水力作用下缓倾顺层岩质边坡滑移破坏机制分析-长江科学院院报.PDFVIP

　 第３１卷第９期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３１　Ｎｏ．９　　 　　２０１４年 ９月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｓｅｐ．２０１４　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１４．０９．００９ ２０１４，３１（０９）：４７－５３ 水力作用下缓倾顺层岩质边坡滑移破坏机制分析 １ ２ ３ ４ 谭龙金 ，张海娜 ，盛韩微 ，夏开宗 （１．贵州大学 土木建筑工程学院，贵阳　５５０００３；２．武汉理工大学 资源与环境工程学院，武汉　４３００７０； ３．北京工业大学 建筑工程学院，北京　１００１２４；４．中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学 与工程国家重点试验室，武汉　４３００７１） 摘　要：顺层岩质边坡的稳定性主要取决于滑动面的物理力学性质和地下水对边坡岩体的水压力。通过对缓倾顺层 岩质边坡中的地下水力作用进行分析，在建立出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞２种情况下的边坡水力学分析模型的 基础上，推导出了边坡稳定系数和张裂隙临界充水高度的表达式，从而建立了边坡滑移破坏判据，认为当张裂隙充水 高度或临界降雨强度达到临界值后，边坡在水力作用下将发生滑移破坏。选取实际边坡进行计算和分析，验证了公 式的合理性，结果表明顺层边坡滑移破坏的实现取决于外界水力作用的触发，边坡稳定性系数的降低主要与张裂缝 中的静水压力和滑动面上的静水压力有关，而动水压力的影响很小。其成果对设计和施工有重要的指导意义。 关键词：边坡工程；岩质边坡；缓倾顺层；水力作用；稳定性 中图分类号：Ｐ６４２　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１４）０９－００４７－０７ 边坡变形破坏不仅取决于软弱层面的力学性质，而且 受边坡中地下水力作用控制［６－８］，包括边坡后缘张裂 １　研究背景 隙和潜在滑动面中的静水压力以及潜在滑动面上的 岩质边坡稳定性问题在交通、水电及矿山等工 动水压力作用。所以，缓倾顺层岩质边坡滑移破坏的 程领域普遍存在，是制约工程建设进程与成败的重 实现取决于外界水力作用的触发。 ［１］ 要因素之一 。近年来，随着“西电东送”、南水北 本文通过对缓倾顺层岩质边坡中的地下水力作 调工程、高速和高等级公路网等一系列举世瞩目的 用进行分析，在建立了出流缝未被堵塞和出流缝被 重大工程的建设。岩质边坡灾变问题正日益成为人 堵塞２种情况下的边坡水力学分析模型的基础上， 们重点关注的对象，其失稳机制研究已成为一个急 推导出了边坡稳定系数和张裂隙临界充水高度的表 需解决的重大科研与工程课题［２］。 达式，建立了顺层边坡滑移破坏判据，认为当张裂隙 缓倾顺层岩质边坡作为岩质边坡的一种类型，自 充水高度或临界降雨强度达到临界值后，边坡在水 然界中是相当多的，天然状态下，此种边坡由于岩层 力作用下发生滑移破坏，并选取实际边坡进行计算 倾角小于层面内摩擦角且具有后缘张裂隙，边坡在坡 和分析，以验证公式的合理性。 脚开挖或河流切割后仍能保持稳定状态，但在降雨条 件下往往引起边坡的滑移破坏，具有突发性和隐蔽 ２　边坡的力学模型 性，常常因没引起人们的注意而造成大规模的地质灾 害。目前，一些学者对此种边坡的滑移破坏机制进行 ２．１　水对边坡的静水压力作用 ［３］ ［４］ ［５］ 了研究：刘军 、杨治林 、龙辉 等应用弹性理论在