1、昆明理工大学硕士学位论文生态护坡的局限性及副作用研究姓名：王佳妮申请学位级别：硕士专业：道路与铁道工程指导教师：徐则民20050422昆明理簟大学硕士学位论文摘要擞态护玻主要蔗指皱面棱被钫穰系辩主体的加阖、植被逶镧缓藤永主瀛失及浅艨淆坡的体用。棱物根系如同纤维的三维加筋作用，为土层提供附加“粘聚力。4口，并限制土体的侧向膨胀，从而提高了作用范闺内土体的强度；植被通过截酹降雨囊、消减掰滴击溅、鄹剑她袭经流簿作曩减弱7降蕊约侵饿，保持坡耍爆豹稳定。但是，由于受植物体檄系分布深度、其生长鄢境以及边坡条件等多项因素的影响，嫩态护被效果有限。大多数毽被豹摄系部分毒在蟾表爨下l。5 m涤发蠹，其力学热濯深
2、度小予深屡漤坡豹渗覆埋深，因此，生态护坡技术用于深层滑坡防治方面存在一定的局限。斜坡鑫形藏莛舔饔逐渐交绦荠毅袋终夷警豹趋势，拳-者稼学箨用俸兔岩捧表生演纯过程中的一个重要环节，贯努整个斜坡演化过程，对斜坡失稳起促进作用。水一岩化学作用(ewRl)静累积效应在芍l起奔蕊掇伤濒逡往魏辩静露辩，矿耪、岩矗及誉体结构、变形杼为、强度及水力学特性等也将随之发生多方露的深刻变化。CWRI对滑坡孕育的贡献是照著酶，在许多情况下，它是暴稀褥以诱发滑坡静重要萋磕。挺拔与斜坡长期的相互作用和物质交换对于斜坡CWRI起到积极的影响。最终譬致斜坡必稳。永溶液的德环速率秘化学健质是影响CWRI进程的重要因素。穗被作用使
3、i中形艘大量擞系通道、于裂缝、动物遥道及翻聚体之闼的结构性孔羰等大空隙，并攥护既有穴空隙处于相对稳定的状态。这些大空隙是降水入渗的踅要通邋，能够挺高斜坡暖嫂蹲承熬魏力，程迸斜坡瘩滚渡援强。逮下承豹毅老交替，霹戳楚水岩稳德帮揍数戆终处于技低水平，加快斜坡CWRI速度。植被的存在使土体表层中有机质的含慧提高。在降拳漤溶熬撵耀下，袭屡审妻孽畜瓿璇旋携带递入懿下拳疆嚣系统，敖交稳下承溶波貔化学性质，保证CWRI持续进行。植被对于CWRI的贡献促进了斜坡演化，加速斜坡失稳和深蘑潇玻懿发奎。生态护坡对于深层滑坡防治方面的作用有限，进一步研究证明，植被对乎深层滑坡孕育的贡献怒显著的，植被对瓣缓稳定兵有掰作用
4、。关键词生态护坡：局限性；植被；斜坡演化及必稳；水岩纯学作用；滑坡孕育墨翌墨三查堂堡主堂垡丝苎 塑墨AbstractDuring the intera出on with slope soil，vegetation appears to be certain hydro-mechanicaleffects and provides engineering properties on surface erosion and shallow landslides control andsoil shear strength reinforcementBase on this principle，bio
5、technical slope protection getswidespread applicationHowever,its effect influenced by many factors，such as vegetationgrowth environment and slope conditionsparticularly,confines of root distribution皿e rootzones ofmost plants distribute generally within 15 m underground，failure planes ofdeep seatedla
6、ndslides typica,y pass well below the rooting zoneBiotechnical slope protection has minimaleffect in deep landslide mitigationThere is a mass wasting tendency since slope was formattedAs an important part ofexogenic rock action,chemical water-rock interaction(C，m)promotes slope evolutionthroughout t
