暴雨对广东地区人工边坡稳定性的影响以及防治措施

暴雨对广东地区人工边坡稳定性的影响以及防治措施

鄢姗姗

广东省核工业地质调查院510800

摘要：在广东地区，由暴雨引发的边坡失稳现象屡见不鲜，山区农村地区由于平坦地少，农户大多削坡建房，边坡失稳危及坡脚居民人身安全的例子比比皆是。本文分析了暴雨导致边坡失稳的原因和相应的防治措施，并以韶关市浈江区东环线项目水口新村安置地滑坡为例，分析了由于暴雨作用引起的浅层滑坡的原因和治理方案。

关键词：暴雨；边坡稳定性；防治措施

前言

广东地处北回归线横贯中部，以亚热带季风性气候为主，南部为热带季风性气候，雨水充沛。地形主要以山地、丘陵为主，山地、丘陵约占全省面积60.2%。山区农村由于平坦地区面积较少，大多削坡建房。每到5~7月雨季期间，由强降雨引发的边坡失稳现象屡见不鲜，滑坡、崩塌等灾害主要分布在粤北韶关和清远、粤西云浮和肇庆以及粤东河源和梅州等地区。

一般情况下，削坡坡度陡、坡高较高且坡体松散层较厚或者有软硬接触带的边坡，在暴雨条件下容易发生失稳。但也有部分坡度陡的土质边坡长时间稳定，而坡度较缓的边坡在经历暴雨后失稳的现象，甚至有些支护结构牢靠的边坡在暴雨的作用下也会失稳。所以，暴雨对人工边坡的稳定性的影响很大，是影响边坡稳定性的众多因素中的之一。在对边坡进行稳定性分析时，不能只进行力学计算，还需要考虑雨水作用、土层状态和地质条件等因素的影响。

本文介绍了暴雨对广东地区人工边坡的影响过程，边坡稳定性分析和相应的防治措施。

1暴雨对边坡作用的分析

1.1雨水增加土体重度

在雨水作用下，土体含水量增加，其重度会明显增加，对于坡体来说，下滑力主要是坡体的重力。坡体容重增加，会导致坡体下滑力明显增大。

1.2雨水降低土体抗剪强度

正常情况下，岩土质边坡由于自身的抗剪强度维持着边坡的稳定。在暴雨状态下，随着降雨入渗，颗粒间的孔隙水的含量增高，坡体逐渐达到饱和，抗剪强度会发生大幅减小。而坡体在逐渐饱和的过程中，重度会逐渐增大。下滑力逐渐增大，而抗滑力逐渐减小，当下滑力大于抗滑力时，边坡会失稳。

1.3雨水降低土体吸力

有学者认为，在非饱和土质边坡中，负孔隙水压力（吸力）对边坡的稳定性来说至关重要。李爱国等（2003）[1]的实验研究表明，在降雨作用下，通常地面以下3m内，尤其是1m左右土体的含水率及吸力会发生明显改变，含水率逐渐升高，虽然土体还未达到饱和状态，但吸力逐渐减小甚至消失。这也是在暴雨状态下，土质边坡会经常发生浅层滑坡的原因。

2边坡稳定性分析

边坡抗滑稳定性计算一般采用刚体极限平衡法，结构复杂的岩质边坡可以采用极射赤平投影法和实体比例投影法，破坏机制复杂的边坡也可采用数值模拟法。常用的极限平衡法中，通常采用剩余推力法进行计算，计算中会根据结构面形态选择平面或者折现滑面，当边坡为土质或者极软岩时，可采用圆弧滑动面。

岩土体在雨水浸泡后，强度会大大降低，岩体吸力也会降低，在进行稳定性计算时，主要考虑强度的影响。暴雨状态下，应按照经验确定浸润线，浸润线以上的岩土体应按照饱和强度指标和物理指标取值计算，浸润线以下的土体应按照天然状态下的强度指标和物理指标来计算，或者适当折减强度指标。

3防治措施

针对雨水引起的边坡失稳，现今广泛采用的方法是设置截、排水措施，可以有效防止地下水入渗。坡面采用放坡后片石封闭、植草或者挂网喷混等方式，减小雨水对坡面的冲刷作用。

3.1坡面排水

截、排水沟等坡面排水系统的设置需要根据汇水面积、降雨强度、降雨时长和径流方向来进行。截、排水沟的尺寸、位置和数量需要根据地形条件、降雨强度和汇水面积等来综合计算分析确定。在设置时需要根据实际地形来确定位置，出口也要合理选择，保证排水通畅，防止出现排水不畅、溢流、渗漏和堵塞等现象。设置坡面排水系统有利于防止坡面积水引起的边坡失稳现象。

