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摘 要：库水位的变化将导致边坡体内渗流场的变化，进而引起边坡的失稳破坏。本文通过分析不同饱和渗透系数的边坡，研究库水位下降时坡体内地下水位的位置变化以及渗流场类型，揭示在库水位变动过程中坡体渗透性的变化规律。
关键词：库水位下降；边坡；稳定性
0 引言
在全球范围内，至少有1%的水库在一定程度上会受到滑坡的影响[1]，在水库边坡失稳的过程中，水是一个至关重要的外在因素，而边坡渗透系数又是一个影响边坡稳定性的内在因素。从岩土力学的角度来看，水对岩土体的力学作用主要表现为动水压力和静水压力，在非饱和土中还存在着基质吸力。因此水是诱发边坡失稳的主要的因素之一。而同时水库水位变化又和渗透系数共同影响着边坡的稳定性，应视坡体渗流场类型而定[2]。本文以三峡库区八字门滑坡为工程背景，根据饱和与非饱和渗流控制方程，针对不同库水位渗透性和不同库水位下降速率，研究库水位下降条件下滑坡体地下水位线的变化规律，进一步分析了，在不同坡体饱和渗透系数下，坡体稳定性系数的不同演化规律。
1 典型滑坡的选取
所选滑坡为三峡库区八字门滑坡，根据现场踏勘，八字门滑坡是发生在第四系中的牵引式土质滑坡，滑坡特征明显，主滑方向NW110°。滑坡平面形态呈不规则短舌状。前缘至香溪河，高程135m，后缘壁呈弧形，高程3300m。滑坡右边界清楚，后部多出露基岩陡坎，中段向外转折，前部沿浅沟延伸，左侧边界较模糊，大致沿小冲沟延伸。滑体前部地形平缓，呈平台状5-15°，平台前缘地形坡度为20-25°，滑体中后部较陡，坡角35-40°。滑体上宽150-210m，下宽380m，纵长450m，面积约11.8万m2，滑坡剖面形态呈凹型，平均滑体厚以15m计，总体积约177万m3[3]。
2 计算方案
由于研究的目的是为了揭示库水位变化及不同渗透性对边坡稳定性系数对边坡渗流场的影响规律，所以本文设计了四种研究方案，即采用不同的饱和渗透系数K=1×10-3m/s、K=1×10-4m/s、K=1×10-5m/s、K=1×10-6m/s。下降速率取固定值。
3 计算结果及分析
3.1初始地下水位线的确定
在对边坡库水位上升下降条件下的渗流场进行模拟时，首先应该确定边坡的初始地下水位线，它是边坡渗流场模拟的基础。本文对模型进行稳定流模拟，利用模拟结果作为平稳阶段的地下水位线。
目前对三峡库区滑坡的非饱和土性状还没有通过试验方法进行研究，实际上，由饱和渗透系数和土水特征曲线推导出的渗透性函数已可以达到足够的精度，本文采取的渗透性函数是根据其饱和渗透系数大小和土水特征曲线推导出的。
3.2 库水位上升时地下水位线模拟
取总的计算时间为20d，坡体内的地下水位随饱和渗透系数的不同而具有不同的变化规律。当边坡渗透系数大于库水位下降速率時，地下水位的变化几乎与库水位的变化是同步的。渗流场为准同步型。当边坡渗透系数小于库水位下降速率时，地下水位在下降的过程中地下水位线是向坡体外凹的，该渗流场为内排型。
3.3 稳定性系数结果分析
限于篇幅问题，本文仅选取库水位下降速率为1m/d，饱和渗透系数分别为K=1×10-3m/s、K=1×10-4m/s、K=1×10-5m/s、K=1×10-6m/s进行研究。稳定性的研究选取Geostudio软件中的Geoslope部分进行研究。
如图9为库水位下降速率为1m/d时，不同饱和渗透系数下坡体稳定性的不同演化规律。总体规律为渗透性系数越大岸坡稳定性系数越大。因为当渗透系数大时，由于渗流产生的对坡体不利的渗透力就较小，如图1，当渗透性系数为K=1×10-3m/s、K=1×10-4m/s时，渗透系数大于库水位下降速率，随着库水位的下降，岸坡坡内水位基本上与坡外水位持平，基质吸力降低较多，水的作用也较明显，而由于渗透性好，由渗流产生的渗透力反而较小，因此在库水下降初降，稳定系数有所降低，而随着库水位的继续下降，稳定性系数反而有所上升，因此存在一个最危险水位。当渗透性系数为K=1×10-5m/s、K=1×10-6m/s时，渗透系数小于库水位下降速率，随着库水位的上升，坡内水位滞后于库水位的下降速率，这时岸坡受到向着坡外的渗透压力，库水位下降越多，该渗透压力越大，因此该岸坡的稳定性系数越来越小。