7、he whole mass wasting processesCWRI can give rise to the progressiveaggravating of different initial dalnage8 in slopes and the structure，mechanical and hydrauliccharacteristics ofmineral，rock and rockmass will all change with CWRI progressUnder manycases，CWRI is the important basis ofrainfall扛igg=i
8、ng landslide eventsThe cRculation rate and chemical components of ground water are two main factorswhichcall remarkable affect the progress of CWRIVegetation is the decisive factor controlling theformation，dimension and lifetime of maeropore systems in soilsRoot channels，faunal tunnels，shrinkage cra
9、cks and intemggregate porosity formatted by vegetation-soil interaction areuniversal and constitute a relatively stable macropore system in upper slope mass,whichimproves markedly the rechange environment of groundwater,make slope to absorb almost allprecipitation except interception by vegetation，a
10、nd promote ground water circulationThe pre-event water giving place to the event water in vegetated slopes make saturation index of water-rock exchange phases to be a low level and chemical water-rock interaction rate be increasedbiogcocbemical proooss，such aS root breathing and litter degrading，rel
11、ease acidic substanceslike C02 and oIganic acidsWater-soluble organic acids，leachated by the infiltrating rain，transfer into circulation systems of ground water,exchange concentrations of chemicalcomponents in it,and make chemical water-rock interaction keep on the proceedingThecontribution of veget
12、ation to CWRI aggravate slope evolution，accelerate slope losing steadyand the occurrences ofdc印seated landslideBiotechnical slope protection has limited effect in preventing deep landslide mitigationOnthe contrary,the contribution of vegetation to deep landslide preparation is notableTo sum up，veget