3.2地下排水

在边坡水位较高，水压力较大时可采用渗流沟、仰斜式排水孔等地下排水设施，从而增强土体的抗剪强度，增强边坡稳定性。设置地下排水设施之前需要查明坡体的水文地质条件与工程地质条件，并根据它们来确定排水措施的类型、位置和尺寸。除此之外，地下排水措施还需要与坡面排水系统协调，增强坡体的排水能力。

3.3坡面防护

坡面进行放坡处理后，坡面裸露，为了防止坡面被雨水冲刷从而降低坡面土体的力学强度导致浅层的滑坡、崩塌和掉块现象，需要进行坡面防护处理。常用的防护方式有植物防护、片石封闭和挂网喷砼等方式。需要根据施工条件、区域地质条件、水文条件、地形、气候、用途和经济性等因素综合考虑采用何种防护方式。

4工程实例

4.1工程概况

广东省韶关市浈江区大陂村水口新村安置地由于削坡建房形成高陡边坡，在受外部强降雨影响下，坡顶发生了滑坡，极大的影响了坡脚安置房的建设。从2017年3月至8月，滑坡所在边坡仍在持续变形。为防止发生滑坡继续发生，确保坡下安置房的安全建设，消除地质灾害隐患，改善居住生态环境，需要对该边坡进行地质灾害治理。

滑坡所在边坡削坡较陡，削坡坡度约为45°，坡高约为20m。削坡面西侧坡顶已出现滑坡，滑坡前缘（底）高程为71m，后缘（顶）高程为91m，相对高差为20m，滑坡方向为347°，周界清晰，大致呈舌形，长约35m，宽约40m，平均厚度约1.5m，体积约为2520m3，为小型浅层滑坡。

根据勘查钻孔可知，边坡岩土体主要是第四系坡残积粘性土，土层厚度约为20~30米，土体结构较密实，透水性弱，局部有灰岩孤石。下部为泥盆系上统天子岭组泥晶灰岩。地下水位埋藏较深，在坡顶以下18m左右。本次出现滑坡的主要原因是坡体为第四系残坡积粉质粘性土，土体遇水易软化，遇持续暴雨时，土体因浸水处于饱和状态，土体抗剪强度降低，导致坡体发生破坏。由于坡体没有较完善的排水措施且短时间内的强降雨冲刷坡面后下渗至边坡土体内，减小土体颗粒之间的摩擦阻力，并增大土体下滑力，导致了滑坡的发生。

4.2稳定性计算

根据钻孔所取土样进行室内直剪和饱和抗剪试验，并参照经验数据，得到了一组坡体土层的设计参数，见下表4-1。从实验数据可以看出，粘土与粉质粘土在饱水状态下，粘聚力大幅减小。

表4-1滑坡治理设计参数建议值表

取最危险区域剖面，采用剩余推力法，通过理正岩土软件对坡面的天然状态进行稳定性计算，计算所得安全系数为1.071，说明边坡处于不稳定状态。

4.3防治方案

边坡发生了浅层滑坡，无深层滑动现象，主要原因是坡体在经历暴雨天气，浅层土体达到饱水状态，孔隙水压力增大，粘聚力大幅下降，抗剪强度降低，下滑力大于抗滑力，导致边坡滑动。所以治理方案主要考虑将现有滑面上土体完全清除，完善坡体排水措施。对比了方案的经济型与适宜性，最终确定的方案是：（1）清除滑动面以上扰动土后分两级放坡，第一级边坡坡率为1：1.75，第二级边坡坡率为1：1.5，中间设置2米宽的马道。（2）坡脚采用挡土墙支护，增加边坡的抗滑力，保护房屋。（3）坡面采用浆砌片石封闭，为防止坡体受雨水浸润，降低土体强度。（4）根据地形在坡顶、坡面马道和坡脚修建排水沟，坡面修建跌水沟，保证边坡排水畅通。

取设计方案剖面进行稳定性计算，计算所得边坡安全系数为1.261，说明治理后边坡达到稳定状态。该设计方案在进行专家评审时也得到了专家的一致通过。

5结语

暴雨引起的边坡失稳是广东地区地质灾害防治的重点和难点。雨水入渗坡体，增加了岩土体的重度，土体中孔隙水压力逐渐增高，饱和土体抗剪强度会大幅减小，非饱和土体中，基质吸力逐渐减小，当下滑力大于抗滑力时，边坡会出现滑动和崩塌等失稳现象。在对由暴雨引起的失稳边坡进行治理时，应该清除已有滑面以上扰动土体，根据汇水量来设置和完善坡体的排水措施，并对坡面进行片石封闭、植草和挂网喷砼等防护措施。

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