滑坡深部位移量分析

当前，对一些滑坡失稳起控制性作用的滑带土的流变性以及滑坡渗流场与应力场耦合作用的研究是当前岩土工程和工程地质界研究的热点课题之一。

研究表明，大型滑坡的变形与复活的一个重要因素在于滑带土的力学特性强度损伤积累和时间效应，这一内在的地质力学机理与外在的地面变形演化过程彼此呼应。土体在剪应力作用下，除了瞬时的弹塑性剪切变形外，还伴随着与时间相关的剪切蠕变变形。当前在岩土工程界，土的流变研究不仅仅局限在软、黏土（Prevost，1976；Murayama，1983；Yoginder，Richard，1977；Edward，James，1980；陈铁林等，2001），还涉及到一些滑坡滑带土的研究（韩爱果等，2001；刘品辉，1996；宋克强等，1994；王文星等，1996）。就滑坡而言，尽管它的初始力学状态满足平衡条件，经过长期蠕变，则可能朝着不稳定的方向发展。在重力作用以及适当的岩性和构造条件下，会形成蠕变带（Masahiro，1992）。特别对于长江三峡库区典型大型滑坡来说，譬如黄土坡滑坡、赵树岭滑坡和泄滩滑坡等，滑带土的母岩大多是砂岩、泥岩，一般是细粒土成分占优势的黏性土，其土力学特征具有更多的相同之处。因此，建立适合库区典型滑坡的滑带土的蠕变特性的本构模型就显得十分必要。

另外，水库蓄水及水库运行后库水位的频繁波动，将可能引起滑坡复活或促成新的不稳定滑体，不仅给人民的生命财产造成重大损失，而且影响到电站的安全运行和经济效益。据不完全统计，三峡库区在175m库水位影响的范围内共有大小滑坡1190余个，各类变形体分布更是广泛（晏同珍等，2000；孙广忠，1997）。水库2003年蓄水后诸如黄土坡、红石包、谭家坪等许多滑坡部分或完全被水浸没。尤其库水位在145～175m周期涨跌时，滑坡将会受到河流地质作用和库水动力作用，使得原已稳定的滑坡再度复活，库水位波动不仅弱化岩体力学强度、减轻岩体有效重力，而且还改变库岸边坡内地下水的渗流场。渗流场的改变同样改变了坡体内的应力场，进而影响了坡体介质的体应变和孔隙率的变化，反而又影响渗流特性，这样就要求我们重视库岸边坡中的渗流场和应力场耦合作用的研究。

渗流场和应力场耦合作用所导致的库区滑坡事件屡见不鲜。1995年法国66.5m高的马尔帕萨拱坝在初次蓄水时即溃决。意大利瓦依昂拱坝坝高265m，水库设计正常高水位为722.5m，1963年10月9日，库水位上升至700m高程时，左岸大坝1.8km处，发生2.5×108 m3的巨型滑坡，以25～30m／s的速度顺层下滑进入水库，引起涌浪超过坝顶150～250m，约有3×107 m3的水量渲泄而下，致使一个村庄被毁，近3000人死亡，整个水库变成一个石库。许多学者对意大利瓦依昂水库滑坡的原因进行过详细地分析，认为是因库水位上升引起岩体中地下水位抬升，增加了岩体的浮托力而导致的一种破坏。该水库两岸岩体渗透性良好，库水位迅速上升引起的地下水位抬升，滞后时间短，在库岸边坡坡脚产生极大的扬压力，使正应力减少，抵抗滑动的摩擦阻力降低，而产生滑坡。在瓦依昂水库滑坡事件之后，人们清醒地认识到了对滑坡体破坏的力学机理研究的不足，各国学者开始重视人类工程活动与周围的地质环境之间的相互作用，并加强了它们之间的流固耦合研究。

一般地，斜坡渗流分析与稳定性和应力分析通常是分开独自进行，即先不考虑坡体的应力－应变关系单独进行渗流场的分析，然后根据渗流计算结果，赋予坡体内不同区域岩土体不同容重来进行稳定性及应力分析。尽管这种方法简单易行且已积累了一定的工程实践经验，但其没有真实客观地反映渗流场与应力场之间的相互作用、相互影响的机理。事实上，两者是相互影响的：渗流场的改变会导致渗流体积力和渗透压力的改变，使作用在坡体上的应力场的分布发生改变；而应力场的改变，会引起体积应变的改变，使坝体内各部分的孔隙率发生改变，渗透系数也随之变化，从而改变坝体渗流场的分布。两者的这种相互作用结果，会使斜坡体达到一种双场的耦合平衡状态，形成渗流场影响下的稳定应力场和应力场影响下的稳定渗流场。但由于斜坡体不像土坝具有均质且具有明显的边界条件，斜坡地质体中被尺寸、方向性质不同的软弱带或结构面切割，因此，对斜坡的流固耦合研究增加了难度。不少学者已经做了许多研究工作（唐辉明等，2002；唐辉明等，2000；胡新丽等，2006；徐则民等，1998；张伟，2004；郭玉龙，2005；柴军瑞等，1997；陈庆中等，1999；丁秀丽等，2004），但研究结果还远未达到工程应用要求，有待进一步深入和完善。

其实，库水位波动作用下的库岸斜坡也是一种常见的非饱和斜坡，在渗流场的求解过程中，考虑地下水渗流时大多只考虑饱和渗流，没有考虑非饱和区和暂态饱和区，对斜坡的稳定性评价也未考虑基质吸力对稳定性所作的贡献，从而使评价结果与实际有所出入。库水位波动的可变边界对渗流场的影响、非均质渗流特性（尤其是含有多层泥化夹层）、渗流模型、饱和非饱和渗流场与应力场的全耦合作用等问题远未得到满意的解决（汪斌等，2006）。因此，要想正确地认识库水位对滑坡稳定性影响的力学机制，就必须从非饱和渗流及其与应力的耦合作用这两个角度出发，分别计算考虑不同效应的稳定性。因此，研究斜坡内渗流场与应力场耦合分析模型具有重要的理论和实际意义。

选取三峡库区三大滑坡之一的巴东县黄土坡滑坡前缘崩滑堆积体及深部滑带土作为研究对象。一方面，对滑带土的流变试验和流变机制、蠕滑特征和长期强度进行研究，建立合适的滑带土的蠕变方程，为滑坡的建模和稳定数值计算奠定了力学基础。另一方面，以前缘崩滑堆积体作为工程实例，建立了由多层泥化夹层控制的地质－渗流场－渗流场与应力场耦合计算的概化模型，对滑坡的非饱和渗流场及其与应力场耦合作用进行了数值模拟分析，为进一步研究库水作用下滑坡的变形失稳机制提供了理论依据。