13、ation has negmive effect in the slope stabilityKey words biotechnical slope protection；limitation；vegetation；slope evolution；chemical water-rock interaction；landslide preparation process11昆明理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：新呈交的学位论文，楚本人在导师的指导下(或我个人遂嚣研究王律羼双褥蟾残暴。除文书已经滚翡霉|簏戆蠹容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要
14、贯献的个人和集体，均已谯论文中作了明确的说明并表幂了谢意。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 气彳锚垣日 期：埘年华月砌关于论文使用授权的说暖本人完全了解昆明理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保瞽、送交论文的爱帮件，允许论文被查阅，学校可以公布论文鲍全都或部分蠹客，露默笨援影印或其健复制手段保存论文。(保密论文在解密后应遵守)导癖签名：丝型敝储张邋型碍 期： 盘堑垒丝趣碰壁| 昆明理工大学硕士学位论文 第1章堵论第1章绪论斜坡(包括天然斜坡和人正边坡)是常见的地貌单元之一。受到蕊力的作用，陆地表面静任蔼既肖奈坡都有逐渐变低，并被最终夷平的麓势，嗣聍，这种夷平过程又总
15、是与新斜坡的形成相伴，这是沉积岩，乃至岩石圈，形成演化的自然循环中不可或缺的霪要环节。狭义滑坡作为斜坡夷平(mass movement Or IDIISS wasting)的方式之一，只有当其威胁、影响载人类生涯或生声活动隧，才成为灾害【。灾害瞧瀑坡毂产生往缝是多耱垂然因素和人为因素相互作用和制约的始果。尽管在所脊诱因中，地质因素是首要的，但人类溪动慰撂坡鹣产生羁撵其窍深远瓣影骢。人类活动范曩豹嚣盏扩张、蠢类Z程静蘩建势必破坏原有的自然平衡状态，最终导致斜坡失稳滑坡和崩塌的产生会给人们带来难叛琰冤瓣灾寒，罨警宅靛一次毪破舔强度苓及逮震，餐其发生翡鬏凌京分纛戆范嚣帮远远高予地震12J。岩土正程领
16、域的专家和技术人员一直在探索、尝试、研究防治大型滑坡保持瓣坡稳定豹方法。目前常用予保持斜坡稳定、加固人工离边坡及坡灏防护的工程措施包括工程防护瓤生态防护两类，主要有以下凡种：(1)工程防护砌体封闭防护 当边坡坡度较陡、玻面士体松散、自稳性差时，可采用圬工砌体封阕防护接施。砌体封ll防护媳搔浆砌片磊、浆辔块蠢、浆礤条石、浆期预剑块、浆寝混凝土空心砖等。喷魁素浚凝瓣护黠予稳定髅较好豹整震遗跛，霹在其表嚣夔射一层素滗凝士，防此岩石继续风化、剥落，达到稳定边坡的目的。这是一种表层防护处置措施。挂瓣镶唆貉护对予较蒺老夏途壤或整疆整稳定毪较蓑豹岩葳边缓，胃采熏整瓣锚喷防护。挂网锚磺怒在边坡坡面上镧设钢筋网
17、或土正塑料网等，向坡体内打入锚杆(鬣锚钉)将瓣铸牢，囱网上喷射一定鳟度静豢提羧，对边坡迸行封闭防护戮。(2)生态护坡篁三态护玻憝利用植物具有潮土、防止水土流失、绿化环境功能，赢接在坡面上栽种树林、横物、筚皮等檬物，或采用圬工防护与檬物防护翱结台的防护措瓣。自上世纪九十年代以来，随着人们环境保护意识的提高，生态护坡作为一种斜坡治理与加鼹的新方法，逐渐为广丈工程入员所认识势被大量推广采惩。一方嚣，在墨导鲣建绿色通道(生态公路、环保黼速公路等)趋瓣影响下，生态护坡在工程边坡，特别怒赣基边缴豹黪护方瑟霉列了应髑：另一方覆，备类蘸娥瘫抟、人工农像赫转等因兼獒墨塑墨墨查璺曼圭堂垡燕奎 麓!兰整鎏生态环保秘
18、耱救承主流失瓣双鬟麓携，狡酱遍撵为期器鑫然逑坡的萋本措施。11生态护坡技术的发展及应用对予生态护坡，国内终墨魏尚笼准碳定义，一般撂以环境保护释芰程建设势器靛懿生物控制或囊貔建造z糕，氇指利精擅被进稃城蘅保护和侵镰控翩酶途径与手段鞠。暂W解释为：“用活的植物，单独用植物或者植物与土木工襁和非生命的挺物拱!l|i棚结套，班减轻缓霭豹苓稔定性辩後缓”翻。岩土边坡生态护坡技术与传统的圬工相比，除具有一定的防护功能外，还能改蒜建设芏纛矮遮游生态嚣辘，戮就链赛各建豁簌不断雉研发葛应用。警恋护璇韵历史源逡流长。最早有记载的生态护坡应用出现在1591年的中凰。在如此久远雏年代，搠楗等豉薅乎海摩边被熬攘鑫与绦爹
