地下水对边坡稳定性的影响

2026/1/15 5:36:13

时,会大量吸收腐殖酸及高压CO2,其腐蚀性得到提升,这种水溶液进入包气带底部及饱水带后,便开始发生化学作用,这种作用将涉及岩土体几乎所有矿物。地下水的化学作用在一定程度上会使斜坡岩土体强度衰减,结构面c、φ值降低,甚至会使有节理的岩体逐渐碎裂变得松散,这也会使坡体中的有效空隙度增大,贮水和导水能力增强,地下水径流交替及渗透潜蚀加剧,对边坡稳定性产生不利的影响。 3.4 力学作用

边坡中的地下水以多种方式影响边坡的稳定性,地下水压力是其中的一个主要方面。因为地下水压力改变边坡岩土体的应力状态和力学形状,并可急速的变化,导致边坡稳定性明显的降低,以至成为边坡破坏起主导作用的触发因素。地下水压力指地下水对岩土体的力学作用的总称,它主要通过地下水静水压力和动水压力对岩土体作用。

3.4.1 静水压力

地下水静水压力是孔隙水压力、裂隙水压力及浮托力的总称。考虑到边坡岩土体中赋存地下水的条件和地下水作用特点,亦可统称这类静水压力为空隙水压力或广义孔隙水压力,它是岩土体的孔隙、裂隙和空洞中的地下水静力传递自重应力作用于岩土体上的力。根据静水压力原理,一般说来,任一给定断面单位面积上所承受的静水压力P为

P=γw·h (1)

γw—水的容重 h—该断面平均水头高度力的方向与作用面垂直,属于面力。

由有效应力原理,地下水静水压力通过减小岩土体的有效应力而

降低岩土体的强度,减小变形体潜在滑动面上的正应力,降低抗滑力。在裂隙岩体中的静水压力的“水楔”作用,可使裂隙产生扩容变形,使边坡发生渐进性破坏。

3.4.2 动水压力

动水压力是指地下水的水力梯度使地下水在运动过程中受到岩土颗粒或隙壁阻碍而施加于岩土体上的力,亦即渗透力,它反映了地下水渗流过程中总水头损失的那一部分空隙水压力转化为作用在水流方向上的力。任意给定范围单位体积渗透水流作用于岩土体的动水压力(渗透力)

PW =γw·i ( i水力梯度),它是一种体积力,力的方向与渗流主方向一致。计算某一条块所受渗透力为

P=γw·i ·Vi (2)

vi—条件单位宽度岩土体的水下体积即浸水面积动水压力主要是沿边坡临空面产生推力而增加了下滑力,使稳定系数减小。另外,边坡中某些土体、岩体破碎带及软弱夹层等,在动水压力很大时,岩土体的细粒物质产生移动,甚至被携带至岩土体之外,使岩土体产生渗透变形、强度降低,而产生渗透破坏。

对于透水性较好的边坡,一般当岩土体透水性相对较弱,潜在滑动面有地下水活动时,地下水压力作为一种面力,对边坡产生浮托力和侧面静水压力,当水位迅速上升时,静水压力急剧增大,潜在滑动面上抗剪强度减小,有效正应力大幅降低,边坡破坏。对于岩土体透

水性较好,并且有地下渗流时,地下水作为一种体力,对坡体产生浮力和渗透力。地下水位以下的岩土体受静水压力和动水压力共同作用。此时,静水压力使潜在滑动面上的有效正应力降低,动水压力沿渗流方向使下滑力增大,使边坡稳定性降低,发生变形破坏。 因此,地下水压力的改变,直接影响边坡的稳定状态。 4 结语

边坡的变形与破坏是内外多种因素综合作用的结果,通过分析表明,水对边坡稳定性的影响是显著的,它主要以地下水为主要形式影响边坡稳定性。地下水通过与岩土体之间的物理、化学、力学作用来改变边坡岩土体的性质,降低坡体强度,破坏边坡的受力平衡状态等,从而影响边坡的稳定性。因此,在边坡稳定性分析中正确合理的考虑地下水的影响至关重要。 参考文献:

[1] 包永兴等,《边坡稳定分析中主要影响因素的判别》,四川水利,1998,19(3):49~52

[2] 王乾程,《水作用下土坡稳定性分析及防治对策探讨》,西部探矿工程,2003,84(5):29~32,156-157 [3] 牟会龙,《滑坡》,地震出版社,1987

[4] 晏同珍,《水文工程地质与环境保护》,中国地质大学出版社,1994 [5] 王大纯,《水文地质学基础》,北京:地质出版社, 1995 [6] 东南大学、浙江大学、湖南大学、《苏州城建环保学院》,土力学,北京:中国建筑

出版社,2001


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