摘要：降雨往往是引起邊坡失穩的主要促發因素。本文采用極限平衡分析方法，并結合算例，討論了降雨入滲對邊坡穩定性的影響。計算結果表明，土體的初始體積含水率，降雨的強度和時間對邊坡穩定性有重要的影響。
　　關鍵詞：降雨入滲非飽和土坡邊坡穩定性
　　
　　斜坡失穩是山區常見的自然地質災害。滑坡的發生與降雨的關系密切是早為人知的事實。我國南方以及中南、西南地區廣泛分布著粘性土，這些地區的山地或人工邊坡經常在雨季發生滑坡，而且以淺層滑坡最為多見；在對基坑失穩事故的統計中，由于降雨誘發的就占很大比重。這些都表明了土體邊坡的穩定性與土體含水量的變化有很大的關系。
　　雨季邊坡容易發生淺層滑坡，是由于近地表淺層土多為非飽和粘性土，雨水入滲使其飽和度增加，基質吸力降低，而基質吸力對表部邊坡穩定性特別重要。在降雨期間，隨著含水量的增大，粘土的抗剪參數降低，從而土體本身的穩定性也降低。此外，持續降雨還可引起地下水位上升或在相對隔水層以上出現暫時性地下水。當持續降雨的歷時和強度超過某種限度時，可導致土坡失穩。
　　淺層土的物理、力學性狀因受氣象因素影響隨時都發生變化，而且滑坡常常給國民經濟和人民生命財產造成巨大的損失，加上淺層滑坡的發生常帶有突發性，且常常發生在強降雨期間。如果在臨時邊坡或基坑工程設計、施工及防護中充分利用非飽和土的性質特點，不僅可以帶來可觀的經濟效益，也可保證工程建設的安全進行。因此研究降雨入滲對非飽和土穩定性的影響具有重要的工程意義。
　　1非飽和土邊坡穩定性分析基本理論
　　在土坡穩定性分析中，目前大都采用極限平衡法進行分析。極限平衡法是根據土體沿著假設滑動面上的極限平衡條件進行，將潛在滑動面上可利用的抗剪強度除以安全系數而予以降低，使包圍在滑動面和自出表面以內的土體處于極限平衡狀態。該方法已歷經70年的應用和發展，人們在使用這類方法方面積累了相當多的經驗，使得這類方法在計算分析方面有相當的精度。同時，它能給出土坡的整體安全系數，另外，這類方法判別標準簡單、明了、直觀、使用方便，故極限平衡方法為工程界所廣泛采用。
　　用簡化Janbu法計算土坡穩定安全系數的方程如下[5]：
　　

                                               
　　
　　圖1簡化Janbu計算簡圖
　　式中Wi為條塊i重力；θi為條塊i滑動面的水平傾角，li為條塊i在滑動面上的寬度。
　　用此式計算降雨條件下土坡穩定性安全因素Fs時，土條重量Wi及抗剪強度參數ci，φi有別于一般情況。
　　Wi的取值，必須考慮由于水分入滲而引起的土的重度的增加，受降雨影響的土的重度可按下式計算：
　　
　　式中為土的干重度，為體積含水率，為水的重度。
　　ci，φi的取值應根據土條塊底的含水率或飽和度及c，φ與飽和度的相關關系確定。
　　2算例
　　某基坑工程（如圖2所示），坡角為60°，坡高8m，天然容重γ=17.3KN/m2，初始含水量ω=18.7%，初始粘聚力c=40kpa，初始內摩擦角φ=24°，滑面如圖中所示。
　　                                                     
　　                                                                     圖2邊坡計算剖面圖
　　根據一維降雨入滲的近似計算，當降雨強度R=0.0241cm/min，土體初始體積含水率θ=0.28時，邊坡穩定性系數隨降雨時間的變化如表所示：
　　
　　
　　

　  　圖3θ=0.280降雨不同時間的邊坡穩定系數
　　當降雨強度R=0.0241cm/min，土體初始體積含水率θ=0.35時，邊坡穩定性系數隨降雨時間的變化如表所示：
　　表2θ=0.35降雨不同時刻后土體邊坡穩定性系數
　　 

　　                                        圖3θ=0.35降雨不同時間的邊坡穩定系數
　　當土體初始體積含水率θ=0.28，降雨960min后，邊坡穩定性系數隨降雨強度的變化如表及圖所示：
　　

　　
　　                                                      圖3θ=0.35降雨不同時間的邊坡穩定系數
　　3結果分析
　　由上面的計算結果可以看出，該假設滑面并不是最危險滑面，我們研究的是降雨對邊坡的影響程度，并不是檢算某一個邊坡在一定的降雨條件下是否穩定，而且同一分析土層邊坡的最危險滑面是在降雨過程中不斷變化的。雖然該滑面不是最危險滑面，但不同降雨條件下的不同影響程度仍然可以從以上的計算數據中看出來。
　　降雨強度R=0.0241cm/min，土體初始體積含水率θ=0.28時，降雨24小時后，邊坡穩定性系數下降了17.22%，而土體初始體積含水率θ=0.35時，降雨24小時后，邊坡穩定性系數下降了9.01%，這表明，在同樣的設計邊坡穩定系數下，土體的初始含水率越低，降雨后土體的邊坡穩定系數下降越快，邊坡越不穩定。
　　土體的初始體積含水率θ=0.28，降雨16小時后，降雨強度為0.0241cm/min時，邊坡穩定系數下降了11.09%，降雨強度為0.0135cm/min時，邊坡穩定性系數下降了3.00%，這表明，在同樣的設計邊坡穩定系數下，降雨強度越大，降雨后土體邊坡穩定系數下降越快，邊坡越不穩定。
　　在同樣的土體初始含水率，同樣的降雨強度下，降雨時間越長，邊坡穩定系數越小，在該算例假設的滑面條件下，降雨剛開始時邊坡穩定系數下降較慢，一定時間后邊坡穩定系數下降變快。假設不同的滑面，邊坡穩定系數隨時間的變化就會不同。
　　從上面的數據還可以看出，如果降雨強度和降雨時間都為零，土體各處的初始含水率為0.28時，該邊坡的穩定系數為2.011，土體各處的初始含水率為0.35時，該邊坡的穩定系數為1.354，含水量增加了25%，邊坡穩定系數下降了32.67%。由此可以看出，含水量的變化對土體穩定系數的影響是很大的，研究降雨入滲對非飽和土體邊坡穩定性的影響具有重要的工程意義。
　　4結論
　　(1)在同樣的設計邊坡穩定性系數下，其他條件相同，土體的初始含水率越低，降雨后土體邊坡穩定性系數下降越快，邊坡越不穩定。
　　(2)在同樣的設計邊坡穩定性系數下，降雨強度越大，降雨后土體邊坡穩定性系數下降越快，邊坡越不穩定。
　　(3)當降雨強度恒定，隨著降雨持續時間的延長，邊坡穩定性系數逐漸降低。
　　
　　參考文獻
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　　[4]吳宏偉,陳守義等雨水入滲對非飽和土坡穩定性影響的參數研究巖土力學,1999,20(1)
　　[5]考慮降雨入滲影響的非飽和土邊坡瞬態安全系數研究，2001，Vol.34No5