碎石土滲透特性及穩(wěn)定性分析

碎石土滲透特性及穩(wěn)定性分析

1降雨對邊坡穩(wěn)定性影響分析斜坡是由多種因素聯(lián)合產(chǎn)生的變形。最后，一些誘發(fā)因素抑制和固執(zhí)導(dǎo)致的地質(zhì)現(xiàn)象。降雨特別是強(qiáng)降雨,是碎石土滑坡的主要觸發(fā)因素。如浙江省上(虞)三(門)公路的1#～6#滑坡變形破壞的產(chǎn)生與發(fā)展都與降雨密切相關(guān),每當(dāng)連續(xù)降雨時,變形破壞加速,而當(dāng)一段時間天氣晴好時,變形破壞又趨停止;浙江50省道龍(游)麗(水)一級公路官家滑坡、樂清市樂成城西路滑坡和東陽八達(dá)—柘州嶺公路滑坡等碎石土滑坡都是在強(qiáng)降雨或連續(xù)降雨條件下發(fā)生滑動的。2005年9月1日,第13號臺風(fēng)“泰利”來襲,浙江省溫州市泰順縣遭遇了100a不遇的特大暴雨,全縣平均降雨量達(dá)337.6mm,其中降雨量最多的翁山鄉(xiāng)外洋村達(dá)532.7mm,全縣直接經(jīng)濟(jì)損失11.23億元。泰順縣大部分縣、鄉(xiāng)道路和鄉(xiāng)村“康莊工程”公路被毀,交通中斷。經(jīng)過9d的野外災(zāi)情勘察可知,在本次因“泰利”致災(zāi)的泰順縣120多處較大公路水毀地段中,滑坡水毀的有66處,約占總數(shù)的54.5%。其中,碎石土滑坡有46處,約占滑坡總數(shù)的69.7%;含碎石黏性土滑坡有17處,約占滑坡總數(shù)的25.8%。經(jīng)過大量的現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查可知,含碎石黏性土邊坡和碎石土邊坡中地下水通常具有管網(wǎng)狀滲流特性。降雨對碎石土滑坡穩(wěn)定性的影響主要是通過地下水不同活動方式和不同作用方式進(jìn)行的。目前很多學(xué)者已經(jīng)就地下水對邊坡穩(wěn)定性的影響方式和作用機(jī)制進(jìn)行了多方面的研究工作。但以往的研究,在分析地下水對滑坡的影響時,通常假定坡體具有均勻的滲流特性,或者僅就地下水的統(tǒng)計影響規(guī)律進(jìn)行分析,這對顆粒比較均勻的砂土和黏性土是可行的,但對于經(jīng)常遇到的碎石土滑坡或含碎石土質(zhì)滑坡,這種分析結(jié)論就會產(chǎn)生很大的誤差。目前國內(nèi)外關(guān)于含碎石黏性土邊坡中地下水管網(wǎng)狀滲流系統(tǒng)對邊坡穩(wěn)定性的作用研究有一些零星的報道。但是,還沒有關(guān)于通過對碎石土的一般物理力學(xué)特性和滲透特性的分析和研究,采用數(shù)理統(tǒng)計分析方法和不平衡推力法,分析碎石土滑坡中地下水管網(wǎng)狀排泄系統(tǒng)對滑坡穩(wěn)定性和失穩(wěn)破壞的作用機(jī)制的報道。本文擬結(jié)合官家碎石土滑坡和樂清樂成滑坡等工程實踐,通過現(xiàn)場勘探、測試及室內(nèi)巖土物理力學(xué)試驗,采用數(shù)理統(tǒng)計分析方法和不平衡推力法,分析管網(wǎng)狀排泄系統(tǒng)對碎石土滑坡穩(wěn)定性的影響,以便為該類型滑坡穩(wěn)定性的準(zhǔn)確分析評價及科學(xué)的預(yù)測預(yù)報提供可資借鑒的方法。2巖性碎屑數(shù)據(jù)分析碎石土是指粒徑大于2mm粒組的含量大于50%的土。碎石土滑坡常常是填土、殘積、坡積、崩塌或滑坡堆積以及硬巖全風(fēng)化物等成因的松散堆積土形成的結(jié)構(gòu)松散的邊坡。碎石土是一種非常特殊的土,它會由于碎石、漂石、卵石、塊石、礫石、粉粒和黏粒等的含量,母巖成分,土的含水量,飽和度等的變化,地域不同而導(dǎo)致巖土材料物理力學(xué)特性千變?nèi)f化。