降雨渗流情况下岩体边◆痿稳定 陈 记 （广东肇阳高速公路有限公司，广东阳江５２９９３１） 摘要：通过介绍降雨渗流情况下边坡稳定性评估方法及在岩体边坡中的应用实践，找出渗透系数极小的灰岩作为坡面的 岩体边坡在降雨情况下的稳定性特征以及该类边坡的稳定性规律，同时得出降雨引起边坡稳定性安全系数下降可达８０％的结 论。 关键词：岩体边坡：降雨入渗；稳定性 中图分类号：Ｕ２１３．１３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０１０）０２／０３—０１８３－０３ ＤＯＩ：１０．３８６９／ｊ．１００２－４７８６．２０１０．０２／０３．０３８ Ｒｏｃｋ Ｍａｓｓ Ｓｌｏｐｅｓ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｕｎｄｅｒ Ｒａｉｎ Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ＣＨＥＮ Ｊｉ （Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｚｈａｏｙａｎｇ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｊｉａｎｇ ５２９９３ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉ０ｎ ｕｎｄｅｒ ｒａｉｎ ｉｎｉｆｈｒａｔｉ０ｎ， ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｖ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｗｉｔｈ ｌｉｍｅｓｔ０ｎｅ ａｓ ｍｃｋ ｍａｓｓ ｓｌ０ｐｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｈｉｃｈ ｊｈａｓ ｌｅｓｓ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ｏｕｔ．Ｗｈａｔ ｓ ｍｏｒｅ，ｉｔ ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｒａｉｎ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅ ８０％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｓｌｏｐｅｓ；ｒａｉｎ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ １ 引言 式中，Ｈ为总水头；ｋｘ为 方向水力传导系数； “十个边坡九个水”，这句话形象地反映了边坡 为ｙ方向水力传导系数；Ｑ为实际边界流量； 为 失稳往往与边坡体所处水环境及水的活动有着非常 体积含水率；ｆ为时间。 密切的关系．因此边坡的水处理一直是岩土界的研 对于初始条件，未考虑滞后， 为 的单值函 究热点。但对于岩体渗透系数极小、雨水可沿坡面 数，故初始条件可由压力水头描述为： 流人而且坡脚无岩层面可泄水的一类岩体边坡，对ｈ（ｘｉ，０）＝ ｏ（ ） ｉ＝１，２ （２） 其在当前降雨情况下的稳定性规律研究还很少，笔 式中，ｈｏａｘ 的给定函数。 者没有查到这方面的资料。本文将结合高速公路科 对于边界条件，给定的压力水头边界由下式描 研项目对此类边坡稳定性规律进行研究，以期为同 述： 类边坡稳定性评估提供参考。ｈ（ｘ ， ）＝ｈｃ（ ， ） １，２ （３） ２ 基本理论 式中， 为给定的鼍和 的函数。 ２．１ 岩体饱和、非饱和渗流的基本微分方程和定 垂直于边界的水流通量的数学表达式为： 解条件 ｋｒ二维渗流偏微分基本方程口】表不为： ∑ｆ¨∑ ｊ＝ｌ ０ ｆｎｉ＝－ｖ（ ￡） １，２ （４） 等 ㈩量， 度矢量韵籁个分 厂 １ ８３ Ｉ ｌ Ｉ Ｉ Ｉ ｝ ２．２ 斜坡稳定分析的简化方法 然后，通过整体对圆心的力矩平衡解得安全系 数： 于是，安全系数计算公式为： ／ｌ 在极限平衡理论体系形成的过程中．出现了一 系列简化计算方法：瑞典法（Ｆｅｌｌｅｎｉｏｕｓ法）、毕肖 普简化法（Ｂｉｓｈｏｐ法）、Ｓｐｅｎｃｅｒ￣等。