花崗巖地區(qū)殘積土研究分析

一、緒論在我國(guó)的許多地區(qū)，花崗巖覆蓋面積較大，尤其是在廣東、福建等一些東部和東南部地區(qū)，花崗巖的占地面積會(huì)達(dá)到這些地區(qū)總面積的10%以上甚至更大?；◢弾r母巖在長(zhǎng)期的物理和化學(xué)作用下，露出的部分會(huì)被風(fēng)化成殼且厚度極大，但花崗巖表層的殘留在原地的碎屑物即成為花崗巖殘積土[1]。花崗巖殘積土作為我國(guó)華南地區(qū)的一種主要土類(lèi)，這種土的性質(zhì)十分特別，然而我們現(xiàn)在對(duì)花崗巖殘積土的工程特性的相關(guān)知識(shí)少之又少，所以在實(shí)際的建筑工程項(xiàng)目當(dāng)中邊坡破壞造成的山體塌方，以及局部崩壞等施工產(chǎn)生的副作用經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)[2]。本文選擇調(diào)查的地區(qū)是梅州市，廣東省作為臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害高發(fā)地，工程建設(shè)中會(huì)遭遇更多的意外情況，由于該地區(qū)有很多高高低低的山丘，但平原地區(qū)占地面積很少，存在著很多會(huì)出現(xiàn)花崗巖邊坡破壞的可能性。根據(jù)資料顯示，該地區(qū)還存在著很多不合理的削坡方式，加上當(dāng)?shù)氐臍夂驅(qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，全年的溫度都比較高，而且降水量十分豐沛，再加上花崗巖的殘積土自身還具有特殊的性質(zhì)[3]，這一系列的因素就導(dǎo)致每年降雨頻率高的天氣很容易出現(xiàn)花崗巖殘積土的邊坡破壞災(zāi)害，會(huì)給當(dāng)?shù)厝嗣窈蛧?guó)家?guī)?lái)很大的不便和損失[4]。因此，就需要我們對(duì)這些地方的花崗巖殘積土邊坡的破壞規(guī)律有充分的了解，從而幫助這些地區(qū)從根本上順利解決由于花崗巖殘積土邊坡破壞帶來(lái)的災(zāi)害。二、花崗巖地區(qū)殘積土的特性分析（一）花崗巖殘積土的顆粒組成經(jīng)花崗巖殘積土相關(guān)文獻(xiàn)研究顯示，粗粒花崗巖經(jīng)過(guò)風(fēng)化形成的殘積土的顆粒組成特點(diǎn)明顯具有在兩端相對(duì)較大，而在中部較小的規(guī)律。大于2毫米的花崗巖殘積土顆粒由石英顆粒為其主要材料成分所組成的，顆粒含量在20%至40%之間;小于0.075毫米的花崗巖殘積土顆粒是由黏土礦物為主要材料成分所組成的，其顆粒含量在40%到60%之間；其余花崗巖殘積土土樣顆粒是由石英和剩余的長(zhǎng)石顆粒為主要材料成分所組成的，其顆粒為2毫米至0.075毫米。大于2mm的粗顆粒土，通常被稱(chēng)為中等礫砂；小于0.5毫米的細(xì)顆粒土通常被稱(chēng)為黏土，具體取決于它們的可塑性?；◢弾r殘積土顆粒含量(%)中＞2mm，則可分為礫石土、砂土、黏性土，具體分類(lèi)要按照國(guó)家規(guī)定的相關(guān)工程手冊(cè)進(jìn)行分類(lèi)，比如說(shuō)，《土木工程與地質(zhì)手冊(cè)》這本書(shū)比較規(guī)范，權(quán)威性也比較高，廣受業(yè)界的認(rèn)可，其中，對(duì)于花崗巖殘積土的分類(lèi)更加詳細(xì)和具體[5]。（二）花崗巖殘積土的透水性花崗巖殘積土具有透水性的特點(diǎn)，并且其透水性能表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)很小，它的透水性系數(shù)通常是1×～1×cm/s，滲透率隨殘留土壤的類(lèi)型而變化很大，最大值可能是小值的幾倍甚至到幾十倍之間不等。