碎石土不僅具有無黏性土和粗粒土的特點,也具有部分粉土、黏性土等細(xì)粒土的特點。碎石、漂石、卵石、塊石、礫石由于顆粒粗大,比表面積小,所以粒間幾乎無靜電引力連結(jié)和水膠連結(jié),只在潮濕時具有微弱的毛細(xì)力連結(jié)。碎石土的粗顆粒主要由堅硬的、物理力學(xué)性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的原生礦物或巖石碎屑組成。故其組成土的強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)摩擦角值遠(yuǎn)大于細(xì)小顆粒的(如黏粒含量很多的)、主要由次生礦物組成的土,并且含水量多少對粗顆粒土的工程地質(zhì)性質(zhì)影響不大。碎石土一般具有粗石狀構(gòu)造或假斑狀構(gòu)造。具有粗石狀構(gòu)造的土一般具有很高的強(qiáng)度和很好的透水性(但還取決于粗大碎屑孔隙間充填物的性質(zhì)和充填程度)。具有假斑狀構(gòu)造的碎石土,其工程性質(zhì)主要取決于其中細(xì)粒物質(zhì)的成分、性質(zhì)、特別是所處稠度狀態(tài)(對于黏性土)或密實狀態(tài)(對于砂土和粉土)。由于粗粒土的工程性質(zhì)取決于土粒的個體顆粒特征,細(xì)粒土的工程性質(zhì)取決于土粒與水的相互作用,所以,對于含黏性土碎塊石或含碎石黏性土,粗顆粒含量較多時,其工程性質(zhì)主要取決于土粒的個體顆粒特征;如果細(xì)顆粒含量較多,則其工程性質(zhì)主要取決于土粒與水的相互作用。影響碎石土內(nèi)摩擦角的主要因素是密度、土顆粒大小、顆粒形狀、粗糙度和礦物成分等。碎石土的密度和土顆粒愈大、形狀愈不規(guī)則、表面愈粗糙,則其內(nèi)摩擦角一般愈大。此外,碎石土的含水量對內(nèi)摩擦角的影響是水分在較粗顆粒之間起滑潤作用,使摩阻力降低。碎石土中的細(xì)粒土的聯(lián)結(jié)力取決于土粒間的各種物理化學(xué)作用力,包括庫侖力(靜電力)、范德華力、膠結(jié)作用力。同一種土,密度愈大,原始黏聚力就愈大。黏性土的黏聚力主要與土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度密切相關(guān),與垂直壓力關(guān)系不大。而黏性土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要與土所處的稠度狀態(tài)有關(guān),即與含水量大小有關(guān)。含水量越大,土粒間的聯(lián)結(jié)力越小,黏聚力就小,抗剪強(qiáng)度也就越小。一般認(rèn)為,無黏性土不具有黏聚力。但是,碎石土中的粗粒土間也有膠結(jié)物質(zhì)存在,所以具有一定的黏聚力。另外,碎石土中的非飽和粉土、砂土等細(xì)粒土粒間受毛細(xì)壓力作用,含水量適當(dāng)時,也有明顯的黏聚力。因此,碎石土的黏聚力由粗粒土間膠結(jié)作用、非飽和細(xì)粒土的毛細(xì)作用和細(xì)顆粒間的膠結(jié)作用產(chǎn)生的黏聚力組成,但主要取決于細(xì)顆粒之間的膠結(jié)物質(zhì)的膠結(jié)作用。地下水位以上的土,由于毛細(xì)水的張力作用,在土骨架間引起毛細(xì)壓力。毛細(xì)壓力有連結(jié)土顆粒的作用,顆粒愈細(xì),毛細(xì)壓力愈大。粉土顆粒粒徑較小,具有顯著的毛細(xì)作用。在黏性土中,毛細(xì)壓力可達(dá)1個大氣壓以上。由于碎石土中粉粒、黏粒等細(xì)粒土的含量和碎石土的級配、粒度不同,碎石土的物理力學(xué)性質(zhì)很不一致,如表1所示。