陳芳芳

摘 要：現(xiàn)如今，國民經濟顯著提高，為各個行業(yè)提供了新的發(fā)展機遇，但對生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞，極端天氣出現(xiàn)次數(shù)越來越多，對人們的日常生活和工作產生嚴重的影響，并導致近年來各個地區(qū)雨季時間逐漸增長，土質邊坡的穩(wěn)定性降低而出現(xiàn)滑坡。故筆者圍繞土質邊坡穩(wěn)定性進行研究，重點闡述了雨水滲透對土質邊坡穩(wěn)定性的影響，并簡單論述了邊坡穩(wěn)定性計算方法，希望對有關部門有所幫助，使其能夠針對性制定應急措施，避免各種安全事故的發(fā)生。

關鍵詞：雨水滲透;土質;邊坡穩(wěn)定性

中圖分類號：U416.1+4 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：1003-5168（2022）6-0057-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.06.013

Analysis of the Influence of Rainwater Infiltration on the Stability of Soil Slope

CHEN Fangfang

（Jiangxi University of Technology， Nanchang 330098，China）

Abstract： Nowadays， the national economy has improved significantly， providing new development opportunities for various industries， but it has destroyed the ecological environment and caused more and more extreme weather， which has a serious impact on people's daily life and work， in recent years， the time of rainy season in various areas gradually increased， reducing the stability of soil slope， and landslide occurred. Therefore， the anthor studies the stability of soil slope， focuses on the influence of rainwater infiltration on the stability of Soil Slope， and simply discusses the calculation of slope stability， hoping to be helpful to the relevant departments， so that it can be targeted to formulate emergency measures to avoid the emergence of various safety accidents.

Keywords： rainwater infiltration; soil quality; slope stability

0 引言

雨季時，土質邊坡穩(wěn)定性會伴隨著雨水的滲透而下降，增加滑坡現(xiàn)象出現(xiàn)的概率，進而給農田、道路等帶來危害，影響當?shù)亟洕l(fā)展。基于此，相關部門應利用當前先進技術，查找有關資料，全方位分析雨水滲透對邊坡穩(wěn)定性的影響，避免造成較大的經濟損失。

1 雨水滲透對土質邊坡的影響

1.1 雨水滲透對不同土質邊坡的影響

1.1.1 黏土邊坡。近幾年來，伴隨著公路建設事業(yè)的快速發(fā)展，山區(qū)公路交通安全隱患凸顯，我國山區(qū)農村公路量多面廣，且存在較多邊坡，若相關部門沒能采取相應的預防措施，隨著土質邊坡的穩(wěn)定性降低，將出現(xiàn)大面積滑坡現(xiàn)象，尤其是黏土邊坡應根據(jù)實際情況，采取科學有效的預防措施，因為雨水滲透或土壤干裂均是影響?zhàn)ね吝吰路€(wěn)定性的主要因素。正常情況下，黏土常常處于硬塑狀態(tài)，此狀態(tài)下土質中各個顆粒之間存在較大的黏聚力，促使黏土邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，具有較高的抗剪強度。在雨季時，經過雨水長時間滲透，黏土顆粒之間的黏聚力會逐漸降低，土質發(fā)生改變，使其原有的硬塑狀態(tài)向流塑狀態(tài)轉變，極大地降低了其抗剪強度，從而出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。其實由于黏土的特殊性，雨水無法滲透到土質內部，只是將其表面狀態(tài)改變。因此雨水滲透對黏性土壤影響較小，而若土質出現(xiàn)嚴重干裂現(xiàn)象，則會增加滑坡現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。

1.1.2 砂土邊坡。正常情況下，由于砂土邊坡的特殊性，促使邊坡長期處于干燥狀態(tài)，其穩(wěn)定性與土體之間內摩擦角息息相關。雨季時，在雨水滲透的影響下，砂土顆粒之間縫隙愈加減少，其內摩擦角顯著下降，導致其邊坡穩(wěn)定性不斷降低，而造成這一現(xiàn)象主要原因是由于土質內部空隙水減少。有關調查顯示，對于砂土邊坡來說，在雨水滲透作用下會出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，但在滑坡一段距離后會停止，之后當空隙水的含量再次提高時，會再次出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，以此類推。與其他類型土質邊坡相比，雨水滲透對砂土邊坡穩(wěn)定性影響較小，對附近居民的影響較小，可提前制定的相應的應急措施，避免出現(xiàn)人員傷亡現(xiàn)象[1]。