19、。在17世纪，孛潼靛剩焉叟态护玻技术缳护黄泻嚣撵。1633年，醋本天采搿铺萆泼、羲辩萤盼方法治理蔻坡，成为日本璧态护坡的起源。到了20世纪30年代，这种生境途径首次弓l入中瞅，褥烈邈遮发鼹势袭欺渊蹙嚣，生粤麓整赛缝被护坡豹磅究奄感用。20擞篼哟年代虢精，生态护缓技术邑推广潮氆界许多国家。在北美，生态护坡遴用历史W以追朔到1926簪，而且承袭了中欧的经骏，烹受致力予与农抟渡秘邀路建设骞关豹授镶控剃。褒英藿，这令方法鲶予2e鼗纪40年代苯，用于黼逸景观的稳定、凝岸和交通线路边城的稳定等。欧荚飘家主甍是围绕麓骆业皲面遭受雨水蠖蚀的目的褥送舒，蹇娶或翅子公黪边坡豹生态耱护及霉堤防护。液压喽援技术自20
20、世纪50年代发臻看麓予植被护皱，至今已获广泛应用瀚。l。2生淼护坡理论研究进疑嚣髓，关予生态护坡黪研究，大多熊孛袭生态翌程技本嚣发与箍广痰焉方覆，嚣瀵论骄究粼滞嚣予技术开发，且侧鬣予探讨燕态护璇对边坡的力学期匿和阻止水瓣坡面的侵蚀豹嚣献方匿。实鼯上，援貔自身的黛长特性决定了叟态技术稼愿予迭皱鹊力攀、承文学效果不掰能会在簸期蠹全都黧瑗。瓣予生龠期长静本本檬榜或莱爨深远影墒(翔土壤的理优往质、承岩籀互作用)，器要十几年甚至几十筝雳可鳇被认识到。另处，巍对考虑檬被作用的边坡进舒稳定性分援曼寸，笼论是力学逐是零力学黪边界条体黎十分鬟杂，攒舔的选散和测定也缎潮难。由予上述原豳，焦态护坡的理论研究并不完善
21、，对予生态护坡的局限性和剡作用方藤，滏缺乏系绞磺究。在捷装辩透跛豹青日霜作糯方谣，融脊的研究童要是阐述根系力学加固机理方磷，认为土中的根系与俸捆要缠绕，形成一个出土和摄系缎成憋粳一土复念毒孝糕，摄袋懿俸掰如同纤维，按热憝爨瑾来分橱边竣士体鹃应力状态，把土串的禳分布褫为加筋纾维的萋堡矍兰盔兰篓点璺垒i臻 一 一整三妻堡垒分布，根系对土体抗剪强度的提高负lj由附加“粘聚力Ac表涿【7_141。围绕这一机理，较为普遍的研究方式是戳不同手段灏蚕襁物禳系藏筋强发，在确定禳一土复合律的抗剪强度指标后，通_j建验算边坡稳定性系数对比有茏根系作用的区别，说明根系圈土护坡的效果。熊态护坡搀失一耱保持斜坡稳定的技
22、术措施，理想状惑是植物根系漶过潜在滑动面，这样其机械加谳效应才能够得以充分发挥。上丽介绍的普遍研究方法，一个黧要的程竣募势裁憝毽携擞系终用深度已遮裂或接近潜在溪动嚣。然嚣，嚣嚣坡鬻棱物攒系俸用范围与边坡潜在滑动面位麓之间兼系的研究较少，由于秃法证明该假设的真实性和合理羧，溪富磷究因嚣缺乏足够瓣瀵羧力。对于植拨的水文学效应，就保持斜坡稳定而言，实际上具有正、负两方面作用。降疆鸯麓坡静稳定密秘耀关，调查表鞠，淆跛多发生谯寨鬻瓣，降雨蹩瓣瑗失稳蠹孽诱嚣。从水文学效威的角发出发，植被层对于斜坡稳定性影响的研究，不可避免地要涉及到植被对降隋的掇截、嚷ll筻、蒸发及诞滋坡体降承下渗等方面，ii鼯现有研究进
23、展举一。林业生恣学、水土傈持学和边坡工程学对于植被，尤其是转木，消减掰滴下落的势能对坡面破坏作用的研究结论一致，认为除高大的单一林外，天然林区一般由商低层次不等煎攘甥瓣落掏威，在降隧瓣过羧中可将鬻渣二次(多次)拦截，溃减了羲溃下落动能对坡面的溅蚀。在蕴技覆盖较姆豹裁坡土，酶承总萋中麴一部分坡接兹羧系吸牧嚣由蒸耱搀援接教到大气中去。为确定植被覆盏区域降水入i参量的大小，研究植被燕腾作用的能力和速度是登粪赘。嚣嚣，攘终学、辚鼗生态学对予穰霰蒸瓣薅爱戆予藏熬，毽将冀残采瘦蔫子斜坡稳定领域的水文地质学研究还不多见。覆盏在缝表静穰筏襄积聚在魏艨静捂棱落唏本囊兵畜一定懿掩承雏力，同融。缝表植物对土壤的改良
24、作用、枯枝落叶层的存在和团敉结构的彤成，提高了土体表面的糙率，扶而减少了缝表径流蠢，保护缓黼遭受瑟蚀和海蚀。植被的存在可以提高土层的渗透性能爨早为人知的事实。不同领域的学者分别从各自角度对不闷气候醺、不同植物群类、不弼地质条件和坡丽条件下植被对提高土体渗透性熊姻影响您徽了丈曩约研究。总之，目前的研究多倾向予植被保持水土的积极作用，关于植被对于斜坡稳定的副终弼及其对警深层漤坡孕育鹣嚣麸方嚣豹磷究，虫子穆秘琢因，没蠢受裂入髓熬是蟛重视。昆明理工大学硕士学位论文 第1章绪论13论文选题及技术路线131论文选题鉴于生态护坡技术的快速推广应用，而植被对斜坡土体作用机理的理论研究相对滞后这一情况，本文作为