由于粉粒、黏粒含量增多,碎石土的親水性和黏聚性顯著增強(qiáng),如表1所示,雖同屬碎石土,但其滲透性卻相差千倍至萬倍,強(qiáng)度變化幅度也較大。影響碎石土工程地質(zhì)性質(zhì)的另一個重要因素是土的級配。如表1中序號為10的土,其級配曲線相當(dāng)平緩,級配良好,雖為碎石土,但其滲透系數(shù)卻低至0.0372×10-4cm/s,與黏土頗為近似。相反,序號為8的土的碎塊礫石含量與序號為10的土相差不算大,由于級配曲線較陡,級配不良,其滲透系數(shù)便增大至13.8000×10-4cm/s。3碎塊礫石粒組與礫石土滲透系數(shù)k的關(guān)系一般地,土粒愈粗,大小愈均勻,形狀愈圓滑,土的滲透系數(shù)就愈大。當(dāng)碎石土中含有細(xì)粒土?xí)r,隨細(xì)粒含量的增加,土的滲透系數(shù)將急劇下降。土愈密實,其滲透系數(shù)就愈小。細(xì)粒土在天然狀態(tài)下具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)一旦受到擾動,原有的過水通道的形狀、大小及其分布就會全都改變。由于低飽和土的孔隙中存在較多氣泡,會減小過水?dāng)嗝娣e,甚至堵塞細(xì)小孔道,所以土的飽和度愈低,其滲透系數(shù)也愈小。根據(jù)相關(guān)研究提供的31組顆粒組成和碎石土的滲透系數(shù)的實測資料,對兩者間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行多元線性回歸分析,得到相應(yīng)的回歸方程式:式中:k為碎石土的滲透系數(shù)(10-4cm/S),d1為大于20mm粒徑的粒組含量(%),d2為2～20mm粒徑的粒組含量(%),d3為0.1～2mm粒徑的粒組含量(%),d4為小于0.1mm粒徑的粒組含量(%)。式(1)對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)R=0.747;標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)βd1,βd2,βd3和βd4分別為1.397,1.176,0.87和1.267。對式中變量單獨檢驗可知,d1,d2,d3和d4這4個自變量對因變量k有顯著性影響,顯著性水平P值分別為0.000,0.000,0.002和0.000。式中碎石土滲透系數(shù)k與d1,d2,d3和d4這4個自變量的偏相關(guān)系數(shù)分別為0.706,0.719,0.568和0.680(偏相關(guān)系數(shù)是刪除了式中的線性效應(yīng)以后每個自變量與因變量之間的相關(guān)系數(shù))。對式(1)進(jìn)行全相關(guān)系數(shù)檢驗,查相關(guān)系數(shù)臨界值表得rα為r0.001(31-4-1)=0.589,則因R=0.747>r0.001(31-4-1),由此可知碎石土的滲透系數(shù)k與碎塊石、礫石、砂粒(0.1～2mm粒徑)和以粉粒、黏粒為主的細(xì)粒土的相關(guān)關(guān)系極其密切且高度顯著,建立的回歸方程式(1)有意義且具有實用價值。由標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)可知,d1,d2,d3和d4這4個自變量對因變量k的影響從大到小依次為d1,d4,d2和d3,即碎塊石和以粉粒、黏粒為主的細(xì)粒土的含量對碎石土滲透系數(shù)影響最大,次之為礫石組的含量,而砂粒組(0.1～2mm粒徑)含量對碎石土滲透系數(shù)影響較小。