1.1.3 粉質土邊坡。與其他土質邊坡不同的是，粉質土結構存在較強的特殊性，其可以分成幾個不同種類的土質，如透水砂層、黏性隔水層等，其中透水砂層出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象的次數(shù)最多，主要是由于此種類型土質穩(wěn)定性較低，極易受到外界因素的影響。有關調查顯示，粉質土邊坡非常容易受到破壞，由于其具有較高的透水性，在雨水滲透作用下，內摩擦角會降低，但與砂土邊坡不同的是，由于其土質具有較高的內聚力，不會在雨水的滲透作用下發(fā)生滑動現(xiàn)象。粉質土邊坡經過長時間雨水滲透，改變其內部原有機構，其抗剪強度也會受到影響，當邊坡中某一部位承受的壓力大于土層的抗剪強度時，土質穩(wěn)定性將會降低。

1.1.4 斜坡含水巖土體。正常情況下，斜坡含水巖土體處于不飽和狀態(tài)，若平均每天降水量較高，雨水滲透程度較高，并且邊坡表面長時間被雨水沖刷，將會導致斜坡含水巖土體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，極易出現(xiàn)滑坡或者塌方現(xiàn)象。而造成這一現(xiàn)象的主要因素包括三個方面，具體為：一是邊坡內部內聚力降低，在下雨過程中，雨水會滲透到邊坡內部，快速增加顆粒之間的水分，提高其孔隙水壓力，水飽和程度也會顯著提升，降低其抗剪程度，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài);二是邊坡內部出現(xiàn)地下水滲流情況，若大量的雨水滲透到土質邊坡內部，斜坡含水巖土體內部產生靜水壓力和動水壓力，其中靜水壓力會導致土質長期處于浸泡狀態(tài)，促使土壤被軟化，降低其抗剪程度;三是邊坡表面的沖刷作用，若近階段降水量顯著提升，大面積雨水不能滲入地下而在邊坡表形成層流，長時間沖刷邊坡，使其受到嚴重的破壞，導致斜坡含水巖處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

1.2 雨水滲透時間對土質邊坡的影響

當前，科學技術水平顯著提升，對土質邊坡穩(wěn)定性的研究逐漸深入，在實際工作過程中，相關工作人員可以利用當前先進技術和先進的設備，系統(tǒng)化研究影響土質邊坡穩(wěn)定性的主要原因，充分保證研究結果的準確性，進而為公路修建、邊坡維護等工作提供便利，確保各項工作的有效性，減少各項不必要的資金投入。根據(jù)研究，影響土質邊坡穩(wěn)定性的因素較多，其中主要影響因素為雨水滲透，隨著降水時間的增加，雨水滲透時間延長，對土質邊坡產生的影響逐漸增強，導致表層土自身重力增加，極大降低抗剪強度[2]。

雨水滲透時間不斷增加，土質含水量超出承受能力，將會出現(xiàn)大面積土質滑坡現(xiàn)象，而若不能及時制定相應的預防措施，將會造成不可估量的后果。雨季時，面對長時間降水，降雨量顯著提升，越來越多的雨水滲透到土質中，也會對下臥隔水層土體產生影響。土質邊坡內部，下臥隔水層土體存在較強的特殊性，若雨水滲透時間較長，將會改變邊坡原有結構，使其處于松動狀態(tài)，促使土質邊坡形成排水梯度，雨水隨著隔水層向下流，從而導致土質邊坡內部土壤被軟化，降低土質邊坡的穩(wěn)定性，威脅人們的生命財產安全。而當土質邊坡遇到暴風雨氣候，短時間內降水量較大，雨水滲透土質邊坡的程度顯著增強，土體中砂粒之間的水分不斷增多，并且短時間內容不能將其全部排出，降低砂粒之間的結合力，進而降低土質邊坡的穩(wěn)定性。