雖然土質(zhì)都具有不同強(qiáng)度的滲水性，但花崗巖在這方面明顯處于弱，其土壤的粘性比較大，因此相較于一般的巖土殘積土，其滲透率非常低，而且按照不同的成分組成，礫質(zhì)的比較砂質(zhì)的透水性更強(qiáng)[6]。（三）花崗巖殘積土的固結(jié)性在實(shí)際工程項(xiàng)目中的實(shí)踐表明，花崗巖殘積土的固結(jié)速度通常都很快，固結(jié)速度與粉質(zhì)黏土和粉砂的初始含量差不多。一般而言，施工的對(duì)象如果完成了固化，那么接下來(lái)也會(huì)迅速完成沉降工作，在這之后的變化量就比較小了。承載力測(cè)試表明，我們探究的殘疾土強(qiáng)度比較好，一般可以承受巨大的壓力，也不會(huì)變形，所以，在大型建筑物的地基過(guò)程中，都需要用到這類(lèi)花崗巖殘積土[7]。（四）花崗巖殘積土的壓縮性在實(shí)際的工程項(xiàng)目中，土類(lèi)的最終目的都是用于建造氣密性良好的建筑材料，所以，良好的可壓縮性質(zhì)是評(píng)判土質(zhì)高低的一個(gè)重要指標(biāo)。而花崗巖殘積土在這方面的表現(xiàn)比較好，其具體的形變?cè)碓谶@里進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，在開(kāi)始的時(shí)候，石英粒子相互擠壓，由于其本身就有粘性，則會(huì)變成一個(gè)個(gè)比較大塊的顆粒，在這個(gè)過(guò)程中，形變的表征量會(huì)相應(yīng)增加，當(dāng)應(yīng)力低于八十千帕的時(shí)候，土壤并不能產(chǎn)生較好的彈性，壓縮后的表現(xiàn)比較差[8]。（五）花崗巖殘積土的結(jié)構(gòu)性所謂的結(jié)構(gòu)性，放到花崗巖殘積土這個(gè)特定的場(chǎng)景應(yīng)用中，覺(jué)得就是不同材質(zhì)的顆粒，比如石英顆粒以及其他材質(zhì)的粒子，相互之間的間隙以及不同的排列方式，這些統(tǒng)稱(chēng)為土質(zhì)的結(jié)構(gòu)性。對(duì)于花崗巖殘積土來(lái)說(shuō)，由于間隙比較大，而且滲透性比較低，粘性大的特點(diǎn)，整體而言，該土質(zhì)比較容易崩壞，或者容易與水柔合變得更加軟，在特定的工程應(yīng)用中，這種現(xiàn)象不是好事，這意味著它的結(jié)構(gòu)被破壞的很明顯，當(dāng)你需要用到它的強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)含水量越大的土質(zhì)越不容易成型，其物理學(xué)中的力學(xué)性質(zhì)被破壞的就很大。總之對(duì)于土質(zhì)的結(jié)構(gòu)性，需要多加注意[9]。三、花崗巖地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型及特征（一）泥石流及滑坡災(zāi)害在花崗巖殘積土地區(qū)，我們經(jīng)常會(huì)看到泥石流災(zāi)害的發(fā)生，這是由于在特定的地形條件下花崗巖殘積土?xí)l(fā)生滑坡和崩塌，從而造成局部的泥石流災(zāi)害，而出現(xiàn)滑坡或者坡面崩潰的情況，這主要是受自然災(zāi)害的影響。然而，風(fēng)化是一種特殊的情況，不同的風(fēng)化巖石具有不同的滲透率。滲透水可以輕松地在花崗巖殘積土的強(qiáng)、中風(fēng)化帶里面進(jìn)行流動(dòng)，也可以從縫隙中見(jiàn)縫插針的排出。