由偏相關(guān)系數(shù)和顯著性水平P值可知,d1,d2與滲透系數(shù)k的相關(guān)關(guān)系高度顯著且極其密切,d4與滲透系數(shù)k的相關(guān)關(guān)系高度顯著且較密切,而d3與滲透系數(shù)k的相關(guān)關(guān)系顯著性差些且也不大密切。根據(jù)相關(guān)資料[7,8,9,10,11,12,13,14]提供的45組碎塊礫石粒組含量和碎石土滲透系數(shù)的實測資料,本文對兩者間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行非線性回歸分析,建立了碎塊礫石粒組含d5與碎石土滲透系數(shù)k的非線性回歸方程式,同時得到lnk與d5的相關(guān)關(guān)系(見圖1):式中:k為碎石土的滲透系數(shù)(10-10cm/s),d5為大于2mm粒徑的粒組含量(%)。式(2)對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)R=0.696。對式(2)進(jìn)行相關(guān)系數(shù)檢驗,查相關(guān)系數(shù)臨界值表得rα為r0.001(45-2)=0.475,則因R>r0.001(45-2),所以由此可知,碎塊礫石粒組含量與碎石土滲透系數(shù)的相關(guān)關(guān)系極其密切且高度顯著,建立的回歸方程式(2)有意義且具有實用價值。由式(2)和圖1可知,碎石土的滲透系數(shù)隨土中碎塊礫石粒組含量的增加而呈自然指數(shù)增大。根據(jù)相關(guān)資料[7,8,9,10,11,12,13,14]提供的47組小于2mm粒徑的粒組含量和碎石土滲透系數(shù)的實測資料,本文對兩者間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行非線性回歸分析,建立了小于2mm粒徑的粒組含量與碎石土滲透系數(shù)的非線性回歸方程,同時得到lnk與d6的相關(guān)關(guān)系(見圖2):式中:k為碎石土的滲透系數(shù)(cm/s),d6為小于2mm粒徑的粒組含量(%)。式(3)對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)R=0.72。對式(3)進(jìn)行相關(guān)系數(shù)檢驗,查相關(guān)系數(shù)臨界值表得rα為r0.001(47—2)=0.4648,則因R>r0.001(47-2),所以,由此可知小于2mm粒徑的粒組含量與碎石土滲透系數(shù)的相關(guān)關(guān)系極其密切且高度顯著,建立的回歸方程式(3)有意義且具有實用價值。由式(3)和圖2可知,碎石土的滲透系數(shù)隨土中小于2mm粒徑的粒組含量的增加而呈自然指數(shù)降低。根據(jù)相關(guān)研究提供的30組小于0.1mm粒徑的細(xì)粒土粒組的含量與碎石土滲透系數(shù)的實測資料,本文對兩者間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行非線性回歸分析,建立粒徑小于0.1mm的細(xì)粒土含量與碎石土滲透系數(shù)的非線性回歸方程式,同時得到lnk與d4的相關(guān)關(guān)系(見圖3):式中:k為碎石土的滲透系數(shù)(10-4cm/s)。式(4)對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)R=0.72。對式(4)進(jìn)行相關(guān)系數(shù)檢驗,查相關(guān)系數(shù)臨界值表得rα為r0.001(30-2)=0.571,則因R>r0.001(30-2),所以,可認(rèn)為小于0.1mm粒徑的細(xì)粒土粒組的含量與碎石土滲透系數(shù)的相關(guān)關(guān)系高度顯著且密切,建立的回歸方程式(4)有意義且具有實用價值。