水对边坡稳定性的影响概述

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【摘要】 随着贵州建筑领域的高速发展，工程建设中形成的边坡，且规模也在不断扩大，本文通过水对边坡稳定性影响的简单技术分析，为边坡工程选择安全、经济合理的加固方案提供参考依据。

【关键词】 边坡稳定性、水对边坡的影响、边坡排水、防护措施

中途分类号：U213.1+3 文献标识码：A文章编号：

1.引言

贵州地形地貌以山地为主，喀斯特发育复杂、类型齐全、集中分布面积大。随着贵州经济建设的飞速发展，边坡的破坏也越来越成为贵州工程建设中经常遇到的问题，如2008年3月贵新公路山体滑坡，2010年关岭“6·28”滑坡，2010年7月凯施公路山体滑坡，2010年12月遵义市红花岗区山体滑坡，2011年10月台江公路山体滑坡，2011年12月长顺县山体滑坡。

2.边坡的稳定性

边坡一般是倾斜坡面，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土(岩)自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。边坡的稳定性通常以滑动面上的抗滑力与滑动力的比值，即抗滑稳定性系数来表示。一般来说，如果边坡土(岩)体内部某一个面上的滑动力超过了土(岩) 体抵抗滑动的能力，抗滑稳定性系数越小，边坡越不稳定，将产生滑动；如果滑动力小于抵抗力，抗滑稳定性系数越大则认为边坡是稳定的。

边坡的稳定是一个比较复杂的问题，影响边坡稳定性的因素较多，其中水对边坡的变形和破坏影响比较明显和迅速。

3、水对边坡的影响

大气降雨引起边坡变形失稳是自然界常见的地质灾害，90%左右的边坡破坏（滑坡）均发生在雨季， 降雨对边坡作用主要表现为：降雨过程中，对边坡的冲刷作用；雨水进入地下，转化成为地下水对坡体的作用。

地球表面上的水称为地表水，当这些水体的水流不断地冲刷切割地表和岸坡，使岸坡的外形发生变化，逐渐使岸坡增高和变陡；当侵蚀切露坡体底部的软弱结构面时，坡体处于临空状态，或侵蚀切露坡体下伏软弱面的顶面，使坡体失去原有平衡状态，最终导致边坡破坏。另外，地表水水位（如水库库水位）的升降变化，将引起地下水位的升降变化，使坡体所受的地下水压力的增大，降低其稳定性。

存在于地下岩土层的水统称为地下水，地下水既可以使土体力学性能变化，又可以作为土体中压力的组成部分，使岩土体的含水量和容重增加，并且对岩土体产生物理和化学作用，使岩土体结构面软化，并改变岩土体性质。另外，地下水的力学作用破坏边坡的平衡状态，是影响边坡变形破坏的重要因素。

以往的研究只注重降雨动能对边坡外部作用，对降雨入渗后, 边坡内部发生的水土物理化学作用进行系统性研究较少，下面探讨地下水是如何作用边坡岩土体的。

3.1降雨入渗

降雨期间．雨水的大量入渗会引起滑坡体内渗流场变化, 导致孔隙水压力上升、基质吸力减小、容重增大使边坡土体饱和度增加，非饱和区基质吸力降低。同时，由于岩土体含水量的增大还会导致岩土软化等，使得边坡滑移面剪应力增大、抗剪强度减小，当降雨的强度和持续时间超过一定程度时，便可能导致边坡失稳。

3.2地下水对边坡的作用

3.2.1、坡体含水量和容重的增加

地下水位升高，坡体中含水量增大，容重增大。从常规的坡体稳定性计算分析可知，坡体重量的增大会产生两方面影响：一方面是增加滑动面的下滑力，致使下滑力力矩增大；另一方面，它可以增加法向作用力，增加抗滑力矩，但下滑力矩的增加比抗滑力矩增加的大，最终的结果仍然使边坡的稳定系数降低。

3.2.2、物理作用

地下水的作用使岩土体的内摩擦角减小，滑带在地下水作用下摩擦力减小，剪应力效应增强，导致滑体沿滑面产生剪切运动；软化和泥化作用，使得岩土体强度降低、岩体结构面中充填物的物理性状改变。

