摘要：降雨往往是引起邊坡失穩(wěn)的主要促發(fā)因素。本文采用極限平衡分析方法，并結(jié)合算例，討論了降雨入滲對邊坡穩(wěn)定性的影響。計(jì)算結(jié)果表明，土體的初始體積含水率，降雨的強(qiáng)度和時(shí)間對邊坡穩(wěn)定性有重要的影響。
　　關(guān)鍵詞：降雨入滲非飽和土坡邊坡穩(wěn)定性
　　
　　斜坡失穩(wěn)是山區(qū)常見的自然地質(zhì)災(zāi)害。滑坡的發(fā)生與降雨的關(guān)系密切是早為人知的事實(shí)。我國南方以及中南、西南地區(qū)廣泛分布著粘性土，這些地區(qū)的山地或人工邊坡經(jīng)常在雨季發(fā)生滑坡，而且以淺層滑坡最為多見；在對基坑失穩(wěn)事故的統(tǒng)計(jì)中，由于降雨誘發(fā)的就占很大比重。這些都表明了土體邊坡的穩(wěn)定性與土體含水量的變化有很大的關(guān)系。
　　雨季邊坡容易發(fā)生淺層滑坡，是由于近地表淺層土多為非飽和粘性土，雨水入滲使其飽和度增加，基質(zhì)吸力降低，而基質(zhì)吸力對表部邊坡穩(wěn)定性特別重要。在降雨期間，隨著含水量的增大，粘土的抗剪參數(shù)降低，從而土體本身的穩(wěn)定性也降低。此外，持續(xù)降雨還可引起地下水位上升或在相對隔水層以上出現(xiàn)暫時(shí)性地下水。當(dāng)持續(xù)降雨的歷時(shí)和強(qiáng)度超過某種限度時(shí)，可導(dǎo)致土坡失穩(wěn)。
　　淺層土的物理、力學(xué)性狀因受氣象因素影響隨時(shí)都發(fā)生變化，而且滑坡常常給國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失，加上淺層滑坡的發(fā)生常帶有突發(fā)性，且常常發(fā)生在強(qiáng)降雨期間。如果在臨時(shí)邊坡或基坑工程設(shè)計(jì)、施工及防護(hù)中充分利用非飽和土的性質(zhì)特點(diǎn)，不僅可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也可保證工程建設(shè)的安全進(jìn)行。因此研究降雨入滲對非飽和土穩(wěn)定性的影響具有重要的工程意義。
　　1非飽和土邊坡穩(wěn)定性分析基本理論
　　在土坡穩(wěn)定性分析中，目前大都采用極限平衡法進(jìn)行分析。極限平衡法是根據(jù)土體沿著假設(shè)滑動(dòng)面上的極限平衡條件進(jìn)行，將潛在滑動(dòng)面上可利用的抗剪強(qiáng)度除以安全系數(shù)而予以降低，使包圍在滑動(dòng)面和自出表面以內(nèi)的土體處于極限平衡狀態(tài)。該方法已歷經(jīng)70年的應(yīng)用和發(fā)展，人們在使用這類方法方面積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)，使得這類方法在計(jì)算分析方面有相當(dāng)?shù)木�度。同時(shí)，它能給出土坡的整體安全系數(shù)，另外，這類方法判別標(biāo)準(zhǔn)簡單、明了、直觀、使用方便，故極限平衡方法為工程界所廣泛采用。
　　用簡化Janbu法計(jì)算土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的方程如下[5]：
　　

                                               
　　
　　圖1簡化Janbu計(jì)算簡圖
　　式中Wi為條塊i重力；θi為條塊i滑動(dòng)面的水平傾角，li為條塊i在滑動(dòng)面上的寬度。
　　用此式計(jì)算降雨條件下土坡穩(wěn)定性安全因素Fs時(shí)，土條重量Wi及抗剪強(qiáng)度參數(shù)ci，φi有別于一般情況。
　　Wi的取值，必須考慮由于水分入滲而引起的土的重度的增加，受降雨影響的土的重度可按下式計(jì)算：
　　
　　式中為土的干重度，為體積含水率，為水的重度。
　　ci，φi的取值應(yīng)根據(jù)土條塊底的含水率或飽和度及c，φ與飽和度的相關(guān)關(guān)系確定。
　　2算例
　　某基坑工程（如圖2所示），坡角為60°，坡高8m，天然容重γ=17.3KN/m2，初始含水量ω=18.7%，初始粘聚力c=40kpa，初始內(nèi)摩擦角φ=24°，滑面如圖中所示。
　　                                                     
　　                                                                     圖2邊坡計(jì)算剖面圖
　　根據(jù)一維降雨入滲的近似計(jì)算，當(dāng)降雨強(qiáng)度R=0.0241cm/min，土體初始體積含水率θ=0.28時(shí)，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)隨降雨時(shí)間的變化如表所示：
　　
　　
　　