此外，組成殘積土的顆粒物質(zhì)如果比較多，那么疏水特征就比較好，具體表現(xiàn)為具有較高的吸水率。在降雨過(guò)程中，在有利的地形和主要或次要結(jié)構(gòu)面的結(jié)合下，雨水滲透到次要裂縫和孔隙中后，部分土壤中的含水量增加，甚至可以實(shí)現(xiàn)飽和的清香，這樣一來(lái)，土壤的重量將進(jìn)一步的加大，這里有一個(gè)負(fù)面的作用，即土壤的粘性被破壞了，其應(yīng)力和靜摩擦系數(shù)也會(huì)隨之變小，淺層地下水會(huì)由于土壤的自重和水的浸泡，使得花崗巖殘積土更容易沿其自身結(jié)構(gòu)面下滑，滑坡通常也是這樣引起的?；◢弾r巖土的風(fēng)化程度可通過(guò)觀(guān)察其形成的風(fēng)化層的厚度來(lái)辨別，風(fēng)化層越厚巖土土體出現(xiàn)的縫隙越多，就越容易產(chǎn)生滑坡，越容易在受人為和降雨等因素的影響下，引起花崗巖殘積土邊坡發(fā)生破壞[10]。（二）風(fēng)化及崩塌災(zāi)害風(fēng)化花崗巖區(qū)域中的風(fēng)化球會(huì)造成風(fēng)化土層的地基不均勻，從而導(dǎo)致土體邊坡隱含著不安全的風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)基礎(chǔ)工程施工產(chǎn)生一定的影響。部分區(qū)域花崗巖殘積土暴露在空氣中，并且經(jīng)常易形成不穩(wěn)定的巖石，在強(qiáng)降雨的影響下，風(fēng)化球會(huì)發(fā)生塌陷并滾落，從而引起花崗巖殘積土的崩塌[11]。（三）邊坡滲流災(zāi)害影響花崗巖殘積土邊坡穩(wěn)定的重要因素之一就是降雨，其較為直接的表現(xiàn)為花崗巖殘積土邊坡土體的含水量的變化。隨著降雨的持續(xù)不斷，邊坡土體的孔隙水壓力、滲流速度和滲透力等滲流特性與此同時(shí)也不斷變化，所以在降水條件下花崗巖殘積土邊坡的內(nèi)部滲透場(chǎng)也會(huì)不斷變化，并且其穩(wěn)態(tài)也是連續(xù)的。因此，要想研究花崗巖殘積土邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題，必須先研究花崗巖殘積土邊坡滲流在降雨條件的作用下的變化規(guī)律。花崗巖殘積土和雨水之間具有以下關(guān)系[12]。邊坡土的含水量受降雨強(qiáng)度及降水時(shí)間的影響花崗巖殘積土邊坡土的含水量會(huì)隨著降雨強(qiáng)度的增大和降水時(shí)間的增長(zhǎng)而變化得越來(lái)越大，同時(shí)雨水產(chǎn)生的的滲透深度就越深。由于初始水分含量的差異，花崗巖殘積土邊坡底部土體含水量在降雨強(qiáng)度較大時(shí)會(huì)先達(dá)到飽和狀態(tài)，然而，降水對(duì)坡面含水量增加的影響大于坡中、坡底。坡面土壤體積含水量的增加呈下降趨勢(shì)，表明降雨初期土壤含水量增加較大，后期較小。降雨的空間表現(xiàn)為坡頂土壤含水量大幅度增加，坡腳含水量略有增加?？紫端畨毫κ芙涤陱?qiáng)度和降雨時(shí)長(zhǎng)的影響花崗巖殘積土節(jié)點(diǎn)處的孔隙水壓力在降雨強(qiáng)度和降雨時(shí)長(zhǎng)不同的條件下變化規(guī)律和體積含水量相似：當(dāng)降雨強(qiáng)度增大、降雨時(shí)長(zhǎng)增加時(shí)，孔隙水壓力的變化也會(huì)越大，會(huì)導(dǎo)致土中含有越來(lái)越多的雨水。