1.3 雨水滲透影響邊坡穩(wěn)定的原理

現(xiàn)階段，邊坡穩(wěn)定性不僅影響人們經濟效益，還會對公路建設工作產生影響，制約城市和鄉(xiāng)村發(fā)展速度?；诖耍嚓P部門為了有效提高邊坡的穩(wěn)定性，利用先進技術，制定較為完善的實施方案，要求工作人員能夠按照有關制度開展各項工作。但在實際工作中，大多工作人員不了解影響邊坡穩(wěn)定性的具體因素，以及產生影響的具體原因，導致工作中存在較大的問題，不利于各項工作順利開展，達不到預期工作效果。為了有效改變這一現(xiàn)狀，應結合現(xiàn)有資源，不斷加深對各個影響因素的研究力度，尤其是雨水滲透，掌握其規(guī)律以便制定可行性較高的預防措施，避免滑坡現(xiàn)象的出現(xiàn)。

實際研究過程中，通過借助非飽和土力學理論，發(fā)現(xiàn)雨水滲透影響邊坡穩(wěn)定性主要作用機理為：當雨水不斷滲透到土質邊坡內部，會增加非飽和區(qū)上部的水量，導致土質邊坡基質吸力下降，而降低其抗剪程度。另外，當土質邊坡受到雨水滲透時，其非飽和區(qū)在到達飽和過程中，起點為坡頂。當土質邊坡表面出現(xiàn)飽和現(xiàn)象時，雨水會停止向內部滲透，但會增加滲透范圍，逐漸滲透整個土質邊坡，降低其穩(wěn)定性，存在較大的安全風險。同時，當雨水滲透達到飽和頂點，會出現(xiàn)暫態(tài)水壓力現(xiàn)象，嚴重破壞土質邊坡本身的穩(wěn)定性。

簡單來說，雨水滲透影響邊坡穩(wěn)定的主要原理為：當某一地區(qū)長時間處于降雨天氣時，土質邊坡表面會遭到雨水滲透，其基質吸力會伴隨滲透時間的增長而降低，由于基質吸力與抗剪強度密切相關，導致土質邊坡抗剪強度也會顯著下降，極大降低其穩(wěn)定性。由此可以得出，降雨時間越長或者雨水滲透程度越高，當超出土質邊坡的承受范圍，將會極大增加滑坡現(xiàn)象出現(xiàn)的概率[3]。

1.4 案例分析

當降雨結束之后，雨水會通過多種方式滲透到土質邊坡內部，降低其穩(wěn)定性。對于不同類型土質邊坡，以及不同滲透時間，對土質邊坡穩(wěn)定性影響存在較大的差別。為了更加充分了解雨水滲透對土質邊坡穩(wěn)定性的影響，以某滑體事故進行系統(tǒng)性分析，筆者借助二維有效單元法，在特定條件下，分析土質邊坡經過一段時間雨水滲透，其整體結構、應力等變化情況。土質邊坡基本情況為滑坡總體長度為90 m左右，平均寬度為25 m，厚度為7 m，面積約為2 300 m2，高差為25 m，滑坡方向為120°，最厚處為15 m，下部緩坡平均為15°。邊坡各種材料力學性質根據(jù)試驗及巖土工程地質經驗類比數(shù)據(jù)確認，滑坡體組成材料計算參數(shù)如表1所示。

經計算可得：①土質邊坡整體經過雨水滲透后，不同部位變化情況存在較大的差別，其中頂部沉降程度最大，其次是坡面、坡址受到影響最小。對于同一水平高低的邊坡，坡面結構破壞程度大于邊坡內部。當降水結束3 d后，雨水滲透情況會逐漸降低，土質邊坡內部的含水量隨之顯著降低。②當處于非飽和狀態(tài)時，土質邊坡不會受到雨水滲透的影響，主要是由于其抗剪強度較高。③當土質邊坡受到雨水滲透時，其淺層土質會受到影響，出現(xiàn)塑性破壞等現(xiàn)象。基于此，當制定相應的預防措施時，應重視土質邊坡坡面的防水，使其能夠達到預期工作效果。綜上所述，降水時間越長，雨水滲透也會越強，土質邊坡出現(xiàn)變形的概率也就越大，難以保證土質邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)中。

2 土質邊坡穩(wěn)定計算

系統(tǒng)性制定土質邊坡穩(wěn)定方案，需要確保各項數(shù)據(jù)的準確性。應用較為廣泛的計算方法為查表法和類比法，這兩種方法不需要投入較多的資金，計算流程較為簡單，可以為邊坡設計提供比較直觀的數(shù)據(jù)依據(jù)。但在應用此種方法過程中，應根據(jù)土質邊坡的具體情況，以及周圍地理條件，采用精密度較高的儀器，使其盡可能地減少誤差，確保工作的有效性[4]。