由式(4)和圖3可知,碎石土的滲透系數(shù)隨土中小于0.1mm粒徑的細(xì)粒土粒組含量的增加而呈自然指數(shù)降低。綜上分析可知,碎石土的滲透系數(shù)隨土中碎塊礫石粒組含量的增加而呈自然指數(shù)增大,隨土中小于粒徑2mm或隨小于0.1mm的細(xì)粒土粒組含量的增加而呈自然指數(shù)降低。同時,從式(1)分析可知,碎塊石粒組的含量和以粉粒、黏粒為主的細(xì)粒土粒組的含量對碎石土滲透系數(shù)影響最大且最為顯著,次之為礫石組含量,而砂粒組(0.1～2mm粒徑)含量對碎石土滲透系數(shù)影響較小。4滑動工程的地質(zhì)異質(zhì)條件4.1基巖結(jié)構(gòu)及特征官家滑坡位于浙江龍(游)麗(水)一級公路K9+940～K10+200之間。2002～2005年,該滑坡在降雨作用下發(fā)生了幾次滑動?；麦w平均厚度23.87m,滑坡體積約7.38×105m3,屬于大型中深層碎石土滑坡。根據(jù)地表及鉆孔揭露,滑體組成物質(zhì)為殘坡積碎石土、含碎石粉質(zhì)黏土,滑床為較完整的基巖?；聨r土體主要由殘坡積層及晶屑凝灰?guī)r組成,共分成2個工程地質(zhì)層、3個工程地質(zhì)亞層(如圖4所示),其特征分述如下:①殘坡積含碎石粉質(zhì)黏土:暗土黃色,稍濕～濕,松散～稍密。碎石含量10%～25%,粒徑以2～4cm居多,少量大于10cm,呈棱角狀;其余為粉質(zhì)黏土及少量角礫。②殘坡積碎石土:淺土黃色,稍濕～濕,松散～稍密。碎石含量50%～60%,粒徑以4～10cm居多,呈棱角狀,少量呈磨圓狀;其余為粉質(zhì)黏土及少量角礫。局部夾大滾石(直徑可達(dá)10m左右)。③中風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r:紫灰、綠灰色,晶屑凝灰結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。節(jié)理裂隙較發(fā)育,裂隙面上可見少量鐵錳質(zhì)。巖石風(fēng)化較弱,完整性較好,巖芯呈中短柱狀。經(jīng)室內(nèi)外物理力學(xué)試驗可知,滑體的天然重度和飽和重度分別為19.38和20.41kN/m3,滑面帶的內(nèi)摩擦角和黏聚力分別為18.067°和14.5kPa。4.2樂成滑坡基本結(jié)構(gòu)樂成滑坡發(fā)生于1997年8月17日強(qiáng)臺風(fēng)暴雨期間,滑體長24～82m,前緣寬20～28m,中部寬18～27m,滑體表面呈波狀起伏?？傮w坡度為22.6°～27.8°,滑坡體積大于3000m3,滑坡體的厚度一般都小于6m,屬小型淺表層土質(zhì)滑坡。樂成滑坡滑體由黏性土混碎礫石、塊石組成,滑面帶主要由全風(fēng)化晶屑玻屑凝灰?guī)r組成。該滑坡的工程地質(zhì)剖面圖如圖5所示。經(jīng)室內(nèi)外物理力學(xué)試驗可知,該滑體的天然重度和飽和重度分別為18和18.62kN/m3,滑面帶的內(nèi)摩擦角和黏聚力分別為21.95°和16kPa。5滑體飽和面積根據(jù)滑坡區(qū)的資料,通過現(xiàn)場勘探和測試,選擇典型橫剖面(如圖4,5所示),在保持滑面抗剪強(qiáng)度參數(shù)不變的情況下,采用不平衡推力法計算不同滑體飽水面積比對應(yīng)的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)Kp,分別對獲得的12組官家滑坡和32組樂成滑坡的滑體飽水面積比與穩(wěn)定性系數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析,得到相應(yīng)的回歸方程式:式中:Kp為滑坡的穩(wěn)定性系數(shù),SR為滑體飽水面積比(地下水位線以下的滑體面積與滑體總面積之比)。