各种简化方法 的原理、适用范围不同，现将部分方法介绍如下。 ＝ ∑［ＡＷ（１－Ｆｕ）ｔａｎ ＋ｃ＇Ａ ］／［（．。ｓ （１＋ｔａｎａｔａｎ ， ）］ ＿ｌ—————。————————一——— ２．２．１ 瑞典法 对多余未知力，该法假定作用在土条侧向垂直 面上的 和 的合力平行于土条底面。静力平衡处 理过程如下。 首先，建立土条底面法线方向静力平衡方程， 确定△Ⅳ ： ＡＮ ＝△ （ＣＯＳＯＬ—ｒ ｓｅｃ ） （５） 解。 ３ 工程实例 ３．１ 工程概况 ∑【△ ｓｉｎ ＋△Ｑ尺ｆ『 ｌｎ：１ （１０） 使用毕肖普法计算安全系数，需要通过迭代求 然后，通过整体对圆心的力矩平衡确定安全系 数： ＾ 某岩体边坡基岩主要为三迭系嘉陵江组中厚层 状灰岩，有泥灰岩 露，该岩层厚度约为２０ｍ，表 层以强风化为主，局部有角砾灰岩和炭质灰岩，岩 性较软弱，薄层、破碎稳定性较差，其他主要为弱 ∑（一△ｒ，＋△ ｓｉｎａ＋Ｒ ＡＱ）：０ Ⅱ ｌ （６） （７）＼ 尺ｄ‘ ｎ ＝ Ｒ 风化中层灰岩，夹薄层灰岩，局部薄层灰岩有一定 坡度（约ｌｍ）使其岩层面有小的波浪状，灰岩中有 方解石脉较发育，岩层坚硬，地表裂面粗糙，附黄 色铁锰质薄膜及白色钙质薄膜。此处边坡最大高度 约为６０ｍ，坡比为１：０．７５，坡角大于岩层倾角，容 易导致顺层滑动。计算横剖面的基岩自上到下依次 是灰岩、角砾岩、泥灰岩和灰岩，各参数见图２、 表１和表２。 式中， 。为水平地震力和圆心的垂直距离；，ｖ 为土条总数。 于是，安全系数计算公式为： ＿ｊ ．１ ｛［ＡＷ（ＣＯＳＯ／－Ｆ ｃ ）］－ＡＱｓｉｎａｔａｎ￣ｂ ＋ｃ Ａｘｓｅｃａ｝ Ｊ Ｌ—————ｒ————————————一 ∑【△ ｎｏＬ＋ＡＱＲｄ］ ｎ＝ｌ （８） Ｊ ２－２＿２ 毕肖普简化法 对多余未知力，该法假定Ｘ＝Ｏ或 ＝０，即土条 两侧作用力均为水平。静力平衡处理过程如下： 首先，建立垂直方向静力平衡方程解得Ⅳ （参 见图１）： ＡＮｃｏｓａ＋ＡＴｓｉｎｏ￣＝ＡＷ （９） 图２ 边坡横剖面图 表１ 岩体力学参数 项 目 Ｃ（ｋＰａ） （。） ｙ（ｋＰａ） 灰岩 角砾岩 ８００ ８０ ５２ ３６ ２７ ２６ 泥灰岩 １Ｏ０ ３８ ２７．１ 灰岩／角砾岩交界面 角砾岩／泥灰岩交界面 ３０ ３Ｏ ２６ ２６ ２６ ２６ 灰岩／泥灰岩交界面 排水孔带 ５０ ３０ ３Ｏ ２６ ２７ １ ２７ 图１ 斜坡稳定性分析简化方法 ＯＲ￣ＳＴＡＮＤ矗ＲＤＩＺＡＴ ｏＮ ｌ ＨＡＬＦ ｏＦ；Ｆｅｂ ／Ｍａ ，２◇ｌ０（ ｏ－２ ４，２１６） 表２ 岩体渗透系数 项 目 （ｍ／ｓ） 灰岩 ２ｅ－７ 角砾岩 ８ｅ－５ 泥灰岩 ５ｅ－７ 灰岩，角砾岩交界面 ２ｅ－４ 角砾岩／泥灰岩交界面 ２ｅ－４ 灰岩，泥灰岩交界面 １ｅ－４ ３．２ 边坡稳定性计算分析 图４ 渗流计算边界条件和有限元网格 边坡稳定性分析没有降雨工况，Ｂｉｓｈｏｐ￣：和 Ｊａｎｂｕ法稳定性安全系数分别是１．０８９和１．０５２，滑动 面分别见图３。 ｂ）Ｊａｎｂｕ法 图５ 最危险滑动面和压力水头等势线及稳定系数 目前关于渗流引起边坡稳定性安全系数下降的 ｂ）Ｊａｎｂｕ纭 研究．比较早的是舍德葛伦对无粘性土的无限坡计 图３ 最危险滑动面及稳定系数 算分析。对比各力的影响程度得出的抗滑安全系数 因本工程灰岩渗透系数很小，降雨和地表融雪 见表３。对无粘性土饱和渗流引起边坡稳定性安全 等大多情况下都满足坡面滴水（流水）要求，因此采 系数下降近５０％。而对类似本文岩体边坡，岩体渗 用有限元法计算降雨Ｔ况边坡渗流边界坡面时选零 透系数极小，雨水可沿坡面流入，而且坡脚无岩层 渗透压边界条件．最下面水平边界采用零流量边 面可泄水，降雨引起边坡稳定性安全系数下降近 界，右侧采用总水头边界，左侧采用零流量边界和 ８０％。对此类岩体边坡护坡要特别注意排水问题。 总水头边界，如图４所示。图中数字为总水头边界 表３ 无粘性土土坡的稳定性分析（Ｃｅｄｅｒｇｒｅｎ，１９７７） 情况的水头大小．共划分了４ ９６８个单元，２ ４５９个 情况 于坡 干坡加地震 渗流饱和 饱和加地震 节点。降雨Ｔ况计算结果为：Ｂｉｓｈｏｐ法和Ｊａｎｂｕ法稳 定性安全系数分别是０．