另一方面，如果不在降水，并且又過(guò)了一段相對(duì)比較干燥的時(shí)間，間隙間的水壓不再那么具有壓迫力，隨著水位的下降，滲水的速度也會(huì)下降，所以說(shuō)水位對(duì)于滲水的影響是比較大。我們做過(guò)一個(gè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，就是在其他條件相同的情況，保證降水量一致，對(duì)照組是短期強(qiáng)效降水，而實(shí)驗(yàn)組則是長(zhǎng)期的降水，最終發(fā)現(xiàn)，一段時(shí)間以后，前者的滲透速率竟然是更小的，這與我們的直觀(guān)感受不一致，似乎雨水越急，那么滲透速率也越大，但實(shí)際上水壓才是起關(guān)鍵作用的。花崗巖殘積土節(jié)點(diǎn)滲流速率受降雨的強(qiáng)度和時(shí)間的正向影響花崗巖殘積土節(jié)點(diǎn)滲流速率在降雨的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)隨著降雨的強(qiáng)度和時(shí)間的增加而增大，最終呈現(xiàn)了一種可以簡(jiǎn)述為“增大—減小—增大”的趨勢(shì)。在降雨過(guò)程中節(jié)點(diǎn)滲透力的表現(xiàn)趨勢(shì)為先增大后減小，在降雨早期達(dá)到峰值，而且越大的降雨強(qiáng)度，節(jié)點(diǎn)滲透性越快達(dá)到峰值，坡頂最大滲透高度越低，僅與降雨強(qiáng)度有關(guān)，與降雨歷時(shí)無(wú)關(guān)。其實(shí)其余的面也與降雨的總時(shí)長(zhǎng)沒(méi)有關(guān)系，他們的滲透水能力與降水周期這個(gè)外界因素?zé)o關(guān)。如果經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的降雨，而后停止施水，那么滲水的情況表現(xiàn)為，速率先增加然后緩慢下降。此時(shí)，相滲透率受到降雨的干擾。四、花崗巖殘積土邊坡穩(wěn)定性的影響因素（一）邊坡模型的建立與計(jì)算降水其實(shí)并不能夠用一個(gè)平均值去代入，因?yàn)檫@是一個(gè)不斷在變化的過(guò)程，而且雨水量的累積則會(huì)導(dǎo)致花崗巖殘積土邊坡的土體體積水含量和孔隙水壓力不斷變化。不飽和抗剪強(qiáng)度理論中的基質(zhì)吸力隨體積含水量的增加而增加，進(jìn)而邊坡的穩(wěn)定性會(huì)由于含水量不斷的變化受到影響。在此理論的分析之后，能夠開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是得到目標(biāo)土質(zhì)的邊坡穩(wěn)定程度與降水的具體關(guān)系是什么。而且這個(gè)變量并不能夠用控制變量法進(jìn)行討論，因?yàn)榻邓畷?huì)同時(shí)影響其他的因素，比如說(shuō)一定要把土質(zhì)的吸水能力考慮進(jìn)去，這也會(huì)影響后續(xù)的工作。這里采用的辦法是，使用完全飽和的參數(shù)進(jìn)行假設(shè)和進(jìn)一步驗(yàn)證。這些參數(shù)已足夠，并且結(jié)合相關(guān)信息，在表4-1中列出了每個(gè)土壤層的相關(guān)參數(shù)設(shè)置。表4-1各土層力學(xué)參數(shù)土層名稱(chēng)重度（kN/m3）粘聚力(kPa)內(nèi)摩擦角(o)坡殘積土18.79.221.1礫質(zhì)粘性土18.66.9423.63本論文所討論的方法中，將各種影響因素方案結(jié)合到以下四個(gè)計(jì)算方案中，來(lái)進(jìn)一步探討單位時(shí)間內(nèi)降水量的相對(duì)強(qiáng)弱，以及總的降雨持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，還有土地的邊坡傾斜度，還有高度對(duì)于整體的穩(wěn)定程度的作用。