25、云南省自然科学基金项目“云南等级公路路基病害发生机理及防治对策的系统研究”(200lE0001G)的研究方向之一一生态护坡局限性及副作用研究，首先对斜坡失稳的内在机理及斜坡失稳过程中的水一岩相互作用作以阐述，分析了斜坡演化过程及深层滑坡孕育的影响因素；在此基础上主要完成以下研究：(1)在分析植物根系加固土体机理基础上主要探讨了生态护坡的局限性。阐述了林冠、下层植被及枯枝落叶层(1itter)削减溅蚀、防止水土流失的水文学效应：按根系形态分类说明植物根系力学加固的作用，结合室内公路边坡模拟水力冲刷试验(以下简称为“室内边坡模拟试验”)的数据分析说明植被护坡的f#用效果；结合室内边坡模拟试验边坡抗
26、滑稳定性分析的结果，指出根系作用范围集中在体浅层，无法达到斜坡失稳时土层滑动带(潜在滑动面)，植被对防止深层滑坡的发生存在局限。(2)结合南昆八渡滑坡调查取样分析的结果说明攘被对斜坡稳定的副作用。指出水溶液的循环速率和化学性质是影响CWRI进程的重要嗣素，植被是土中非饱和大空隙数量、规模及寿命的决定性因素，通过产生大空隙提高土体吸收降水的能力，促进斜坡水溶液循环，地下水新老交替，加快斜坡CWRI速度；植被的存在可以显著提高中有机质的含量，在降水淋溶的作用下，表土层中的有机质被携带进入地下水循环系统，改变地下水溶液的化学性质，保证水一岩化学作用持续进行。132技术路线首先总结了生态护坡技术的发展
27、和应用及目前植被(生态)护坡机理研究进展，主要论述了边坡失稳的普遍机理；在系统阐述植被的水文学、力学护坡机理的基础上，指出植被护坡的局限性，并以室内边坡模拟试验的数据分析支持上述理论；通过水土保持学、植物生态学文献资料和南(宁)昆(明)线八渡车站滑坡处土、岩样的扫描电镜SEM图片及有机质分析结果说明植被通过提供、保护入渗通道等方式促进降雨入渗，加速斜坡水循环，推动水岩化学反应持续进行，促进斜坡演化和深层滑坡的孕育；最后得出结论生态护坡存在局限性及对斜坡稳定具有副作用。基本技术路线的具体流程图见图11。昆明理工太学硕士学位论文 第3章植被护坡机理及局限性分析圈1 1技术路线圈5-昆明理工大学硕士
28、学位论文 第3章植被护坡帆理及局限性分析第2章斜坡失稳的普遍机理受到重力的作用，陆地表面的任何既有斜坡都有逐渐变低，并被最终夷平的趋势，同时，这种夷平过程又总是与新斜坡的形成相伴，这是沉积岩，乃至岩石圈，形成演化的自然循环中不可或缺的重要环节。狭义滑坡作为斜坡夷平(mass movement or masswasting)的方式之一，只有当其威胁、影响到人类的生活或生产活动时，才成为灾害。21边坡失稳的内在机理B正 丛 。体H 氏a厶士Ih ：y f6圈21边域应力分折图21所示是一坡角为(900-a)的斜坡的受力情况。侧向边界受到构造应力与自重应力的联合作用；假设斜坡很长，作为平面问题来处理
29、，并假设在该应力环境中，岩体的任何部分都未发生屈服，满足线弹性本构关系。当歧镌。嚣攘摄瘁仑港粼，奔藏是否破坏取捷警最大帮浸，j、圭藤力瓣整篷。鬻北，主艘力差从0向大予0驰转变也标惑着糟髂从稳定状态避入了“j#稳定状态”。蹰戴，瓣坡鬻捧发燕交黪磁嚣燕必然翦，瞧蓑爨诞蓬努产艇静下滑力将壹豫麓在斜缓上，壹到越过瓣城熬痰秀松熬辩瓣，辩皱变为平遮。这瞧是鑫然界瓣皱夷平静理谂蒸确。当然，这辍耩谎的“#稳定狡态”并非是寨昧着糟若静力学中的斑即失稳，丽是揩器俸将扶既送入静羧交形阶袋，并商完全灸稽演纯。(2)平行被两方向钓仞威力麓边坡高度和坡麓正相关，这可以很好地解释高隧边城静稳定性般较麓翡现象。22边坡稳失稳
30、过程中舱承澍援照作用翔果斜坡形成戳詹，其勃疆力学特性不受劂蛾表环境的影响，不随时间发生变化，鄢么，鬻葶搴仅仅程籀坡形成诱发鼹二次应力场中笈生变形的过稷将是缓慢躲。但是，实际情况并非如此，斜坡形成之前，岩体就巴经经历了长时间的风化、卸荷作用，i砸且遮墨矍墨兰幽主墼i哒 。 萋i耋篓楚拦燮墨蹩!墨!燮释寝室演纯会爨穷整个瓣壤演纯过程，壹至其被完全夷平。因踅，斜坡失穗避稷除受掰二次应力场控制外，还与其表生演化密切相关，而水-糟相量作用是岩体表生演化过程中疑为棱心静环节。文献14祷地下水尊岩士体的相强作用概括为篓种，即力学作用(静水压力和动窳压力襻用、物溪俸黑(敬纯、满浮、溅纯络糟及络含窳熬强纯俸爝)
31、移纯学俸瘸(裔予交羧、溶解、水化、承僻、溶饿及氧亿逐舔)，应该说途一总结蒸本囊括了斜坡者土体内大部分WRI过程15，16。经过长期努力，以瀑坡灾窑必目标豹WRI磷究已彀褥装予黧簧遴展，锻滋耱涟凝燕不擒餐的，入锯辩该疆壤莱黧重大淹蘸静试诶程度还较低，在很大程度上制约着滑坡预报及减灾技术蠹q发展。22。1办攀作用蒸予太沙基宥效瘫力定律(Terzaghi，1925)静室睬永歪力效敝一“降雨新闻藏降黼之鹰斜坡者士体内空港水藤力的舞嵩使褥潜在滑动蕊上的有效疲力及抗剪强度辫低，从薅诱发漕坡”被认为怒簿搿诱发瀑坡靛最圭要撬粼，也是斜坡WRI串研究耩度最嵩翡镬域之一f4似辘。SwanstonD。N(1967)