２３３和０．２４０，滑动面和压力 安全系数 ｌ Ｏ．７ ０．５ Ｏ．２５ 水头等势线云图分别如图５所示。 ＴＲ ＡＮｓｐ０ＲＴ ｓＴＡ １）ＡＲＤｌｚ ｏＮ．１ＨＡＬＦ Ｆｅｂ朋 ２０１０（Ｎｏ．２１ ｌ６） 内涝区蜿蜒型河段中桥孔径 设计 计算实例 何思慧 （云浮市公路勘察规划设计院，广东云浮５２７３００） 摘要：通过对桥址河段特征及流域水文资料的查勘和统计，结合工业园区规划建设情况．计算出拟建大涌河中桥的设计 孔径，并对结果作综合校核，从而合理确定桥孔方案，对同类项目有一定的借鉴价值。 关键词：水文；流量；暴雨强度：孔径设计 中图分类号：Ｕ４４２。３４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０ｌ０）０２／Ｏ３—０１８６—０３ ＤｏＩ：１０．３８６９￣．１００２—４７８６．２０１０．０２／０３．０３９ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｂｒｉｄｇｅ Ａｐｅｒｔｕｒｅ ａｔ Ｗｉｎｄｉｎｇ Ｒｅａｃｈ ｉｎ Ｉｎｌａｎｄ Ｉｎｕｎｄａｔｉｏｎ Ａｒｅａ ＨＥ Ｓｉ—ｈｕｉ （Ｙｕｎｆｕ Ｃｉｔｙ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｓｕｒｖｅｙ，Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｙｕｎｆｕ ５２７３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｕｎｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｅａｃｈ ｌｏｃａｔｅｄ ａｔ ｂｒｉｄｇｅ ｓｉｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｙ— ｄｒｏｇｒａｐｈｉｃ ｄａｔａ ｏｆ ｄｒａｉｎａｇｅ ａｒｅａ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐａｒｋ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｏｎ Ｄａｙｏｎｇ Ｒｉｖｅｒ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｈｅｃｋｅｄ ｓｙｎｔｈｅｔｉ． ｃａｌｌｙ，ｔｈｕｓ ｔｈｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｔｏ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ；ｆｌｕｘ；ｓｔｏｒｍ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ；ａｐｅｒｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ４ 结语 ｌ２． 综合以上分析，本文的创新点有： ａ）首次研究了渗透系数极小的灰岩作为坡面的 ［３］李焯芬，等．港渝两地滑坡灾害的对比研究ｆＪ１． 岩土力学与＿丁程学报，２０００，（４）：４９３—４９８． 岩体边坡在降雨情况下的稳定性特征，并提出了在 降雨情况下该类边坡的稳定性规律： ｂ）首次得出了降雨引起边坡稳定性安全系数下 降可达８０％的研究结论。 参考文献 ［１］林孝松，郭跃．滑坡与降雨的耦合关系研究ｆＪＪ． 灾害学，２００５，（１１）：１６７５一ｌ６８０． ［４】吴宏伟，陈守义．雨水人渗对非饱和土坡稳定 性影响的参数研究［Ｊ］．岩土力学．１９９９，２０（１）：１一 ｌ４． ［５］高润德，彭良泉，王钊．雨水入渗作用下非饱 和土边坡的稳定性分析【Ｊ】．人民长江，２００１， （１１）：２５—２７． 作者简介：陈记（１９７６一），男，工程师，硕士，专业为岩土 ［２］陈守义．考虑人渗和蒸发影响的土坡稳定性分 析方法ｆＪＪ．岩土力学与工程学报，１９９７，１８（２）：８一 工程，主要从事高速公路的建设管理工作。 收稿日期：２００９—０５～２１ 墨◇Ｎ・ｉ ＨｌＡｌ