計(jì)算辦法一：這里設(shè)置第一種暴雨條件，就是每天降水60毫米，持續(xù)一天。而比較強(qiáng)的“暴雨”，則指的是120毫米降水一天，最終我們把得到的參數(shù)大小插入到SLOPE/W，最后可以方便得到結(jié)論，即相同降雨周期下但不同降雨強(qiáng)度時(shí)邊坡的安全系數(shù)變化情況。穩(wěn)定性計(jì)算方案二：選取暴雨條件1降水強(qiáng)度60mm每天，降水周期為一天、暴雨條件2降水強(qiáng)度為每日60毫米，而且持續(xù)的時(shí)間為兩日。另外，設(shè)置第三種暴雨條件，就是，降水是每日60毫升，總體持續(xù)三日，這樣的應(yīng)用場(chǎng)景下來(lái)計(jì)算我們需要的參數(shù)。計(jì)算辦法三：第一種計(jì)算方案是，設(shè)置坡比是一倍的關(guān)系，而降水條件選擇條件一的大暴雨形式，，第二種計(jì)算方案是，設(shè)置一對(duì)0.8的形式安置斜坡，降水仍然選用上面說(shuō)的條件一的大暴雨模式。第三種設(shè)計(jì)的思路是，采用二倍的坡度關(guān)系，選擇上述降雨模式，最終我們算得的結(jié)果是關(guān)于安全系數(shù)和透水率的，需要將具體的數(shù)值插入到SLOPE/W之中，最后得到穩(wěn)定的程度與不同坡度比的關(guān)系。穩(wěn)定性計(jì)算方案四：我們這里選用橡樹(shù)方案三中的計(jì)算辦法三，也就是說(shuō)，采用二倍的斜率關(guān)系，大概角度為62度，在一開(kāi)始的辦法之下改變坡高，來(lái)研究相同土層分布情況下邊坡高度對(duì)邊坡安全系數(shù)的影響，得到分別在5米、7.5米、12.5米和15米的坡高的坡面相對(duì)位移還有整體的穩(wěn)定程度之間的關(guān)系，以及后續(xù)的趨勢(shì)。（二）降雨強(qiáng)度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響在穩(wěn)定計(jì)算方案一的背景下，根據(jù)不同降雨強(qiáng)度條件下邊坡入滲場(chǎng)的分析結(jié)果，在圖4-1中整理了邊坡臨界滑動(dòng)面穩(wěn)定性在三種不同降雨強(qiáng)度條件下的變化情況。分析圖4-1得出，降雨開(kāi)始的時(shí)候邊坡穩(wěn)定性的安全系數(shù)為1.593，且相對(duì)穩(wěn)定性較好。如果將不同降雨強(qiáng)度下的邊坡安全系數(shù)的波動(dòng)范圍進(jìn)行比較，則邊坡最低穩(wěn)定性系數(shù)在暴雨條件一下為1.553，下降幅度很小，邊坡最低穩(wěn)定性系數(shù)在大暴雨降雨條件下為1.467，而邊坡最低穩(wěn)定性系數(shù)在特大暴雨條件下為1.355，這是非常極端的。由此得出穩(wěn)定性系數(shù)隨著降雨強(qiáng)度變化越大，下降幅度和下降速率越大。通過(guò)對(duì)不同降水條件下穩(wěn)定性系數(shù)的增加曲線(xiàn)作對(duì)比，就會(huì)看出，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)會(huì)隨著降水強(qiáng)度增高而增加速度越來(lái)越快。這是因?yàn)橥馏w含水量隨著降雨強(qiáng)度增高而越來(lái)越高。