破壞而產(chǎn)生滑動,具體影響作用有待進一步分析。

參考文獻:

[1]汪丁建,唐輝明,李長冬,葛云峰,易賢龍.強降雨作用下堆積層滑坡穩(wěn)定性分析[J].巖土力學(xué),2016,37(02):439-445.

[2]張社榮,譚堯升,王超,于茂.強降雨特性對飽和–非飽和邊坡失穩(wěn)破壞的影響[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2014,33(S2):4102-4112.

[3]高連通,晏鄂川,劉珂.考慮降雨條件的堆積體滑坡多場特征研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報,2014,22(02):263-271.

作者簡介:賴聲洪(1986.3-),男,漢,江西贛州人,本科,工程師,研究方向:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

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