強(qiáng)降雨作用下邊(滑)坡穩(wěn)定性分析及預(yù)警技術(shù)研究.pdf

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1、第19卷第4期地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)Vo1．19NO．42013年12月JOURNALOFGEOMECHANICSDec．2O13文章編號(hào)：1006-6616(2013)0443423—08強(qiáng)降雨作用下邊(滑)坡穩(wěn)定性分析及預(yù)警技術(shù)研究朱志銘，周凱睿，譚春洪，邊菁生，魏源，鄒祖銀(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，I~lJII都江堰611830)?摘要：以四川漢源二蠻山滑坡為例，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滑坡情況勘查及室內(nèi)試驗(yàn)確定土體參數(shù)；選擇內(nèi)置VBA為開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)基于ArcGIS的邊(滑)坡穩(wěn)定性分析插件，并據(jù)此得出研究區(qū)域危險(xiǎn)區(qū)劃評(píng)價(jià)圖。研究結(jié)果表明，特殊地形條件、震后地質(zhì)構(gòu)造、連續(xù)強(qiáng)降雨以及坡

2、體非飽和滲流等，使孔隙水壓力增加和土基質(zhì)吸力迅速減少，導(dǎo)致坡體滑移面處土的抗剪強(qiáng)度降低而發(fā)生滑坡；基于ArcGIS軟件得出研究區(qū)域危險(xiǎn)區(qū)劃評(píng)價(jià)圖，與滑坡的實(shí)際情況具有較高吻合度。研究成果為深入分析強(qiáng)降雨對(duì)邊(滑)坡影響及邊(滑)坡預(yù)警提供了新的途徑。關(guān)鍵詞：震后邊坡；強(qiáng)降雨；滑坡；穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；滑坡預(yù)警中圖分類(lèi)號(hào)：P642．22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A強(qiáng)降雨是導(dǎo)致邊(滑)坡失穩(wěn)的常見(jiàn)因素。全國(guó)290個(gè)縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查結(jié)果顯示，暴雨誘發(fā)的滑坡占滑坡總數(shù)的90％。特別是在“5．12”汶川震后災(zāi)區(qū)，因地震引發(fā)崩塌、滑坡而產(chǎn)生的大量松散固體物質(zhì)仍殘留于山體上，在強(qiáng)降雨條件下極易誘發(fā)次生地

3、質(zhì)災(zāi)害。本文以四川I漢源二蠻山滑坡為例，利用實(shí)驗(yàn)室三軸試驗(yàn)儀等儀器得出滑坡土體的相關(guān)參數(shù)并結(jié)合ArcGIS開(kāi)發(fā)“降雨一滑坡”新控件，輸入相關(guān)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出直觀的災(zāi)害預(yù)測(cè)圖。研究成果可為震后連續(xù)降雨工況下邊坡安全性評(píng)價(jià)與邊(滑)坡預(yù)警技術(shù)的發(fā)展與工程運(yùn)用提供可靠新依據(jù)。1二蠻山地質(zhì)概況及力學(xué)參數(shù)實(shí)驗(yàn)1．1地質(zhì)概況二蠻山為一單斜山體，西南側(cè)槽狀溝谷呈“V”型展開(kāi)。山體主要由二疊系峨眉山玄武巖(Pe)和二疊系梁山組一陽(yáng)新組(Pz+Y)灰?guī)r構(gòu)成。該區(qū)地震基本烈度Ⅶ度(0．15g)。1．2水文條件溝谷寬約700m，從源頭至溝口堆積扇頂部長(zhǎng)約1476m，匯水面積約1．

4、3km。該區(qū)以收稿日期：2013-06-02基金項(xiàng)目：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”項(xiàng)目(121062672)作者簡(jiǎn)介：朱志銘(1988一)，男，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)本科生。E-mail：1960415816@qq．corn通訊作者：鄒祖銀(1974·)，男，副教授，在讀博士，主要從事道路與鐵道工程的科研和教學(xué)工作。E-mail：zouzyin@gmail．corn424地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)2O13弛夜間陣雨和暴雨為主，孔隙潛水賦存于堆積層(Q‘)和崩坡積層(Q”)土壤，碎石土土層，地下水位受季節(jié)影響大，保水性較差，水量大。1．3力學(xué)參數(shù)實(shí)驗(yàn)本次研究采集

5、了二蠻山滑坡土樣(含黏土碎石等)，最大粒徑5mm，并研究了2d累積降雨情況下不同含水率滑帶土的強(qiáng)度參數(shù)，巖層物理力學(xué)參數(shù)表見(jiàn)表1。含水率與土體的一、粘聚力c、摩擦角的關(guān)系分別見(jiàn)圖1一圖3。3玄武巖68．80．3O26．5057．30662．013．1030000E一彈性模量；一泊松比；G一剪切模量；K一體積模量；c一粘結(jié)力；妒一內(nèi)摩擦角；O"t一抗拉強(qiáng)度；D一容重盯Pa圖1不同含水率條件下一關(guān)系Fig．1Relationshipbetween"rfanddifferentmoisturecontenttest12108642O014016018O20O22024O26

6、O28O．30032圖2含水率對(duì)粘聚力c的影響圖3含水率對(duì)摩擦角的影響Fig．2MoisturecontentontheinfluenceFig．3EffectsofmoisturecontentofofthefrictionAnglecohesiveforce圖1一圖3表明：土的粘聚力(c)和摩擦角()隨含水率的增加而迅速減小，從而降低了土的抗剪強(qiáng)度。第4期朱志銘等：強(qiáng)降雨作用下邊(滑)坡穩(wěn)定性分析及預(yù)警技術(shù)研究4252強(qiáng)度折減法計(jì)算結(jié)果分析2．1安全系數(shù)計(jì)算本文根據(jù)研究區(qū)不同巖土層情況將滑坡坡體劃分為2個(gè)結(jié)構(gòu)面(見(jiàn)圖4)，分別為Pz+Pe305。／40。(圖4中紫

7、色部分)和Pe／上覆土150。80。(圖4中紅色部分)，同時(shí)考慮和c雙折減(配套折減)系數(shù)，即：tan1=tan~p／Al(1)c1=c／R1(2)其中：A——內(nèi)摩擦角的折減系數(shù)；R——粘聚力c的折減系數(shù)。圖4結(jié)構(gòu)面Fig．4Structuralplane將折減后的c。和代人如下的安全系數(shù)計(jì)算公式即得安全系數(shù)。一!!±!!㈩(+△)tanl+tamp1tana／F其中：p——第i條土孔隙水壓力，kPa；c——折減粘聚力，kPa；Ot——第i條土計(jì)算傾角，(。)；AH——第i條土水平推力，kPa；——第i條土鉛直力，kPa；——第i條土折減摩擦角，(。