降雨后滲透的水越多，孔隙中的水壓消散得越快，抗剪強(qiáng)度和安全系數(shù)增加的就越快。圖4-SEQ圖\*ARABIC\s11邊坡臨界滑面在不同降雨強(qiáng)度工況安全系數(shù)變化圖圖4-2顯示了降雨初期斜坡的臨界滑動(dòng)面，圖4-3至4-5顯示了在24小時(shí)降雨期間不同降水強(qiáng)度下斜坡的臨界滑動(dòng)面的分布。如果將圖4-2和圖4-5進(jìn)行比較，由此得出，邊坡的臨界滑動(dòng)面在暴雨條件1下還相對(duì)來(lái)說(shuō)比較淺，而降水量低時(shí)可能會(huì)發(fā)生淺層基礎(chǔ)滑坡。圖4-SEQ圖\*ARABIC\s12降雨初始時(shí)刻邊坡臨界滑動(dòng)面圖4-SEQ圖\*ARABIC\s13邊坡臨界滑動(dòng)面（暴雨條件1，降雨24h）圖4-SEQ圖\*ARABIC\s14邊坡臨界滑動(dòng)面（大暴雨條件，降雨24h）圖4-SEQ圖\*ARABIC\s15邊坡臨界滑動(dòng)面（特大暴雨條件，降雨24h）從以上分析可以看出，在本文提出的三種降水強(qiáng)度條件下，假設(shè)沒(méi)有過(guò)去降水的影響，邊坡坡度仍然處于穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡整體在不同降雨強(qiáng)度條件下也還位于比較平滑的情況。實(shí)際的降水和施工過(guò)程中，地下水量也會(huì)干擾坡度的大小，而且不能避免的就是前期可能會(huì)有水流經(jīng)過(guò)以及降水發(fā)生，這些相關(guān)因素的影響下，含水量可能比分析出來(lái)的的理論值要高，所以要求我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)邊坡防護(hù)過(guò)程中，一定要加強(qiáng)對(duì)坡腳附近的之類(lèi)的邊坡軟弱部位的治理和保護(hù)措施。（三）降雨歷時(shí)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響采用穩(wěn)定性計(jì)算方案二，根據(jù)前文對(duì)邊坡入滲場(chǎng)在不同降水周期的作用下的分析結(jié)果，對(duì)三種不同降水周期下邊坡臨界滑動(dòng)面安全系數(shù)的變化進(jìn)行分類(lèi)如圖4-6。根據(jù)圖4-6來(lái)看，在降雨前兩天，雨水入滲導(dǎo)致邊坡孔隙水壓力大幅度增加。在不同降雨條件下，花崗巖殘積土邊坡臨界滑動(dòng)面穩(wěn)定性會(huì)隨著雨水的滲透而不斷的被破壞，從曲線(xiàn)中可以看出，其中有兩天的下降率甚至達(dá)到了12.5%，到第三天的時(shí)候，穩(wěn)定性下降幅度為0.036每天。因此，基質(zhì)吸力大大降低，則會(huì)引起穩(wěn)定性也急劇下滑，隨后可以過(guò)度到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的階段，具體可以通過(guò)第三天的特征表現(xiàn)出來(lái)，在平衡的時(shí)候，坡度和相對(duì)滑面變化都不是很明顯，但是接下來(lái)，雨量沒(méi)有停止增加，那么孔隙就會(huì)逐漸加大，遭受到的雨水的壓強(qiáng)會(huì)使得剪應(yīng)力上升，當(dāng)雨水停止后，孔隙壓力減小，相應(yīng)的，抗剪程度會(huì)變大，這些都會(huì)影響到安全系數(shù)的大小，實(shí)際上，我們可以看到不同的暴雨條件所對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)變化，出現(xiàn)條件一的時(shí)候，安全系數(shù)以0.4%的倍率上升，而在條件二、三的時(shí)候，上升速率則分別是0.8%和1.6%，這個(gè)數(shù)值的變化就反映了，當(dāng)降水量越大，時(shí)間越長(zhǎng)，土體中的含水量越高，降雨結(jié)束后從土體中流出的水量也越多，所以邊坡的孔隙水壓力降低速度也越快。