32、、WeymanD曳(1973)、PiersonTC(1977)及El*Kadi A。I。等(21)谗多学学尊对瘴褥辫阅及姆藤之后斜坡岩土体内空隙农暴力的上拜憾凝遴杼_i璧骊鳜睦溅；Slide RC拯Swanston DN(1982)还记录过莱斜坡失耩进稷审静降雨及地下水位资辩f1删。文献C 17剁用美国莱土质降褥滑坡练套照灏累娩同时获得骢失稳瓣瓣鑫拳舜辩、燮滚承蔗力及位移等方褥鹃珍燮资辩，掰数值方法模叛了空稼求难办豹变化过耧。绪累淡明，降麓在斜：坡上鼯积聚了一朦上层海水(&perched water)，由于其径滚途径土失獠戆灏麴太钵渗透系数穗对鞍低，譬致该帮位零办檬囊爱空精l承送为港犬，嚣成鼹
33、豁鏖承两导致籍坡失稳。文献C2l】在研究蒋港大鹅由岛纂雨诱发的群旋住潢被对也曾提出，降丽在崩积层内形成了上熙滞零，禽承攫内空熬承压力萝糍寻l起瓣太搭彩胀锼樽滑凌鬻及游棒疼莱些部整鹣蠹聚夯丧失，滠终导欺斜坡必稳；交献22】报道，阿尔卑新山西南缘的法圈东部地区(French Alps)暴黼滑坡发育，潢体具有崩积盖层(colluvial cover)攘冰攫溺穗混豢主体黪类戳缭掏；疆场渗透试羧及理论章卡葵豪糖，潺岩中发育有较大酌裂隙系统和规横较小的纂体孔隙羧豫幕统。前者接受盏层吸收的降水毂於绘，磐霹在一定穰发上形成水乎经潍(平器缓瑟)，斜瑗变形受控予这些大罐l蒙串垒陈拳莲力的燮纯。文献C23】在研究降
34、雨对土壤稳定挺豹影噙时，采用了下列技术雅线：雨承入渗一鬻态渗流场一麓淼空(藐)鼹零莲力一极限乎簿方法一鬻态稳定性分撬结粜；辚究表鹞，降磁疆度、降鬻历挣于和鬻型是影噙暂态渗流场、窄陈永歪力努稚及其稳定性的最主要因素。文献24基于环剪试验机上进行妁不捧水匀速剪切试验续暴提出，斜坡破螺初期较小戆潺鼬袋秽会造贱粒子破碎一粒子破碎弓|起豹体秘压缩趋势将等|2垦塑堡三盔堂塑主堂垡丝奎 笙!兰苎垫茎墼垫里j堡曼丝!堑致超空隙水压力(eXCeSS pore pressure)的产生和积累一滑动面不排水条件下，超空隙水压力的上升将引起有效应力和剪切强度的降低，从而诱发高速滑坡。此外，Hmebcrg WC(199
35、1)、Baum IL L，Fleming RW及Johnson丸M(1994)在研究美国俄亥饿州德里派克(Delhi Pike)滑坡、Reid ME(1994)在研究诱发滑坡的临界降雨量(L1趸rlandslide-Riggering rainfall thsholds)、林蜂等(1999)在研究土质斜坡稳定性、日本学者链原克夫等(2000)在研究陡坡崩塌机理、张倬元等(2001)在韩城电厂滑坡整治、肖世国(2001)在研究膨胀土堑坡稳定性、徐志文等(2002)在研究重庆奉节某滑坡成因机制时也曾对空隙水压力的积聚、波动、消散及岩土体响应等阉题进行过广泛研究。按空隙水压力理论，降雨滑坡是在坡体地
36、下水水位达到斜坡失稳的临界状态时发生的，而大多数斜坡的地下水位都受控于降雨的补给量，这样就可以利用降雨量来间接进行滑坡预报。基于这一思路，不同国家和地区的大量学者在定义或计算不同尺度的LTRT方面进行了大量研究工作【”筇捌。除个别情况(斜坡隔水底板倾角很大、介质渗透性强、径流交替强烈)外，雨季斜坡中某一时段地下水位(空隙水压力)的波动一般都是含水系统对此前多次降雨的综合响应，滑坡可能由相隔不大的几次降雨共同诱发，因此，先期降雨(antecedent rainfall or antecedent precipitation)是LTRT研究中面临的复杂问题之一。文献27在研究意大利北部皮德蒙特山脉
37、(Piedmont)及阿尔卑斯山地区降雨滑坡的LTRT时指出，由于包气带厚度和渗透性的差异，不同斜坡失稳的LTRT应该是不同的；降雨强度、持续时阈及先期降雨在LTRT研究中是重要的。文献2830分别以新加坡南洋理工大学校区群发性浅层降雨滑坡、云南蒋家沟滑坡泥石流及重庆地区降雨滑坡为对象，采用数值模拟、现场和模型试验及统计分析等手段，探讨了降雨方式对空隙水压力变化的影响、LTRT及先期降雨等问题；尽管表达方式各异，但都强调了先期降雨的重要性。文献31提出，对于直接由渗入水诱发的浅层滑坡，LTRT可利用一维水文学模型来确定；对于汇水条件好，由逐渐累积形成的地下水诱发的(较)深层滑坡，先期降雨就必须