图1 v=1m/d时不同渗透系数下的边坡稳定性系数
基于上述认识，不同的饱和渗透系数会对坡体的稳定性及其演化规律有一定的影响，因此，本文研究认为，库水位调度方案的不同对坡体的稳定性有很大的影响。另外针对不同渗透系数的边坡，库水位调度方案的选取应具体考虑其与坡体的饱和渗透系数之间的关系，而另行确定库水位的调度方案。
4 结论
本文运用Geostudio数值模拟软件，以三峡库区八字门滑坡为原型，研究了库岸滑坡饱和非饱和区地下水位线在库水位上升下降过程中的变动规律，重点分析了在饱和非饱和交替过程中，坡体不同部位的渗透系数变化规律。基于本文算例，得到如下结论：
（1）库水位下降时的边坡渗流场是饱和渗流与非饱和渗流共同作用的结果。在坡体饱和与非饱和交替的过程中，坡体渗透性的变化是及其复杂的。
（2）从水位下降过程中地下水位线的变化来看，当库水位下降时时。坡体渗透性系数大时，松散堆积物内的地下水位线抬升基本上和库水位是同步的。而当坡体渗透系数小于库水位的下降速率时，地下水位线的下降则明显滞后于库水位的下降。地下水位线向坡体外弯曲。
（3）文章最后分析了不同渗透系数下，边坡的稳定性演化规律，分析结果认为不同的渗透系数岸坡安全系数大小以及变化规律都是不同的。为库水位的调度提供了一个指导性的依据。
参考文献
[1]柳群义，朱自强.水位涨落对库岸滑坡孔隙水压力影响的非饱和渗流分析[J].岩土力学.200年第29卷增刊.85-89
[2]贺可强，阳吉宝，王思敬.堆积层滑坡位移动力学理论及其应用--三峡库区典型堆积层滑坡例析[M].北京：科学出版社.
[3]王荣鲁，贺可强等，长江三峡区八字门滑坡稳定性分析与评价[J]，青岛理工大学学报，2007，7
作者简介：
武秀文（1984-）女，汉族，青岛黄海学院教师，从事堆积层滑坡方向的研究。
贺可强，教授，博士生导师。
关键词：库水位下降；边坡；稳定性
0 引言
在全球范围内，至少有1%的水库在一定程度上会受到滑坡的影响[1]，在水库边坡失稳的过程中，水是一个至关重要的外在因素，而边坡渗透系数又是一个影响边坡稳定性的内在因素。从岩土力学的角度来看，水对岩土体的力学作用主要表现为动水压力和静水压力，在非饱和土中还存在着基质吸力。因此水是诱发边坡失稳的主要的因素之一。而同时水库水位变化又和渗透系数共同影响着边坡的稳定性，应视坡体渗流场类型而定[2]。本文以三峡库区八字门滑坡为工程背景，根据饱和与非饱和渗流控制方程，针对不同库水位渗透性和不同库水位下降速率，研究库水位下降条件下滑坡体地下水位线的变化规律，进一步分析了，在不同坡体饱和渗透系数下，坡体稳定性系数的不同演化规律。
1 典型滑坡的选取
所选滑坡为三峡库区八字门滑坡，根据现场踏勘，八字门滑坡是发生在第四系中的牵引式土质滑坡，滑坡特征明显，主滑方向NW110°。滑坡平面形态呈不规则短舌状。前缘至香溪河，高程135m，后缘壁呈弧形，高程3300m。滑坡右边界清楚，后部多出露基岩陡坎，中段向外转折，前部沿浅沟延伸，左侧边界较模糊，大致沿小冲沟延伸。滑体前部地形平缓，呈平台状5-15°，平台前缘地形坡度为20-25°，滑体中后部较陡，坡角35-40°。滑体上宽150-210m，下宽380m，纵长450m，面积约11.8万m2，滑坡剖面形态呈凹型，平均滑体厚以15m计，总体积约177万m3[3]。
2 计算方案
由于研究的目的是为了揭示库水位变化及不同渗透性对边坡稳定性系数对边坡渗流场的影响规律，所以本文设计了四种研究方案，即采用不同的饱和渗透系数K=1×10-3m/s、K=1×10-4m/s、K=1×10-5m/s、K=1×10-6m/s。下降速率取固定值。
