地下水对边坡滑坡的影响

来源：职称驿站所属分类：气象学论文
发布时间：2012-11-20浏览：91次

　　摘要：边坡滑坡的影响因素较多，且多具模糊性和不确定性，尤其是地下水的活动是许多边坡滑坡的重要原因。本文主要针对地下水对边坡滑坡稳定性的影响进行分析。

　　关键词：地下水,边坡滑坡,不确定性

　　20世纪以来，伴随着我国经济和社会发展的需要，人类与地质环境的相互影响越来越强，这也使得边坡滑坡等地质灾害的发生日益频繁。据统计，80%~90%的边坡滑坡与地下水有关。边坡滑动(即边坡滑坡)是自然界和工程中常发生的现象，它产生于特定的环境，有其自身的发生发展、演化和消亡的过程和规律。

　　地下水是诱发边坡滑坡的重要的外部因素，它也是改变岩土体的力学特性的关键原因，由于地下水的作用结构面的充填物强度会降低(软化)甚至损失以及由于地下水的作用使得岩土体的自重急剧增加。据统计地下水诱发的边坡滑坡在世界上分布最广，发生频率最高，在诸类边坡滑坡中给人类造成的危害最大。地下水作为诱发边坡滑坡的主要因素是人们一直关注的问题。

　　1地下水对边坡滑坡作用

　　1.1作用主要表现在三个方面[1]：物理作用、化学作用和力学作用。

　　物理作用主要是润滑、软化和泥化作用以及结合水的强化作用。边坡滑带会在地下水滑润作用下剪应力效应增强，滑体沿滑面产生剪切运动;岩土体泥化和软化作用表现在降低滑带产生剪切性能;对于包气带土体来说，土体处于非饱和状态，其中的地下水处于负压状态，为结合水;一旦空隙中的水超过吸附力和毛细力所能支持的量时，空隙中的水便以过路重力水的形式向下运动，便会导致土体性能弱化，随之，岩土体的力学强度降低。

　　化学作用主要是地下水与岩土体之间的离子交换、溶解作用水化作用、水解作用、离子交换、溶滤作用、溶蚀及氧化还原作用。地下水与岩土体之间的离子交换使岩土体的结构改变，就影响了岩土体的力学性质。水化作用主要是是改变了岩土体的结构，将岩土体内聚力减小。溶解和溶蚀作用是指有侵蚀性的水对可溶岩的溶蚀作用，溶解的结果使岩体产生溶蚀裂隙和溶洞等。水解作用主要使地下水的PH值发生改变，还使岩土体物质发生改变，从而影响岩土体的力学性质。地下水与岩土体之间发生氧化还原作用，会改变着岩土体中的矿物组成，还改变了地下水的化学组分及侵蚀性，从而影响岩土体的力学特征。

　　一般情况下，地下水对岩土体产生的各种化学作用大多是同时进行的，速度缓慢。地下水对岩土体产生的化学作用主要是改变岩土体的矿物组成和结构性从而影响岩土体的力学性能，打破原有的力学平衡。

　　地下水通过孔隙静水压力和孔隙动水压力作用对岩土体的力学性质产生影响，这种作用是地下水对边坡滑坡的力学作用[2]。静水压力存于裂隙岩体中，可将裂隙进一步产生扩容、变形，减小岩土体的有效应力从而降低岩土体的抗压强度;动水压力对岩土体产生切向的推力从而降低岩土体的抗剪强度。地下水经过松散土体、软弱夹层及破碎岩体中运动，产生的动水压力可移动岩土体中的细粒物质，甚至将其携带到岩土体之外，产生潜蚀而使岩土体结构破坏;在岩体裂隙中的地下水对裂隙壁施加两种力，一是垂直于裂隙壁的孔隙静水压力，该力使裂隙产生垂向变形;二是平行于裂隙壁的动水压力，该力使裂隙产生切向变形。

　　1.2边坡滑坡稳定性上的分类。

　　从边坡滑坡稳定性来看，水与边坡滑坡的作用可分为两类，一是减少抗滑阻力;二是增加下滑力。

　　当边坡滑坡中局部土体达到饱和时，一方面饱和土体的强度因有效应力的降低而显著下降。另一方面，边坡滑坡体内自由水增多，饱和渗流产生，渗流强度显著增强，有时这种渗透力可能相当强大，极大地消弱边坡滑坡的稳定性。随着饱和土体水位的上升，边坡滑坡稳定性将大幅下降。

