堆积层滑坡变形强度参数弱化效应规律研究

徐鹏飞　贺可强　孙丽伟　郭栋　罗会来

摘要：水对岩土体的弱化效应必然会引起坡体强度变形参数（c、φ、E和μ）的变化，这些参数的变化直接决定了边坡演化发展的变形特点与稳定性。本文首先分析了水对不同类别岩土体强度参数参数c、φ值的弱化规律；并分析了水对边坡分阶段演化的作用机理，进一步探讨不同阶段坡体强度变形参数的取值问题。

关键词：堆积层滑坡 水 弱化效应强度变形参数 参数取值

1 引言

在堆积层滑坡的失稳中，绝大多数是由降雨或库水位的变化而引起的[1]，其中水对坡体强度变形参数的弱化作用是边坡失稳的主要原因。坡体强度变形参数的构成主要有四个粘聚力c、内摩擦角φ、变形模量E与泊松比μ，它们左右着边坡稳定性与变形的发展。为此，本文主要研究水对强度变形参数的弱化规律，并确定参数分阶段取值的原则，为有效地进行边坡的稳定性评价与防治提供保障。

2 水对强度参数的弱化规律

2.1不同土体的强度参数随含水率变化特点

3 水在边坡分阶段演化中的作用

3.1 边坡分阶段演化的本质

滑坡是分阶段渐进破坏的过程，包括弹性变形、塑性蠕滑、加速下滑、稳定四个阶段。边坡的分阶段演化内在本质是材料属性的弱化，初期材料属性近似弹性，随着外界条件的改变势必导致坡体材料本质属性发生变化，材料的本质属性的改变主要是指材料的强度变形参数的改变。

3.2 水在边坡演化过程中的作用

边坡初期，水的入渗冲刷及侵蚀会对坡体原结构造成破坏。弹性阶段，水只对坡面进行弱化，并在雨水或库水的冲刷下形成微小表面裂隙，随着降雨作用频繁，水顺着表层微小裂隙逐步向坡体纵深入渗，造成破体内材料发生弱化，局部强度降低，当强度低于初始应力值时，发生破坏出现局部塑，随着塑性的发展边坡脱离弹性进入塑性阶段，同时坡面径流带走坡面的土颗粒，裂隙进一步发育，水与裂隙相互促进导致坡体材料不断弱化，进而边坡的稳定性也被其左右。

4 堆积层滑坡不同演化阶段参数的取值

滑坡演化过程中参数强度值不是一味的弱化还会再生[4]，且参数的合理取值关系到评价结果的准确性。一般采用峰值强度计算的安全系数过高，残余强度时过低，实际边坡必然是滑面上部分破坏，降为残余强度，其它区段仍具峰值强度，且残余强度也参与抗剪。通过路新景[5]的研究可以得到启示：边坡不同演化阶段的强度参数与其应变软化曲线也存在相关性，有必要以此来讨论不同演化阶段参数的取值问题。

4.1 岩土体的应力-应变曲线特点

岩土体的应力-应变曲线，一般分为硬化与软化两类，硬化是剪切阻力随应变或剪切位移增加而增大的特征，图4b，软化则是有明显的峰值强度跟残余强度，如图4a所示。

4.2 不同演化阶段取值研究

弹性变形阶段：坡体内无塑性区，坡体强度未达到峰值强度，对应图4a中ab段，此时评价边坡的稳定性时参数的取值可以采用峰值强度。

塑性蠕滑阶段：实际边坡所处的阶段，对应图4a中bc段，此时一般塑性区未贯通区域仍采用峰值强度，塑性区部位视是否满足强度再生的条件判断是否采取残余强度。分析表明，出现局部塑性后，坡体内的应力发生重分布在上覆坡体自重应力及外界挤压应力作用下，岩土体密实度及含水率等得到改善，土体强度得以再生。参数取值时，现场原位试验相对最有效，但成本过高且受实验条件影响，经验估算与参数反算受人为因素左右，若滑坡为重点设防，建议以现场试验研究为主，以经验计算与参数反算为辅，若为一般设防，则以经验计算与参数反算为主，现场试验为辅，三者结合，再以峰值与残余强度为上下限修正筛选确定参数取值。而变形参数应用弹塑性力学中“邓肯张”模型均可由强度参数求得。

5 结论

1、随着含水率的增加强度参数值普遍减小且不同土体表现出不同弱化性质。c比φ敏感且c值前期敏感度大于后期，而φ值相反，可以用强度参数随含水率变化曲线的斜率来表征参数的敏感性。

2、探明了边坡分阶段演化的实质是坡体强度的降低，并由坡体的材料属性决定，探讨了水在边坡分阶段演化中的作用机理。

3、边坡的不同演化阶段与岩土体应变软化曲线有一定相关性，结合强度再生现象，首次提出参数的分阶段取值观点，并对不同阶段的取值给出建议。

参考文献

[1] 蔡耀军,崔政权等. 水库诱发岸坡变形失稳的机理[J]. 第六次全国岩石力学与工程学术大会论文集,中国武汉2000.10

[2] 党靖，胡李俐等. 含水量及其天然密度对土体抗剪参数的影响研究[J].中国西部科技，2007，pp14-15

[3] 张友谊. 不同降雨条件下峡口滑坡稳定性研究. 2007,07

[4] 任光明,聂德新等. 滑带土结构强度再生研究[J].地质灾害与环境保护，1996,7(3)

[5] 路新景,王思敬等. 岩石力学基本理论中变形参数的分段性讨论[J].人民黄河,Vo1.33 No.5 May 2011

作者简介：

徐鹏飞（1986-），男，山东泰安人。青岛理工大学研究生，从事岩土与环境问题的研究。