式(5),(6)的相關(guān)系數(shù)R分別為0.999和0.979。對式(5),(6)分別進(jìn)行相關(guān)系數(shù)檢驗,查相關(guān)系數(shù)臨界值表得rα為r0.001(12-2)=0.82和r0.001(32-2)=0.52。因式(5),(6)的相關(guān)系數(shù)R分別大于r0.001(12-2)和r0.001(32-2),由此可知滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)Kp與滑體飽水面積比SR相關(guān)關(guān)系極其密切和高度顯著,建立的回歸方程式(5),(6)有意義且具有實用價值。通過現(xiàn)場鉆孔勘探測試可知,雨過天晴時,官家碎石土滑坡圖4所示的橫剖面對應(yīng)的滑體飽水面積比SR=0.348,此時滑坡穩(wěn)定性系數(shù)Kp=1.493。而由式(5)可知,無地下水作用時圖4所示的橫剖面對應(yīng)的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)Kp=1.846。由于樂成淺層碎石土滑坡是在強(qiáng)臺風(fēng)暴雨期間發(fā)生的,由此可知,該滑坡發(fā)生解體破壞時滑體的飽水面積比比較大。而由式(6)可知,SR=1時對應(yīng)的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)Kp=0.939。這說明在強(qiáng)降雨作用下樂成淺層碎石土滑坡已處于解體破壞狀態(tài),這與實際情況基本相符(長時間天晴時,該滑坡未發(fā)現(xiàn)滑動跡象,穩(wěn)定性較好;強(qiáng)降雨時,該滑坡處于明顯滑動解體破壞狀態(tài))。6降雨對巖溶滑動帶面的影響我國南方地區(qū)雨水充沛,在長期的降雨作用下,碎石土邊坡中一般都形成了管網(wǎng)狀排泄系統(tǒng),圖6是浙江省52省道K92+150處殘坡積碎石土滑坡在降雨過后第一天的地下水管網(wǎng)狀排泄特征現(xiàn)場照片。由大量滑坡災(zāi)情勘察和資料分析可知,由于碎石土邊坡存在較發(fā)育的地下水管網(wǎng)狀排泄系統(tǒng),因此在沒有降雨作用的情況下,天然碎石土邊坡中的地下水通常能夠通過這些管網(wǎng)狀排泄系統(tǒng)向坡外溝谷排泄,邊坡中的地下水位線一般都位于滑坡的滑面帶附近(滑床一般為滲透系數(shù)極小的相對隔水層)。根據(jù)式(5),(6)可知,天然狀態(tài)下碎石土邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)一般都較高,處于穩(wěn)定狀態(tài),也有較高的安全儲備,如官家碎石土滑坡和樂成淺層碎石土滑坡無地下水作用時,圖4,5所示的橫剖面對應(yīng)的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)分別為1.846和1.493。由于強(qiáng)烈的風(fēng)化和降雨作用,在碎石土邊坡的淺表部地層土體中以粉粒、黏粒為主的細(xì)粒土含量較高,所以,雖然碎石土邊坡淺表部地層土體中存在管網(wǎng)狀排泄系統(tǒng),但是其滲透系數(shù)一般都較低。由于碎石土邊坡土體中,除滑體淺表部一層厚度較小的以粉粒、黏粒為主的細(xì)粒土含量較高的土體(如官家滑坡淺表部有厚約0.8～5.0m的殘坡積含碎石粉質(zhì)黏土)滲透系數(shù)較低外,一般淺表部下伏有較厚的碎塊礫石含量較高的碎石土(如官家滑坡淺表部下伏有厚約6～38m的殘坡積碎石土,碎石含量一般為50%～60%,粒徑以2～4cm居多,呈棱角狀)。