查表發(fā)和類比法兩種計算方式，具有較強的理論性，無法將其應用到所有土質邊坡計算中。針對這一現(xiàn)象，結合每個邊坡的特殊性，以及土質邊坡種類的多樣性，也可以采用計算模型的方法，應用比較廣泛的為直接法和條弧法，其中條弧法將破裂面作為弧線，直線法將破裂面作為直線。而無論應用哪一種計算方法，都會與實際存在較大的差別，造成這一現(xiàn)象的主要原因是：計算方法中所采用的數(shù)值都是特定的，但在實際生活中，每個地區(qū)的雨季每年都各不相同，導致計算結果不準確。若想有效避免這一現(xiàn)象出現(xiàn)，應根據(jù)具體情況，仔細進行測量，而不是依賴以往工作經驗。

3 提高土質邊坡穩(wěn)定性的方式

由于每個地區(qū)土質邊坡的地質大相徑庭，并且每年的降水量和雨季時間也各有不同，導致土體抗剪強度變化情況也不同。針對這一現(xiàn)象，應利用當前先進的計算方法，系統(tǒng)化了解土質邊坡的具體情況，掌握其內部結構，并借鑒當前先進技術，實現(xiàn)全方位分析，制定出科學合理的方案，達到提高土質邊坡穩(wěn)定性的目的，避免自然災害出現(xiàn)的概率。根據(jù)工程實踐研究，大多滑坡現(xiàn)象多出現(xiàn)在雨季，相關工作人員應重視雨水滲透對土質邊坡的影響。在提高邊坡穩(wěn)定性過程中，制定多元化防治措施，保證土質邊坡的穩(wěn)定性。

3.1 粉土邊坡

對于粉土邊坡來說，若想保證其長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，應根據(jù)邊坡的具體情況，了解其所處地區(qū)每年雨季時間段，以及降水量情況。有關調查結果顯示，粉土邊坡在受到雨水滲透現(xiàn)象影響之后，其結構發(fā)生改變，比較常見的為隔水下臥層。當出現(xiàn)以上現(xiàn)象之后，應利用噴錨架設在土體防水面層，此方法主要適用于具有良好透水性的下臥層?；蛘呖梢圆捎脛傂怨羌埽渲饕沁m用于下臥層不具備良好的透水性的粉土邊坡。

3.2 砂土邊坡

砂土邊坡土質具有良好的透水性，并且坡腳的含水量大于坡頂，當其受到雨水滲透后，邊坡底部將會出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。為了有效避免這一現(xiàn)象出現(xiàn)，提高砂土邊坡穩(wěn)定性，應將工作重點放到邊坡坡腳。在實際工作過程中，可以利用機械設備，將剛性骨架與坡腳相結合，此種方法不僅資金投入較小，還能提高土質邊坡的排水性，避免長時間受到雨水滲透，導致整體結構疏松。

3.3 黏土邊坡

當黏土邊坡受到雨水滲透影響之后，若想有效避免滑坡等現(xiàn)象的出現(xiàn)，使其具有較高的穩(wěn)定性，可以在其表面種植一些根深的綠色植物，不僅可以有效提高土質邊坡的美觀性，起到綠化的作用，還能快速達到預期工作目的。與其他方法相比，此種方式具有較高的經濟性，降低各種資金的投入，工作流程比較簡單，對技術人員要求較低。而若采用石砌護坡的方式，整個工作需要投入較高的資金，并且工作流程較為復雜，難以保證達到預期效果[5]。

4 結語

總而言之，由于我國地域廣闊，各個地區(qū)土質情況存在較大的差別，自然災害現(xiàn)象時有發(fā)生，尤其是滑坡，會對人們日常生活和工作帶來嚴重影響?；诖?，若想有效避免滑坡災害的出現(xiàn)，應利用當前先進科學技術，系統(tǒng)性分析影響土質邊坡穩(wěn)定性的因素，特別要重視研究雨水滲透的影響，掌握二者之間的關系，相關工作人員可以根據(jù)不同的土質邊坡，針對性制定預防方案，確保方案具有較高的可行性和合理性，促使土質邊坡長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。

參考文獻：

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[5] 董順德，孫芝玲，何玉鵬，等.氣液兩相流原理在邊坡穩(wěn)定性分析中的有效性研究[J].河北工業(yè)科技，2021，38（1）：7.