圖4-6臨界滑面安全系數(shù)在不同降雨歷時(shí)條件變化圖邊坡的臨界坡度還受哪些因素的影響呢？這里進(jìn)行降水的時(shí)長(zhǎng)與其坡度比之間的關(guān)系記錄實(shí)驗(yàn)，如圖4-7和圖4-8所示，安排了降雨結(jié)束時(shí)，將暴雨條件2和暴雨條件3下邊坡在降雨結(jié)束時(shí)刻臨界滑面位置和安全系數(shù)進(jìn)行整理（如圖4-3為在暴雨條件1下的邊坡臨界滑面）。相比之下，降雨的雨水滲透影響面積隨著降雨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸擴(kuò)大，臨界滑面從淺向深發(fā)生偏移，從而導(dǎo)致其滑坡面積的也越來(lái)越大，而在這些不同的降雨條件下地下水位的變化很微小。圖4-7暴雨條件2下降雨48h邊坡臨界滑動(dòng)面圖4-8暴雨條件3下降雨72h邊坡臨界滑動(dòng)面（四）邊坡坡比對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響在本文第三章不同坡度比設(shè)計(jì)方案的滲流分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究不同坡度比在降雨過(guò)程中邊坡安全系數(shù)的波動(dòng)規(guī)律，建立起邊坡坡度安全系數(shù)的計(jì)算模型。降雨條件下邊坡界面安全系數(shù)的變化方案如圖4-9所示。從圖4-9可以看出，坡度比方案1（坡度比1：1）的坡度安全系數(shù)從開(kāi)始時(shí)的1.691降低到降雨條件下的1.585。減小范圍為0.106，并且計(jì)劃II的安全系數(shù)（坡度比1：0.8）從1.593降至1.466，減小范圍為0.127，坡度比為1：0.5，初始時(shí)間為1.490至1.327，減小范圍為0.183，這意味著，坡度的初始狀態(tài)和降雨過(guò)程的穩(wěn)定性在坡度比越大的時(shí)候就會(huì)越低，同時(shí)下降范圍也越大。降雨停止以后，方案一的邊坡穩(wěn)定性在30h達(dá)到最小狀態(tài)，而方案二和方案三的邊坡安全系數(shù)分別在24h和27h達(dá)到最小值。由于前面圖4-2和圖4-4已經(jīng)顯示了在大暴雨條件下坡比設(shè)計(jì)方案二的邊坡在未降雨時(shí)和經(jīng)過(guò)降雨24小時(shí)后的臨界滑動(dòng)面，因此此處只把坡比方案一和方案三邊坡在未降雨的時(shí)候和經(jīng)過(guò)降雨24小時(shí)以后的臨界滑動(dòng)面的分布情況總結(jié)在下圖4-10至圖4-13當(dāng)中。如果我們比較這些設(shè)計(jì)策略的相關(guān)結(jié)果呈現(xiàn)出了趨勢(shì)，從中我們可以得出結(jié)論，如果坡比變大，那么滑動(dòng)的可能就會(huì)變，最終呈現(xiàn)出來(lái)的滑動(dòng)相對(duì)面積則會(huì)增加。如果這個(gè)土坡沒(méi)有被大量的降水，或者說(shuō)降水已經(jīng)結(jié)束，那么這兩種情況均有向邊坡深處偏移的趨勢(shì)，如果這個(gè)比值更高，直到到達(dá)臨界閾值，那么這個(gè)上下部分的相對(duì)滑動(dòng)會(huì)導(dǎo)致兩部分徹底分離，萬(wàn)一真的出現(xiàn)了這種情形，地下水位變化也隨著坡比的增加而變化程度變大。