　  　圖3θ=0.280降雨不同時(shí)間的邊坡穩(wěn)定系數(shù)
　　當(dāng)降雨強(qiáng)度R=0.0241cm/min，土體初始體積含水率θ=0.35時(shí)，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)隨降雨時(shí)間的變化如表所示：
　　表2θ=0.35降雨不同時(shí)刻后土體邊坡穩(wěn)定性系數(shù)
　　 

　　                                        圖3θ=0.35降雨不同時(shí)間的邊坡穩(wěn)定系數(shù)
　　當(dāng)土體初始體積含水率θ=0.28，降雨960min后，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)隨降雨強(qiáng)度的變化如表及圖所示：
　　

　　
　　                                                      圖3θ=0.35降雨不同時(shí)間的邊坡穩(wěn)定系數(shù)
　　3結(jié)果分析
　　由上面的計(jì)算結(jié)果可以看出，該假設(shè)滑面并不是最危險(xiǎn)滑面，我們研究的是降雨對邊坡的影響程度，并不是檢算某一個(gè)邊坡在一定的降雨條件下是否穩(wěn)定，而且同一分析土層邊坡的最危險(xiǎn)滑面是在降雨過程中不斷變化的。雖然該滑面不是最危險(xiǎn)滑面，但不同降雨條件下的不同影響程度仍然可以從以上的計(jì)算數(shù)據(jù)中看出來。
　　降雨強(qiáng)度R=0.0241cm/min，土體初始體積含水率θ=0.28時(shí)，降雨24小時(shí)后，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)下降了17.22%，而土體初始體積含水率θ=0.35時(shí)，降雨24小時(shí)后，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)下降了9.01%，這表明，在同樣的設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定系數(shù)下，土體的初始含水率越低，降雨后土體的邊坡穩(wěn)定系數(shù)下降越快，邊坡越不穩(wěn)定。
　　土體的初始體積含水率θ=0.28，降雨16小時(shí)后，降雨強(qiáng)度為0.0241cm/min時(shí)，邊坡穩(wěn)定系數(shù)下降了11.09%，降雨強(qiáng)度為0.0135cm/min時(shí)，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)下降了3.00%，這表明，在同樣的設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定系數(shù)下，降雨強(qiáng)度越大，降雨后土體邊坡穩(wěn)定系數(shù)下降越快，邊坡越不穩(wěn)定。
　　在同樣的土體初始含水率，同樣的降雨強(qiáng)度下，降雨時(shí)間越長，邊坡穩(wěn)定系數(shù)越小，在該算例假設(shè)的滑面條件下，降雨剛開始時(shí)邊坡穩(wěn)定系數(shù)下降較慢，一定時(shí)間后邊坡穩(wěn)定系數(shù)下降變快。假設(shè)不同的滑面，邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨時(shí)間的變化就會(huì)不同。
　　從上面的數(shù)據(jù)還可以看出，如果降雨強(qiáng)度和降雨時(shí)間都為零，土體各處的初始含水率為0.28時(shí)，該邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為2.011，土體各處的初始含水率為0.35時(shí)，該邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.354，含水量增加了25%，邊坡穩(wěn)定系數(shù)下降了32.67%。由此可以看出，含水量的變化對土體穩(wěn)定系數(shù)的影響是很大的，研究降雨入滲對非飽和土體邊坡穩(wěn)定性的影響具有重要的工程意義。
　　4結(jié)論
　　(1)在同樣的設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)下，其他條件相同，土體的初始含水率越低，降雨后土體邊坡穩(wěn)定性系數(shù)下降越快，邊坡越不穩(wěn)定。
　　(2)在同樣的設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)下，降雨強(qiáng)度越大，降雨后土體邊坡穩(wěn)定性系數(shù)下降越快，邊坡越不穩(wěn)定。
　　(3)當(dāng)降雨強(qiáng)度恒定，隨著降雨持續(xù)時(shí)間的延長，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)逐漸降低。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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　　[4]吳宏偉,陳守義等雨水入滲對非飽和土坡穩(wěn)定性影響的參數(shù)研究巖土力學(xué),1999,20(1)
　　[5]考慮降雨入滲影響的非飽和土邊坡瞬態(tài)安全系數(shù)研究，2001，Vol.34No5