3 计算结果及分析
3.1初始地下水位线的确定
在对边坡库水位上升下降条件下的渗流场进行模拟时，首先应该确定边坡的初始地下水位线，它是边坡渗流场模拟的基础。本文对模型进行稳定流模拟，利用模拟结果作为平稳阶段的地下水位线。
目前对三峡库区滑坡的非饱和土性状还没有通过试验方法进行研究，实际上，由饱和渗透系数和土水特征曲线推导出的渗透性函数已可以达到足够的精度，本文采取的渗透性函数是根据其饱和渗透系数大小和土水特征曲线推导出的。
3.2 库水位上升时地下水位线模拟
取总的计算时间为20d，坡体内的地下水位随饱和渗透系数的不同而具有不同的变化规律。当边坡渗透系数大于库水位下降速率時，地下水位的变化几乎与库水位的变化是同步的。渗流场为准同步型。当边坡渗透系数小于库水位下降速率时，地下水位在下降的过程中地下水位线是向坡体外凹的，该渗流场为内排型。
3.3 稳定性系数结果分析
限于篇幅问题，本文仅选取库水位下降速率为1m/d，饱和渗透系数分别为K=1×10-3m/s、K=1×10-4m/s、K=1×10-5m/s、K=1×10-6m/s进行研究。稳定性的研究选取Geostudio软件中的Geoslope部分进行研究。
如图9为库水位下降速率为1m/d时，不同饱和渗透系数下坡体稳定性的不同演化规律。总体规律为渗透性系数越大岸坡稳定性系数越大。因为当渗透系数大时，由于渗流产生的对坡体不利的渗透力就较小，如图1，当渗透性系数为K=1×10-3m/s、K=1×10-4m/s时，渗透系数大于库水位下降速率，随着库水位的下降，岸坡坡内水位基本上与坡外水位持平，基质吸力降低较多，水的作用也较明显，而由于渗透性好，由渗流产生的渗透力反而较小，因此在库水下降初降，稳定系数有所降低，而随着库水位的继续下降，稳定性系数反而有所上升，因此存在一个最危险水位。当渗透性系数为K=1×10-5m/s、K=1×10-6m/s时，渗透系数小于库水位下降速率，随着库水位的上升，坡内水位滞后于库水位的下降速率，这时岸坡受到向着坡外的渗透压力，库水位下降越多，该渗透压力越大，因此该岸坡的稳定性系数越来越小。
图1 v=1m/d时不同渗透系数下的边坡稳定性系数
基于上述认识，不同的饱和渗透系数会对坡体的稳定性及其演化规律有一定的影响，因此，本文研究认为，库水位调度方案的不同对坡体的稳定性有很大的影响。另外针对不同渗透系数的边坡，库水位调度方案的选取应具体考虑其与坡体的饱和渗透系数之间的关系，而另行确定库水位的调度方案。
4 结论
本文运用Geostudio数值模拟软件，以三峡库区八字门滑坡为原型，研究了库岸滑坡饱和非饱和区地下水位线在库水位上升下降过程中的变动规律，重点分析了在饱和非饱和交替过程中，坡体不同部位的渗透系数变化规律。基于本文算例，得到如下结论：
（1）库水位下降时的边坡渗流场是饱和渗流与非饱和渗流共同作用的结果。在坡体饱和与非饱和交替的过程中，坡体渗透性的变化是及其复杂的。
（2）从水位下降过程中地下水位线的变化来看，当库水位下降时时。坡体渗透性系数大时，松散堆积物内的地下水位线抬升基本上和库水位是同步的。而当坡体渗透系数小于库水位的下降速率时，地下水位线的下降则明显滞后于库水位的下降。地下水位线向坡体外弯曲。
（3）文章最后分析了不同渗透系数下，边坡的稳定性演化规律，分析结果认为不同的渗透系数岸坡安全系数大小以及变化规律都是不同的。为库水位的调度提供了一个指导性的依据。
参考文献
[1]柳群义，朱自强.水位涨落对库岸滑坡孔隙水压力影响的非饱和渗流分析[J].岩土力学.200年第29卷增刊.85-89
[2]贺可强，阳吉宝，王思敬.堆积层滑坡位移动力学理论及其应用--三峡库区典型堆积层滑坡例析[M].北京：科学出版社.
[3]王荣鲁，贺可强等，长江三峡区八字门滑坡稳定性分析与评价[J]，青岛理工大学学报，2007，7
作者简介：
武秀文（1984-）女，汉族，青岛黄海学院教师，从事堆积层滑坡方向的研究。
贺可强，教授，博士生导师。