圖4-9不同坡比方案各個(gè)臨界滑動(dòng)面安全系數(shù)變化圖圖4-10方案一邊坡初始時(shí)刻臨界滑動(dòng)面圖4-11方案一降雨24h時(shí)邊坡臨界滑動(dòng)面圖4-12方案三邊坡初始時(shí)刻臨界滑面圖4-13方案三時(shí)降雨24h邊坡臨界滑面（五）坡高對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響當(dāng)每天降雨達(dá)到120mm，降雨時(shí)長(zhǎng)為一天的時(shí)候，把坡比計(jì)算方案三的邊坡看作基本模型，通過(guò)改變坡高，研究得到在多個(gè)不同高度的邊坡，其邊坡坡高的穩(wěn)定性變化規(guī)律。如表4-2所示為，整理了在大暴雨條件下各坡高邊坡的初始安全系數(shù)和最小安全系數(shù)。從下表中分析得出：花崗巖殘積土邊坡的高度越來(lái)越高，邊坡的初始穩(wěn)定性就越來(lái)越低，經(jīng)過(guò)大暴雨的作用，同時(shí)隨著坡高的增加其邊坡的結(jié)構(gòu)可能會(huì)被破壞的嚴(yán)重，在國(guó)標(biāo)發(fā)起的文件中，我們可以得出相關(guān)的技術(shù)規(guī)范定義，具體的來(lái)說(shuō)就是，定義了如表4-3所示的邊坡工程等級(jí)和如表4-4所示的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，與表4-2中的坡高安全系數(shù)相比，降雨時(shí)邊坡最低穩(wěn)定性在坡高為10米處的值為1.337，邊坡初始穩(wěn)定性在其邊坡高度增加至12.5米的時(shí)候，其值為1.406，但是在大暴雨條件下其最低穩(wěn)定性，已小于規(guī)定的二級(jí)邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)，其值為為1.223。所以要求花崗巖殘積土邊坡得到充分的防護(hù)與加固處理，由此得出，任何具有類(lèi)似土層分布的邊坡，它的邊坡坡高都需要嚴(yán)格控制在1米到12.5米范圍里。如圖4-14至圖4-21所示，整理了分別在不同坡高下邊坡初始時(shí)刻和降雨24小時(shí)之后的臨界滑動(dòng)面分布情況，可以從圖中得出：花崗巖殘積土邊坡的滑動(dòng)面在坡比相同的條件下，一般都是從邊坡坡腳上面移出，而與此同時(shí)，邊坡地下水位變化也隨著降雨的變化受到很大影響。圖4-16坡高7.5m時(shí)的邊坡初始臨界滑動(dòng)面圖4-17坡高7.5m降雨24h后邊坡臨界滑動(dòng)面圖4-18坡高12.5m時(shí)的邊坡初始臨界滑動(dòng)面圖4-19坡高12.5m降雨24h后邊坡臨界滑動(dòng)面圖4-20坡高15m時(shí)的邊坡初始臨界滑動(dòng)面圖4-21坡高15m降雨24h后邊坡臨界滑動(dòng)面結(jié)論綜上所述，本文通過(guò)對(duì)花崗巖殘積土邊坡破壞的研究，得到如下結(jié)論：花崗巖殘積土邊坡地質(zhì)災(zāi)點(diǎn)多，規(guī)模小，主要為土質(zhì)邊坡破壞災(zāi)害。按地理分布上看，花崗巖殘積土邊坡破壞主要分布在容易形成較厚巖土堆積層的地方和地形較為陡峭的地區(qū)；從發(fā)生時(shí)間上看，花崗巖殘積土邊坡破壞主要集中在每年3至9月降雨多發(fā)季節(jié)期間。綜合分析得出花崗巖地區(qū)邊坡災(zāi)害的主要影響因素為特殊的花崗巖殘積土質(zhì)