38、被考虑，其实时失稳概率(realtime failure probabilities)可以利用水文流域模型(hydrological catchment models)来确定，不能再谋求建立斜坡失稳与降雨量之间的简单关系。文献25在区域LTRT计算时提出了先期日降雨量经验模型(AntecedentDaily Rainfall Model)，模型中的降雨诱发条件被事发当天的降雨量与先期降雨量的和代表，先期降雨量用一个根据降雨水文图获得的基于不同地区的衰减系数(a physicallybased decay coefficient)来修正。考虑地下水静水及动水压力效应的单体斜坡稳定性评价方面，不同
39、学者提出了许多反映各类水文地质概念模型的稳定性计算公式。“坡体不透水，后缘拉裂缝和潜在滑面含水且彼此连通，坡体分别承受来自两者的侧向静水压力和扬压力”是最常见的考虑地下璺塑墅盔塑主堂堡熊苎 苎i鲎垫熊篓楚垫剿曼丝越承力学效斑的稳宠性分耩模型绺茹)。文献34认为，对予岩质逑跛，应把坡体鼹援余餍作为研究对象，将地下水的作用力视为外力，并分别给出了考虑浮力和动水压力时的稳宠性系数公式。文麸353强调了边坡水力搀建分辑孵概念模型瓣熏要链，霪点讨论7聪水边坡的水力学效艨。文献E363提如月12上=续Boussinesq方程为挟心魄数学模型慕攒述斜坡撼下承瓣浸潦夔线动态；稳定黢雾采耀基于太涉萋嚣论懿离教德
40、方法，条块划分与农滋散毽横搬豹单元划分楗协调，缝下承二磬学效黢主要考虑浮力，簸褥安凌瓣受授予蟪下窳往波动鑫孽逸玻稳定住瀚动态跟踪。每文献E36的憨骆类儆，文献E37认必蔚坡稳定系数怒潜米含求层镫蠢浑嶷静单氆邈鼓，逶过缝下永；#稳定计算就冒确定边城稳定性的动态焚化过程；稳定性计算除浮力外，还纳入了动水压力。文献E383澍用=维运动单元(kinematics element)法(每个雄笼穗鸯予蓉分法币的受两条块)进行辫威斜坡稳定性分析时，阍时考虑了单元底部的扬压力(空稼水觚力)和单元侧丽所承受的黪承压力。与文献23】类戳，文敲E39畿研究滂注火岩淡漕皱稳定牲对采磁了下烈技术路线；非饱和渗流场计算(
41、篡维饱和一非饱和非稳定流模型)一(糕合)成力场分凝(弹皴爨性骞黩元法)一穗寝憋计冀。文献瓣镶铁嚣键秘矮遗坡为对象，秘焉承褥缝蝗线(soU-water曲蝴娥哦烈c curve)确定攀圈禽拳搴孵的土体抗剪强度参数，进瑟裂慝寝溅平餐方法寒完残考虑黪褥入渗瓣：逸缓稳定程诗舞。文献41】潋稳秘一gi饱鞠土懿线性弹性模璺(Duncan-Chang横燮)势蒸瑚，整麓黪线羧赛羧元法分析了降藤对土璇稳定性豹澎稍，结聚袭稠，麓案降耨翡不断渗入，勰饿区麸玻角向波体内部扩展，安全系数夺警l鹣鏊器不麟扩大。文献【鸵戳潜在满面介质豹庭交软纯和承致器讫为国发点，褥蕊了摘述斜城平面失稳的力学和尖点突变模邋，并试图jf!I用这
42、些模型乘解释诸魏瓣壤j聍褥一降鬻遥耩的整异晌瘫及滑缓并不定鸯酶糯强度最大辩发生等现象。赡外，Iverson RMMajor JJ(1986)、肖力等(1988)、周叔举(1990)、舆旭露(1991)、桎接鸿(1997)、王冬珍(1999)、陈泰坚等(2001)、攀铀等(2002)、刘耀壤等(2002)许多学者都曾在该领域从事过研究。所涉殿蛉斜坡包糖松散奔质避坡、岩鹱(屡状、块状)裂藏边皱凝黄土边坡等，鲠涉及戆阏爨懿摇零力学因褰戆缡入方筑爱建下水非稳定计冀等。壹予一般苓会逡瑗蠛下或蜓下渗滚鄹祥蔫静承力撵痿，锌对燕俸斜城静壤下求动永莲力萼|起熬渗遴漤蚀摄道耩怼较少。长沙仪器厂滑坡佼予一承痒鬻痒，
43、滑体藏上弱下蠢水平叠鬻麓天工填士和砂毫层构成，砂层魏下水向承蘼摊淹；瘁水位的下降引起砂层潜镰及滑坡鹣发垒转3】。文献E443在对舀本鞠国麓Zentouku大赘片籍滑坡豹位移、避下水流餐及水中悬浮物含量进行同步监测酣发现：潜蚀作用燕驻著的；斜坡运动可导致岩体松麓及游鬻介葳豹破替与缎粒纯，是德避潜饿的踅要困綮；潦蚀与斜坡运动之润驰缝垦矍墨三盔堂塑主堂垡堡苎 萋!主垫鍪茎墼垫墼墨堡丝丝接、互馈过程(interrelated chaill process)是该斜坡蠕变的核心机制。岩土体内的应力与渗流耦合问题涉及斜坡稳定、地下空间围岩稳定及涌突水、坝基抗滑稳定及渗透稳定与高放核废物深埋处置等众多领域，而
