淺談水對邊坡穩(wěn)定性的影響.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672-4011．2013．02．041淺談水對邊坡穩(wěn)定性的影響韓晶晶，李軍杰，彭丹(西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川成都610039)摘要：影響邊坡穩(wěn)定性的因素非常復(fù)雜，有結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、坡高、坡面形狀、巖土強(qiáng)度參數(shù)、邊坡物理力學(xué)因素等，而水對邊坡的穩(wěn)定與否有著至關(guān)重要的作用，通過分析水對邊坡穩(wěn)定性的影響以及水所引起邊坡自然災(zāi)害與防護(hù)，為工程設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞：水；邊坡；穩(wěn)定性中圖分類號：TU46+2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1672—4011(2013)02—0086—020前言自然界中的邊坡工程，在其遭到破壞后，可

2、能會(huì)形成災(zāi)難性的破壞，同時(shí)給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的威脅。我國目前正處于大興土木時(shí)期，山地面積占國土總面積的近三分之二，也就意味著我國有大量的邊坡存在，大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，使我們面臨大量的復(fù)雜人工邊坡問題，如長江三峽永久船閘高邊坡，小浪底水利樞紐進(jìn)口高邊坡和庫區(qū)大型滑坡、錦屏一級水電站普斯羅溝左岸高邊坡、黃河拉西瓦水電站的高邊坡問題以及大型深凹露天礦的開采、公路、鐵路、隧道等工程中都面臨著大量的邊坡穩(wěn)定問題uJ。而人類很早就認(rèn)識到邊坡穩(wěn)定問題的重要性，最早關(guān)于邊坡穩(wěn)定的研究可以追溯到19世紀(jì)舊J，對邊坡的穩(wěn)定性問題一直是巖土工程專家們研究的重要課題。影響邊坡穩(wěn)

3、定性的因素有很多，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面H‘6J：①場區(qū)的地質(zhì)條件；②坡體材料的物理力學(xué)性質(zhì)；③邊坡的形狀和尺寸；④邊坡的工作條件，如受荷作用；⑤水的作用等等。其中水是邊坡失穩(wěn)的重要因素之一，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國的邊坡失穩(wěn)中90％與地表水及地下水的活動(dòng)有關(guān)，特別是在暴雨之后，往往會(huì)出現(xiàn)大量的滑坡、崩塌、泥石流等邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，這足以說明水是影響邊坡變形和穩(wěn)定性的不可忽視的極為重要的因素。1水對邊坡穩(wěn)定性的影響姜立春、沈慧明、李丹等Ⅲ認(rèn)為水對邊坡的影響主要包括兩個(gè)方面：水力滲透作用和AMD(AcidMineDrainage)礦山酸性排水作用。水力滲透作用主要有兩種

4、：一是降低邊坡巖體的強(qiáng)度，尤其是軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度；二是改變邊坡的應(yīng)力狀態(tài)，增加動(dòng)、靜水壓力。靜水壓力的存在降低了滑面的有效法向應(yīng)力，降低了抗滑力；動(dòng)水壓力的存在增加了邊坡下滑力。AMD作用是指礦山酸性水與組成邊坡的巖質(zhì)材料發(fā)生反應(yīng)，改變邊坡體內(nèi)部介質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和骨架組成，降低邊坡巖體層面間的粘聚力和內(nèi)摩擦角。蔡美峰、何滿潮、劉東燕等舊。認(rèn)為水對巖體的作用包括三個(gè)方面：即物理作用、化學(xué)作用和力學(xué)作用。水對巖體的物理作用主要表現(xiàn)在水對巖體結(jié)構(gòu)面中充填物的沖刷和軟化或泥化，導(dǎo)致巖體粘聚力和內(nèi)摩擦角減小，巖體的力學(xué)性能降低。水對巖體的化學(xué)作用是指水與構(gòu)成巖體的物質(zhì)發(fā)

5、生離子交換、溶解作用、水解作用、氧化還原作用等一系列的作用。化學(xué)作用進(jìn)行的速度比較慢，化學(xué)作用主要是改變巖土體的礦物組成，改變其結(jié)構(gòu)性而影響巖土體的力學(xué)性能。水對巖體的力學(xué)作用主要通過空隙靜水壓力和空隙動(dòng)水壓力作用對巖土體的力學(xué)性質(zhì)施加影響，前者減小了巖土體的有效應(yīng)力而降低巖土體的強(qiáng)度；后者對巖土體產(chǎn)生切向的推力以降低巖土體的抗剪強(qiáng)度。如果邊坡內(nèi)部存在軟弱地層，那么這一軟弱地層往往構(gòu)成邊坡的滑動(dòng)面。通常情況下，邊坡內(nèi)部的軟弱地層都是由抗剪強(qiáng)度低，抗風(fēng)化能力弱，遇水后產(chǎn)生膨脹、崩解或泥化的巖土體組成，具有上述性質(zhì)的巖土體組合在自然界中很多，比較常見是由頁巖、泥巖

6、或泥灰?guī)r組成的巖體互層，如己建成完工的小浪底水利樞紐和寧夏沙坡頭水利樞紐都存在這樣的軟弱巖性組合。另外在某些存在大量粘土的工程中，由于地下水位升降的影響及粘土的高收縮性和觸變性，導(dǎo)致巖土體中的裂縫張開，易于地下水的入滲，都會(huì)對邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生非常不利的影響?zhàn)GJ。2水所引起的自然災(zāi)害與防護(hù)n0。12】泥石流是最常見、發(fā)生頻率很高的自然災(zāi)害，每年在我國都會(huì)有泥石流發(fā)生，而水的存在是產(chǎn)生泥石流的必要條件，泥石流是由于暴雨暴雪或者其他自然災(zāi)害在山區(qū)或其他溝谷深壑引發(fā)的山體滑坡并攜帶大量泥沙以及石塊的特殊洪流，其特點(diǎn)是：具有突發(fā)性、流速快、流量大和破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)，常常會(huì)沖毀

7、鐵路公路橋梁等交通設(shè)施甚至村鎮(zhèn)等，直接給人們造成巨大的損失。保證邊坡穩(wěn)定的其中一個(gè)條件就是有效的植被覆蓋。眾所周知，破壞生態(tài)環(huán)境會(huì)加重自然災(zāi)害的發(fā)生頻率以及后果，而良好的生態(tài)環(huán)境則具有抑翩或減輕自然災(zāi)害的功能，比如植被具有保護(hù)地面的作用，草類、樹冠、樹干和凋落物都可以攔截雨水，使地面免于遭受雨滴的直接打擊；此外，植物的根莖還能固結(jié)土層，攔阻面流，而在人類開發(fā)建設(shè)的活動(dòng)中，往往為了追求短暫的經(jīng)濟(jì)效益，不惜以破壞生態(tài)環(huán)境為代價(jià)，破壞植被，使森林覆蓋率大大降低，從而導(dǎo)致水土流失加劇，崩塌、滑坡活躍，泥石流災(zāi)害加重的嚴(yán)重后果。因此，人類在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的的同時(shí)，要嚴(yán)格遵守自

8、然規(guī)律，遵守可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，通過多種途