3.2.3、化学作用

边坡地下水渗入坡体上部松散层时，会大量吸收腐殖酸及高压CO2，便开始发生化学作用，会使斜坡岩土体强度衰减，结构面c、φ值降低，甚至会使有节理的岩体逐渐碎裂变得松散，这也会使坡体中的有效空隙度增大，贮水和导水能力增强，地下水径流交替及渗透潜蚀加剧，对边坡稳定性产生不利的影响。

3.2.4、力学作用

静水压力——由于地表水流的作用下，水在坡表面流动的过程中不断地冲刷整个坡面的松散物质，当水超过了地表低凹地或沟槽的蓄水能力，不仅形成一定向下的荷载，而且水存在岩土体的孔隙中时，会对岩体产生静水压力，其作用方向与孔隙面相垂直，对岩体产生一个下滑推力，一般边坡岩土体的滑坡都是从坡顶裂缝开始。

动水压力—— 动水压力是指地下水的水力梯度使地下水在运动过程中受到岩土颗粒或隙壁阻碍而施加于岩土体上的力，亦即渗透力，动水压力主要是沿边坡临空面产生推力而增加了下滑力，使稳定系数减小。另外，边坡中某些土体、岩体破碎带及软弱夹层等，在动水压力很大时，岩土体的细粒物质产生移动，甚至被携带至岩土体之外，使岩土体产生渗透变形、强度降低，而产生渗透破坏。

4.边坡排水

4.1坡面防水

主要是封闭坡面存在的裂隙、裂缝和落水洞等。为避免滞留在坡顶或坡面的雨水经坡面裂缝、裂隙和落水洞等渗入到坡体内，必须采取有效措施封闭裂缝、裂隙和落水洞等，并平整坡面，以利地表集水的快速流散。常用的方法是沿裂隙、裂缝向下挑沟，然后进行夯填、整平。同时，也可以通过在坡面植草绿化的方法减少水对坡面的渗入边坡。

4.2截水沟

为了将坡面水排走，必须在坡面、坡脚及左右两侧或边坡不稳定区段之外适当的位置设置截水沟，用来拦截地表水向不稳定区汇集，不使其汇入滑坡体内，其走向垂直地表水流动方向。

4.3竖直疏水井

从地表施工大口径钻孔或井，延伸到需要预先疏水的含水层，在井内安装水泵，把水抽到地表，借此降低地下水位。在边坡开挖之前就可以使用，且布置灵活。

4.4坡内排水孔

对于坡体内存在的潜水，要用钻孔排水，对于软岩和土质边坡，排水孔可在坡面上按照一定的规则间距布置；对于岩质滑坡，其排水孔优先选在裂隙发育，渗水严重的部位。

4.5坡内排水平洞

当地下水难以通过坡面钻孔排出时，可在坡体内开挖平洞，洞顶辅以扇形排水孔幕，以便有效排走地下水。坡面排水孔和平洞排水孔应结合岩性特点，采取适当保护措施，确保其长效性。

5.边坡防护

5.1抹面与捶面

抹面厚度一般为5～7cm，捶面厚度为10～15cm，一般为等厚截面。抹面与捶面工程的周边与未防护坡面衔接处，应严格封闭，大面积抹面或捶面时，每隔5～10m应设伸缩缝。

5.2护面墙

有实体护面墙、孔窗式护面墙、拱式护面墙和肋式护面墙。实体护面墙适用于一般土质及碎石边坡；空窗式护面墙用于边坡缓于1：0.75，孔窗内可采用捶面（坡面干燥时）或干砌片石；拱式护面墙用于边坡下部岩层较完整，而需要防护上部边坡者或通过个别软弱地段时，边坡岩层较完整且坡度较陡时采用肋式护面墙。

5.3喷锚防护

适用于易于喷浆防护的岩质边坡，它具有较高的强度，较好的抗裂性能，能使坡面内一定深度内的破碎岩层得以加强，并能承受少量的破碎体所产生的侧压力。为防止坡面水的冲刷，沿喷浆坡面顶缘外侧设置一条小型截水沟。锚固深度视边坡岩层的破碎程度及破碎层的厚度而定，用1:3的水泥沙浆固结。喷浆厚度不小于3cm，喷射混凝土的厚度不小于5cm。提高锚杆承载力的措施主要有延长锚固段长度、二次压浆、采用端头扩大或多段扩大头锚杆、重复高压灌浆和改变锚杆传力特征的剪力或压力型锚杆，其中二次压浆和重复高压灌浆比较实用有效。