降雨对土质边坡稳定性影响探析

降雨对土质边坡稳定性影响探析

宁树理 王海鹏

中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司， 湖南 长沙 410000

摘要：许多土质边坡失稳或滑动均发生在雨季，且多发生在强降雨或持续降雨过程中或降雨之后，这表明，降雨是诱发土质边坡失稳或滑动的重要诱因。基于此，本文就以降雨入渗的主要模式分析为出发点，而后对于降雨对土质边坡不稳定性产生影响的原因进行了一定的探析，最后通过工程实例加以验证。

关键词：降雨；土质；边坡稳定性；影响；探析

前言

据统计，我国高原、丘陵、山区等地形面积约占到整个国土面积的三分之二，这些地区存在诸多边坡，且时有边坡失稳或滑动引发的地质灾害，其中，土质边坡失稳或滑动占有相当的比例，对于人民的生命财产安全及工程建设等产生较大的影响。国内外前期研究发现，土质边坡失稳或滑动不仅与地形、地质等因素有关，也与降雨紧密相关，所以十分有必要对于降雨对土质边坡稳定性影响机理加以分析，以便制定相应防范或控制方式，保证土质边坡的稳定。

一、降雨入渗的主要模式

降雨入渗指大气降水渗入土体的过程，雨水在渗入土体的过程中会逐渐排除土体中空气，渗流也从非饱和渗流逐渐过渡到饱和渗流。雨水下渗过程中土体含水率自上而下整体趋势为逐渐降低，根据含水率情况，大概分为四个区域，即饱和区（最表层，完全被水浸透）、过渡区（含水率变化明显）、传导区（含水率变化相对均匀）、湿润区（湿润程度与深度成反比）。

降雨入渗的速度由降雨强度和土体的渗透系数决定。如果土体渗透系数较大，降雨强度小于土体渗水能力，降雨入渗的强度就由降雨强度决定；如果土体的系数较小，降雨强度大于土体渗水能力，那么其对于土质边坡所产生的影响，则通常体现在下述内容之中，一方面为雨水无法全部渗入土体，边坡土体浅层快速的处在饱和的状态之下，对于坡面产生一定的冲刷作用^[1]。另一方面在坡体之内部水的渗入，致使渗流场产生一定的变化，致使土体抗剪参数明显下降，土体的含水量也会随之加大，还会形成明显的渗流力，在其的作用之下，会影响到土质边坡的稳定性，因而则易于出现滑动受损的情况，所以在明确到降水在土质边坡方面之上的具体形态之后，实施降雨入渗一般规律、和其他情况的深入性研究，具备着明显的作用和价值。

在降雨入渗后，土坡可能形成饱和、不饱和区，饱和区的降雨入渗，为在多孔介质之中的流动，为稳定渗流；非饱和区域之中的降雨入渗，则所具备的复杂性特点较为明显，为不同因素之间彼此耦合的一项重要阶段，主要涵盖于气、液、以及固的体积比及温度等方面，包含稳定渗流和非稳定渗流。土中的稳定渗流和非稳定渗流符合达西定律，饱和渗流渗透系数假定为常数，非饱和渗流渗流系数并非为常量，为含水量的函数，所以务必要对降雨下渗分区分析。

二、降雨对土质边坡稳定性影响研究

（一）降雨的水压力影响

在降雨的过程之中，一些雨水会沿向坡面加以流动，而后则会转变为坡面流，而对于其它的雨水来说，则会经过土体下渗，渗进的雨水会朝向于坡脚的方向，加以流淌，会对于土体形成一定的动水压力，但因坡中粘性土具备着一定的隔水性，所以渗进的雨水还易于因受到一定的阻隔，而不能够朝下的方向加以流淌，进而就会在坡中加以聚集，在雨水越渗越多的情况之下，会致使水位快速的上升，会在边坡之中产生静水压力，静水压力主要体现在三个方面：1、对土体的浮力：土体孔隙水压力的作用，致使土体有效自重降低；2、对土体的浮托力：主要土体滑坡底面的静水压力作用；3、边坡土体侧面静水压力。

降雨导致边坡两边土体存在水头差，水从水头高处向水头低处发生渗流。渗流速度非常缓慢的情况之下，不必对此方面的情况专门进行分析或是衡量，但当渗流速度较快时，水体会对土体产生较大的拖拽力，导致土体产生较大的应变、变形，甚至发生流土管涌等破坏。

（二）降雨对于土体产生的物理及化学作用

在水的作用下，土体物理作用主要体现在土体自重增加、体积膨胀、饱和度增加，导致土体物理力学性能改变；化学作用主要体现在溶解与沉淀、离子交换与吸附、氧化还原、水解反应等改变了土体物质组成，进而影响土体物理力学性质，对于土质边坡的稳定性产生不利的影响^[2]。

（三）降雨对于土体的实际抗剪强度的影响

在水的作用下，土体从天然状态慢慢过渡到饱和状态，其抗剪强度明显降低，当土体某一面域实际剪应力达到其抗剪强度后，土体便发生剪切破坏。也由此可见，认真分析降雨对于土体的实际抗剪强度所产生的影响，也具备着非常关键的作用。对于饱和土，能够运用以往抗剪强度的主要公式；然而对于非饱和土，因有着一定的负孔隙水压力，所以其的计算公式往往较为繁琐，有待进行更深层分析。

三、实例

某市5月发生多场暴雨，出现土体滑坡，给交通及安全生产带来极为不利影响。经调查：事故主要原因：1、施工单位边坡支护不及时；2、突发连续暴雨，雨水汇入坡体，导致荷载加大，水压力作用下发生渗流，土体抗剪强度急剧下降导致滑坡的发生。经讨论，采取如下措施：1、施工单位负责在坡顶增设环形截水沟，截断雨水通过地表径流进入边坡的途径；并用塑料薄膜对坡面进行覆盖，防止雨水进入坡面；在坡地修筑排水沟，及时排除坡脚积水，防止积水软化坡脚土体。2、勘察单位负责迅速开展专项勘察，以便掌握和了解到滑坡的真实情况，明确其范围、破坏模式，并对滑坡治理提出合理的岩土体设计参数；3、设计单位负责根据地勘报告出具滑坡治理方案，采用了削坡卸荷+抗滑桩处理措施，并设置了环形截水沟、排水沟、渗沟、仰斜式排水孔等地表及地下排水措施。通过上述措施，进行加固处理后，边坡稳定性监测效果良好。

总结

降雨导致土质边坡失稳，通常体现在的静水、动水压力变化，加载作用等方面，也会影响到土体的实际抗剪强度。上述因素均容易致使土质边坡发生失稳或滑动，为了最大程度上防范因降雨所导致的土质边坡失稳滑动情况的发生，务必要积极实施防水排水，防范因雨水渗入至土体之中，而影响到土质边坡的稳定性，最大程度地保证人民的生命财产安全和工程建设的顺利进行。

参考文献：

[1]李国荣,陈文婷,朱海丽,郭章军,李进芳,王涛,胡夏嵩. 青藏高原东北部黄土地区降雨入渗对土质边坡稳定性的影响研究[J]. 水文地质工程地质,2015,42(02):105-111.

[2]屈鑫. 降雨入渗下的山区公路土质高边坡稳定性分析与评价[D]. 福建农林大学，2013:20-25.