44、受到各国学者的广泛关注。以立方定律(cubic flow law，lamb H，1932)为基础，许多学者进行了单裂隙渗流与应力的耦合关系研究，如，GoodmaaJ(1976)、Zhao J&Brown ET(1987，1992)给出了不同形式的节理垂直变形量一有效正皮力关系；Oda M(1986)在假定地应力按静水压力方式分布条件下得出了隙宽一深度关系；Lee CH等(1995)以Bandis SC等(1983)的研究结果为基础给出了水力隙宽(conducting aperture)一深度关系；Witherspoon E A(1980)、Swan G(1983)、Elliott G M(19
45、85)及Zhao J(1987、1992)等给出了不同形式的单裂隙渗透系数一正应力关系，而Indraratna B等(1999)则研究了裂隙开度，粗糙度对水流流速和流态的影响仵彦卿等(1994-2002)在岩体渗流场与应力场的耦合模型方面进行了大量研究工作，提出了集中参数、连续介质、双熏介质、裂隙网络及等效连续介质等理论模型。郑少河等(2001)给出了复杂应力状态下含水裂隙岩体的本构关系及损伤演化方程，提出了考虑断裂损伤效应的裂隙岩体渗透张量表达式及以此为基础的岩体渗流一损伤耦合模型。刘建军等(2002)以低渗透油田开发为目标，将多相流体渗漉力学与岩体弹塑性力学相结合，建立了适合低渗透油藏流固
46、耦合渗流的数学模型，并给出了其数值解。此外，刘继山(198弘1992)、周创兵(1996)、徐增和(1999)、杨栋(2000)、王嫒、速宝玉(1995,-2002)、姜振泉等(2002)及刘才华等(2002)许多学者都曾在单裂隙及岩体的水力耦合方面进行过大量研究工作队4554。以上述成果为基础，一些学者对斜坡岩土体内渗流场应力场的耦合问题进行了研究。文献34】探讨了某水电高边坡蓄水后不同时期的渗流场及稳定性。文献55。56对三峡船闸高边坡的渗流损伤问题进行了数值模拟结果表明，降雨入渗作用过程中，岩体渗流与损伤的耦合是未来岩质边坡恶化的重要因素；流固耦合显著的中上部坡帮带可能出现局部失稳，可能
47、的破坏方式是沿非贯通裂隙面损伤累积导致断裂扩展，最终产生剪切破坏：文献57对该工程边坡稳定性进行损伤一渗流耦合分析的结果表明，边坡内应力有所增加，位移明显增大，边坡中节理裂隙的扩展贯通以张拉式为主，伴有剪切型和拉剪复合型；左边坡相对右边坡有更大的损伤演化区、渗流深化区。文献58曾用连续介质耦合模型对某铁矿边坡的应力场和位移场进行数值模拟。222物理作用物理作用一般表现为对岩土材料的综合软化效应，该方面已经有很长的研究历史，并积累了许多资料15晰51。Colback ESB&Wild BL(1965)研究了多种沉积岩的强度和变形特性对含水率(MC-moisture content)的响应，其中石
48、英砂岩从干燥到饱和时，单1 S憋塑堡三盔整塑主憋缝苎 签i妻垫茎篓堡垫磐墨鲢盐煎辘抗压强度(UCSuniaxial coml)r豁sive蟪g嫩)损失50。Bueshtein L。S。(1969)研突丁MC对若干俄罗斯看荚砂屑岩和富含粘土矿物砂岩的强度和变形特性的影响，对于石荧骖疆辫，食承蠢麸0-4，UCS援失50，嚣蘑嚣煞MC麸O-q。5，UCS硬簿羝戮原来的置分之一。Van Eekhout EM(1976)研究了采囱煤矿内的若干泥岩样品的强度_和变形特懿对MC懿爱残，绣采裘餮蘧着MC嚣媾麓，UCS帮扬氏模蠢降低，聪泊橙磁港大。喻学文(1989)提出，中嗣四川东部红层砂岩的饱和抗压强度一般在
49、686 MPa以上，软化系数奁035淼右；瓣籍静施和抗筮强度一般在294MPa戳下，软化系数介于088-015之问。Dyke C。GDoberdner L(1991)研究了置种UCS出y(干单融抗压强度)介予3474MPa的葫荚砂满岩的UCS与MC的关系，提出岩石强度越低，对含水纛反应越敏感。睬键转等(1991)的研究发现，饱水状态下，砂卷翻花爨闪长岩的UCS给剃衰减劐天然状态的20O和333；弹性模纛则衰减剥天然状态的644和774。Hawkins A。B，藏McConnell B3(1992)对取是荚墨各恁夔3S静不弱砂岩浆嚣S融蠲Ucs。(饱和单轴抗压强度)的研究表明，不同砂岩的强度损失是高度炎化的，一般介于8278+l，乎蚜3ll强度羧失事圭簧受毅予卷夏串否荚萼糕土矿物豹笼铡，其次怒糟石的微结构；根据干燎、中等MC及饱和状淼下的UCS测定结果判断，砂岩的大部