　　2地下水对边坡滑坡的影响

　　地下水对边坡滑坡的影响很大，在边坡滑坡的变形破坏中有着举足轻重的作用，常常是诱发边坡滑坡失稳的主要原因。地下水在边坡滑坡的形成和发展中所起的作用表现在：

　　2.1地下水对边坡滑坡岩土体物理力学性质的影响。

　　岩土体在地下水的长期作用下饱水软化、泥化，由于水的物理化学作用，降低了土体颗粒间的摩阻系数及胶结能力，降低力学强度，特别是降低了坡体潜在滑动面抗剪强度，进而降低了坡体的抗滑力。

　　2.2静水压力。

　　地下水的存在必然对岩土体产生静水压力作用。对于滑(边)坡而言，其主要作用形式包括以下三种。

　　1)岩土体的浮力，静水压力对岩土体骨架有浮力作用，从而减小了土粒之间的有效应力，当地下水位上升时，土体的有效应力降低，在稳定性计算时，可采用浮重度来考虑其力学效应。

　　2)岩体的浮托力，主要考虑岩土体边坡滑坡底面的静水压力作用，其是一个呈梯形或三角形分布的面力，如图1所示，边坡滑坡某条块的受力情况。底面AB受梯形面力作用，应计算其总的浮托力，参与稳定性计算。

　　图1 边坡滑坡条块地下水力学状态

　　3)岩土体的侧面静水压力，主要考虑水压力在边坡滑坡条块侧面形成的面力，如图中的AD、BC面以及边坡滑坡后缘裂隙中的静水压力等，在边坡滑坡稳定性评价时，分别计算各侧面面力的总荷载，参与稳定性验算。

　　2.3渗透力。

　　水在土中流动的过程中受到土阻力，使水头逐渐损失。同时，水的渗透对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形产生变化。这种渗透水流作用对土骨架产生的拖曳力称为渗透力。渗透力是导致边坡滑坡失稳的一个重要因素。地下水在滑体中渗流时，将对边坡滑坡岩土体产生渗透压力，渗透压力使得边坡滑坡体的下滑力增大，当渗透力较大时，就会引起边坡滑坡的失稳破坏。同时渗透压力将改变边坡滑坡岩土体的结构，侵蚀掉易溶的胶结物和携带走一些细粒物质，促进土的潜蚀作用，使得边坡滑坡岩土体发生变形破坏，降低边坡滑坡体强度，特别是滑带土结构的破坏和强度的降低，从而降低边坡滑坡稳定性。因滑动面(或边坡滑坡软弱带)为相对隔水层，地下水渗流多以滑面为其渗流下限，通过坡体渗流，然后在边坡滑坡前缘呈湿地或泉水外泄，故滑动面(或边坡滑坡软弱带)及其附近的岩(土)体受渗透压力的作用最强烈。

　　地下水在边坡滑坡岩(土)体中的力学作用主要包括静水压力和动水压力两大方面。在边坡滑坡稳定性计算时，对于透水介质应考虑浮力和动水压力;对于隔水介质应考虑底滑面的浮托力和侧滑面的静水压力;对于复合型介质几种力学作用可能同时存在，应酌情考虑。

　　总之，地下水对边坡滑坡的影响可总结为：1)地下水对岩体抗滑力有消弱作用，且能改变边坡滑坡的力学性能，还能降低边坡滑坡的强度，尤其是降低软弱结构面的抗剪强度;2)它改变坡体的应力状态，增加水压力(包括动、静两部分)。地下水对边坡滑坡稳定性的作用力主要是指静水压力(浮力)和动水压力(渗透力)。

　　3 总结

　　地下水水位呈季节性变化，所以边坡滑坡也呈季节性变化，边坡的稳定性也呈季节性变化，多雨季节是边坡滑坡发生概率最大的时节，所以为了减少边坡滑坡的发生，在降雨时节应采取挖沟排水，有效减少降雨的入渗补给，保持边坡的稳定性，同时可通过监测降雨来预测边坡滑坡不稳定性随时间的动态变化。

　　参考文献

　　[1] 杨守臻，王天翔，刘杰.地下水渗流对岩体力学性质的影响[J].山西建筑，2008，34(13)：97-98

　　[2] 陈洪凯，艾南山.岩石边坡中地下水压力的基本特性及作用[J].兰州大学学报(自然科学版)，1998，34(4)：171—175.

《地下水对边坡滑坡的影响》

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