地表水及自然因素对边坡稳定性的影响

1）岩土体性质

岩土体性质主要是指岩土体的物理力学性质，不同类型的岩石，其性质不同，对边坡稳定性的影响也不同。

通常岩石的强度是较高的，但当其所含软弱矿物（云母、蒙脱石、高岭石、绿泥石及滑石等）含量较高时，其强度将会降低。因此，在砂泥（页）岩互层、灰岩与页岩互层等含有软岩（页岩、泥岩、泥灰岩、千枚岩及风化凝灰岩等）的地层中，常发生沿砂泥（页）岩界面、灰岩与页岩界面等软弱界面滑动的滑坡。例如，三峡库区发育的巨型、大型基岩顺层滑坡中，绝大部分就发育在侏罗系砂泥岩层、三叠系巴东组泥岩、泥灰岩、粉砂岩互层的地层中。

在坚硬岩体（灰岩、砂岩、花岗岩等）形成的高陡边坡中，竖直结构面发育，则易发生崩塌。

土质边坡的稳定性与土体的渗透性有密切关系。土体的渗透性越好，入渗的降雨越容易到达滑面，对边坡稳定性的影响越大。

2）岩土体结构

赋存于一定的地质环境之中的岩土体，被不同级别、类型的结构面（岩层面、节理、断层、不整合面及片理等）所分割，这些结构面的性质、产状、密度及规模等均对岩土体的稳定性有重要影响。

通常边坡内的软弱结构面与边坡坡向近于一致，且软弱结构面倾角小于坡角时，容易发生滑坡，如图4.15（a）所示；边坡内的软弱结构面与边坡坡向近于一致，且软弱结构面倾角大于坡角时，边坡稳定，如图4.15（b）所示；边坡内的软弱结构面与边坡坡向相反，此类边坡最为稳定，发生滑坡的可能性很小，但有时会发生崩塌，如图4.15（c）所示。

3）地表水

图4.15　边坡稳定性与软弱结构面关系

地表水对边坡稳定性的影响，主要以河流的深切与侧蚀作用的影响最为显著。侵蚀基准面的降低，或新构造运动导致的区域性抬升，所产生的河流底蚀作用将使岸坡变得高陡，并不断切露倾向河道的软弱结构面，使边坡的稳定性降低。类似地，河流弯道处的离心力及科里奥利力的作用，所产生的河流侧蚀作用将使河流凹岸变陡，一旦倾向河道的软弱结构面被切露，边坡失稳的可能性将增大。

4）地下水

地下水对边坡稳定性的影响十分显著，主要表现在以下方面：

（1）软化作用

软化作用主要表现为岩体遇水后其强度降低的作用。当边坡岩体中含有较多的亲水性强或易溶矿物时，浸水后岩体容易软化、泥化，使其抗剪强度减小，导致边坡稳定性降低。一般黏土岩、泥质胶结的砂岩、泥灰岩等具有较强的软化性。

（2）静水压力作用

边坡体内影响边坡稳定性的静水压力主要有以下两类（见图4.16）：

①边坡内陡倾裂隙中充水形成的静水压力

强降雨或库水位变化等原因引起的地下水位上升，使边坡内陡倾裂隙充水，则裂隙面将受到静水压力作用，从而增大边坡岩体向临空面的下滑动力，降低边坡的稳定性。陡倾裂隙内水柱高度越高，所形成的静水压力就越大，对边坡稳定性的影响越大。

②滑动面处充水形成的静水压力

在滑动面被地下水浸没的条件下，滑体底部将受到静水压力作用，降低滑动面上的有效应力，从而减小其抗剪强度，使边坡的稳定性降低。滑动面之上地下水位越高，所形成的静水压力就越大，对边坡稳定性的影响越大。

图4.16　边坡体内的静水压力作用

（3）动水压力作用

边坡岩土体为透水介质时，由于水力梯度的作用，地下水在边坡体内发生渗流，将对边坡产生方向与渗流方向一致的动水压力作用，使边坡稳定性降低。水力梯度越大，动水压力就越大，对边坡稳定性的影响就越显著。因此，库水位的迅速下降将产生较大水力梯度，导致滑坡发生。(www.xing528.com)

1982年7月17日，重庆市云阳县长江北岸的鸡扒子滑坡复活，就是地下水作用导致滑坡发生的典型案例。1982年7月中旬，云阳地区连降暴雨，7月16—23日降雨量为473.0 mm，从降雨开始至滑坡剧滑时的46 h内降雨量为331.3mm，其间最大时降雨量达38.8mm。一方面，降雨入渗滑体，使滑面饱水，强度降低；另一方面，降雨入渗使地下水位较枯水期升高了10~30 m，平均水力梯度达到0.19，形成了较高的静水压力与动水压力。这两方面作用使坡体稳定性显著降低导致滑坡复活。

前文已述及土体渗透性及地下水对边坡稳定性均有重要影响，现对一沿岩土接触面滑动的堆积层滑坡模型（见图4.17）进行的8种条件下（表4.12，试验M5，M6，M7，M8土体的渗透系数总体较试验M1，M2，M3，M4的大）的降雨入渗数值模拟试验的分析成果，进一步说明土体渗透性及降雨强度对堆积层滑坡稳定性影响。研究成果表明（见图4.18—图4.20）：

①堆积层滑坡的稳定性与土体的渗透性有密切关系，在降雨后的短期内，土体渗透性越好，滑面孔隙水压力升高越明显，滑坡的稳定性降低程度越大。

②降雨期间，埋深较浅的滑面，入渗雨水能够较快到达，对滑坡稳定性的影响较大。

③在相同的降雨时间内，降雨强度越大，滑坡稳定性降低速率越快。

④降雨强度影响着滑坡发生的滞后性，在降雨总量一定的条件下，若降雨强度较大，雨停后，滑坡稳定性继续下降的程度较大。

⑤降雨总量控制着滑坡的最终稳定性，在降雨总量一定的条件下，尽管降雨强度不同，雨停后经过一段时间，滑坡稳定性系数均将趋于相近。

图4.17　滑坡剖面模型

表4.12　降雨入渗模拟试验基本参数

续表

图4.18　试验M3滑面孔隙水压力与滑坡稳定性随时间变化曲线

图4.19　试验M7滑面孔隙水压力与滑坡稳定性随时间变化曲线

图4.20　滑坡稳定性随时间变化曲线

5）地震

地震波传播的过程中，地震力的作用会使边坡的稳定性受到影响。该影响表现为变形累积效应和失稳触发效应。

变形累积效应是指频繁的小震使边坡岩体结构不断松动，造成结构面产生累积错动，最终导致边坡失去稳定。

图4.21　大光包滑坡航片图

失稳触发效应的表现形式较多，一般与强震有关。例如，2008年5月12日，四川汶川8.0级地震，触发的地质灾害和各类崩塌滑坡总数在5万处以上，其中触发的位于绵竹市安县的大光包滑坡（见图4.21）的体积达7.42亿m3，是世界范围内近100年来罕见的巨型滑坡之一。黄润秋等通过对大光包滑坡形成机制的研究表明，在强震过程中，靠近发震断层的强烈垂向地震动，导致坡体沿相对软弱的层间错动带分离，并产生垂向振冲或夯击效应，导致层间错动带进一步碎裂化，使滑带的摩阻力降低，同时，碎裂过程中伴随的扩容效应，使地下水强力挤入扩容空间，导致孔隙水压力激增，滑带抗剪强度急剧降低，从而促使滑坡骤然启动，产生高速滑动。