通過物理模型試驗和上述的碎石土滲透特性分析可知,在碎石土邊坡淺表部下伏的碎石土層由于碎塊礫石含量較高,所以它的滲透系數(shù)一般都較大。我國南方地區(qū),由于雨水充沛,植被一般都較發(fā)育,所以碎石土滑坡的滑動帶(面)巖土體的飽和度都較高,如經(jīng)鉆探原狀土取樣分析表明,天然狀態(tài)下官家中深層碎石土滑坡的滑動帶(面)巖土體的飽和度約為63.0%～92.8%(共取13個土樣),均值為80.823%,即該滑坡的滑動帶巖土體在天然狀態(tài)下已處于很濕～飽水狀態(tài);天然狀態(tài)下樂成淺層碎石土滑坡的滑動帶(面)巖土體的飽和度約為90%～100%(共取5個土樣),均值為95.6%。由此可知,降雨對中深層和淺層碎石土滑坡的滑動帶(面)巖土體的內(nèi)摩擦角和黏聚力一般不會產(chǎn)生顯著影響。由于碎石土的抗剪強(qiáng)度不但取決于內(nèi)摩擦角和黏聚力的大小,而且由內(nèi)摩擦角決定的抗剪強(qiáng)度還隨滑面上的法向應(yīng)力的增加而增加。因此,在我國南方地區(qū),降雨對碎石土滑坡的作用主要是通過增加滑坡體的孔隙水壓力,使滑體的下滑力增大以及使作用在滑面上的法向應(yīng)力減小從而降低滑面帶巖土體的等效抗剪強(qiáng)度,最終促使碎石土邊坡發(fā)生滑動而形成滑坡。當(dāng)飽和土中的兩點存在能量差時,水就在土的孔隙中從能量高的點向能量低的點流動,即只有當(dāng)土體中兩點間的總水頭差大于0時,才會發(fā)生水從總水頭高的點向總水頭低的點流動。由于碎石土邊坡淺表部土層的飽和度較低,孔隙中存在較多氣泡,阻力較大,而且由于淺表部地層土體中以粉粒、黏粒為主的細(xì)粒土含量較高,土中具有較大的黏滯阻力。因此,只有當(dāng)“水力梯度”達(dá)到某一數(shù)值,克服了孔隙中的氣泡阻力和土中黏滯阻力,才會發(fā)生滲透。由此可知,只有在能夠提供足夠大的“水力梯度”以克服孔隙中氣泡阻力和土中黏滯阻力的降雨作用下,才會發(fā)生滲透。對于碎石土邊坡,一般需要在較長時間、一定強(qiáng)度的連續(xù)降雨或強(qiáng)降雨作用下,才能使得淺表部土層達(dá)到飽水狀態(tài),發(fā)生滲透,從而使得雨水下滲。因此,一般只有在較長時間、一定強(qiáng)度的連續(xù)降雨或強(qiáng)降雨作用下,才有可能使碎石土邊坡發(fā)生滑動而形成滑坡。在長時間、一定強(qiáng)度的連續(xù)降雨或強(qiáng)降雨作用下,雨水首先克服了淺表層土體孔隙中的氣泡阻力和土中的黏滯阻力,使淺表部土層達(dá)到飽水狀態(tài),然后不斷下滲,到達(dá)下伏的較厚的碎塊礫石含量較高的碎石土中。由于碎石土滑坡中淺表部地層下伏的碎石土層滲透系數(shù)較大,在長期的降雨作用下,該土層中管網(wǎng)狀排泄系統(tǒng)較發(fā)育。所以,在一般強(qiáng)度的降雨作用下,雨水從淺表層下滲到下伏的碎石土層后一般都會較快地通過管網(wǎng)狀排泄系統(tǒng)向坡外排泄。但是,由于碎石土滑坡的后坡集雨面積一般都較大(對12個碎石土滑坡進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),這些滑坡的后坡降雨面積都較大),在長時間一定強(qiáng)度的連續(xù)降雨或在一定持續(xù)時間的強(qiáng)降雨作用下,雨水將使淺表部土層達(dá)到飽水狀態(tài),然后不斷下滲,從而使得滑坡體中地下水位不斷上升。而且,在長時間一定強(qiáng)度的連續(xù)降雨或在一定持續(xù)時間的強(qiáng)降雨作用下,淺表部土體中的細(xì)粒土在一定“水力梯度”下將在碎塊礫石間移動或流動,同時在地下水滲流作用下易引起土