滑坡渐进破坏过程研究

赵邵华

（湖南城建职业技术学院， 湖南 湘潭 411101）

滑坡作为一种严重威胁人民生命安全以及财产安全的地质灾害，突发性强，但是大多数滑坡灾害发生之前都具有明显的征兆，例如裂缝的扩展和增多，位移的不断增大以及坡体的局部破坏，为灾害的防护和治理提供参考。事实上，滑坡的整体失稳破坏并非瞬时发生的，而是坡体局部破坏后应力转移调整，破裂面逐渐扩大最终贯通整个滑动面的渐进破坏过程，滑坡也往往经历了萌芽、孕育、发展和贯通四个阶段。

滑坡的发展和破坏是分为多个阶段的，根据大量的现场资料、观测成果、相关的岩土力学研究成果和滑坡模型试验，可以将滑坡的发生、发展、消亡过程分为蠕滑、滑动、剧滑和趋稳4 个阶段，如图1 所示。

图1 滑坡发育阶段

(1) 蠕滑阶段，即滑坡发育的第一阶段(图1 中的AB 段)。斜坡上的岩土体在自重作用下，加之自然作用或人为扰动，坡体中结构面（如裂缝、节理等）出现应力集中，发生蠕滑变形。首先是坡顶出现拉裂缝，紧接着坡体下部开始发生缓慢移动，根据滑坡规模大小的不同，其位移速率亦差别较大。局部的蠕滑点位移较大，土体强度参数由峰值强度逐渐降为残余强度，该处坡体逐步发展为剪切变形带，应力发生转移和调整以发挥最大的抗剪强度，滑坡重新达到稳定状态，该过程持续时间较长，可达数十年或上百年，作用因素主要为重力作用。

(2) 滑动阶段，即滑坡发育的第二阶段(图1 中的BC 段)。在降雨等各种外部因素的作用下，滑坡发生明显的变形，位移呈匀速或缓慢增大后出现明显的张拉裂缝，前缘出现明显鼓胀裂缝，宏观上出现滑坡的总体轮廓，破裂区逐渐扩大，滑裂面土体残余强度值所占比重扩大，抗剪强度降低。

(3) 剧滑阶段，即滑坡发育的第三阶段(图1 中的CD 段)。随着变形的进一步增大，变形速率明显增大，破裂面基本贯通，滑动面上的土体强度趋于残余强度，岩土体处于快速位移阶段，最终导致滑坡的发生。该阶段是滑坡变形速率最快，发育特征最为明显的阶段，对于滑坡的预测和预防具有重要的参考价值。

(4) 趋稳阶段，滑坡剧烈滑动并产生巨大的冲击力之后，能量释放完成，位移速率减慢，滑带在压密作用下排水固结，抗剪强度增大，滑坡逐步向稳定方向转化，直至达到新的稳定状态。

1936 年Terzaghi 最先提出土体的渐进破坏理论，他发现造成边坡渐进累积破坏的原因是土体的应变软化效应，其本质是土体由初始强度状态向塑性状态的流动。1964 年Skemptom 将边坡渐进破坏的概念用于边坡的稳定性分析，通过对超固结粘土边坡的稳定性研究发现，沿边坡滑面各点土体强度并非同时发挥作用，只有当其中某一点的剪应力增加到土体的峰值剪应力时该点发生破坏，抗剪强度下降，当剪切应变再增加到一定数值时，抗剪强度又趋于稳定。

边坡的渐进破坏过程如图2 所示。由于降雨或坡脚开挖等自然或人工作用导致坡脚位置点1 出现应力集中，承受的剪切应力超过抗剪强度，土体强度参数由峰值强度逐渐衰减至残余强度。根据潘家铮极大极小值原理，滑面上的应力可以自行调整、转移以便发挥最大的抗剪强度，由于点1 强度参数减小，多余的剪应力转移至点2 承担，继而导致点2 出现应力集中并向残余强度过渡，进而引起点3逐渐由峰值强度向残余强度过渡。随着时间的增加，不断重复这一应力调整、转移、重新分配的过程，破裂区不断增大，滑带不断扩展最终形成贯通的滑动面，滑坡发生整体破坏。

图2 滑坡渐进破坏示意图

滑坡的成因机制是滑坡预防和治理的基础，不同的孕育环境对滑坡的成因和演化过程有重要影响。根据滑体受力状态的不同，可将滑坡分为三类，即牵引式滑坡、推移式滑坡和复合式滑坡，这三种滑坡的特性有待于进一步探讨。