李广信坡脚淹没引起的灾害20年岩土注册考试下午知识19

　　翻看2020年岩土注册考试的考题，见到一道考题，涉及一个不得不说的问题，在这里提出供同行们讨论。
　　2020年下午知识19题：
　　某边坡工程，暴雨过程中，坡体重度增加，假定潜在滑裂面浸水后强度不变，但未出现滑动，坡脚雨水汇集，淹没部分边坡。暴雨前到暴雨过程中（坡脚未被淹没）到坡脚汇水淹没，边坡的安全系数的变化为下列哪个选项？
　　(A) 先变大后变小 (B) 先变小后变大
　　(C) 一直在变小 (D) 先变小然后不变
　　我发现几本材料，其选项都是B。解释说：＂坡脚未被淹没时，滑体自重增加，下滑力增加，安全系数减小；部分边坡被淹没时，由于土坡下部浸水，滑体有效自重减小，潜在滑动面抗剪强度不变，安全系数增加＂。
　　这种仅仅从重度来考虑的思想是很狭窄、片面和有害的。首先介绍一个工程案例：
　　1961年3月6日下午6点半左右，位于湖南省安化县资水河谷的总库容为35.7亿立米柘溪水库工程尚未竣工，还有一些工人在坝面的溢洪道上和两岸施工，但水库已经蓄水，水位在距正常高水位约20m的高程。经历了连续8天降雨后，湖面上波浪不惊，十分平静。18时40分,随着一声闷响，库水骤然掀起狂涛巨浪，水墙壁立，20m高的涌浪冲过尚未建完的坝顶，漫过坝面，席卷了坝顶上的临时挡水建筑物和左右岸施工现场，将在大坝中段溢洪道和两岸施工的工人冲向下游谷底，造成伤亡88人的特别重大伤亡事故，其中64人淹溺死亡，24人受伤。
　　惊魂稍定，人们发现上游库区右岸，距坝址1.5公里处的塘岩光地段发生了大滑坡，滑坡体体积达165万立方米。滑下的百万方土石以高达25米/秒的速度滑入水深50余米的库内，坝前水位迅速上升了4m，激起的涌浪造成库水漫顶，使毫无提防的人们遭到灭顶之灾。
　　事后分析其原因是：1961年3月，库区已经连续降雨8天，与此同时水库初次蓄水到148m高程，淹没了库区岸坡的下部，见图1。
　　图1 库区塘岩光滑坡纵横断面图
　　事后分析认为，造成库区的岸坡抗滑稳定性急剧下降主要原因如下：
　　（1）由于降雨和浸水使板岩的含黏土夹层泥化，抗剪强度和抗滑力降低；
　　（2）降雨产生了岩坡的渗流，其渗透力增加了滑动力；
　　（3）柘溪水库库区的地址条件十分复杂，在库区右岸的塘岩光地段是含黏土夹层的板岩，坡的节理倾向与岸坡坡向一致，向着库区；并且受到断层节理的切割，滑坡发生在两个断层和层间错动之间，降雨与饱和使其无法得到两侧岩体的牵制也是可能的原因。
　　图2 岸坡滑动原因示意图
　　但是最主要的原因还在于库区初次蓄水，使岸坡部分浸水淹没。这种岸坡前的堆积体可用圆弧滑动面条分法分析，以最简单的瑞典圆弧条分法为例，见式（1）。水库蓄水前，岸坡的堆积体与含黏土夹层的板岩的稳定，很大程度靠坡下部堆积土体的自重支撑，与上部岩土体比较，对于圆弧滑动面，这部分土的圆心角qi很小，甚至可为负值或0。自重产生的滑动力（荷载bhigisinqi较小或负值，而抗滑力（抗力）bhigicosqitanji较大，可维持着坡体的平衡。一旦仅在库水位上升将其部分淹没，它们的自重从天然重度g变为浮重度g ¢，抗滑力急剧减小，引起滑坡。
　　(1)
　　在《碾压式土石坝设计规范》(DL/T5395-2007)中规定的坝坡稳定分析工况有：(1)施工期及竣工时上下游坡, (2)稳定渗流期上下游坡, (3)水位降落上游坡, (4)正常运用＋地震上下游坡。其他情况都可以理解，只是为什么＂稳定渗流期上游坡＂也要进行稳定分析。因为这是水是向坡内渗流，渗透力指向坡内，产生抗滑力，比任何情况下都安全。但是在其条文说明中指出：＂上游坝坡在库水位为高水位情况下虽不会滑动，但在库水位为中间某一水位（正常高和死水位之间）时，由于上部为湿重度，下部为浮重度，存在比正常蓄水位或空库时稳定安全系数低的情况。该水位一般称为不利水位，对均质坝该水位约为坝高的1/3，因此对上游坡也应进行按期分析。＂
　　图3 水位在1/3坝高的均质坝上游坝面稳定性
　　可见，即使是浸水后土的强度指标不变（一般粗粒硬质岩屑的j值变化不大），其边坡稳定安全系数也会由于部分浸水而滑动。初次蓄水而引发的次生灾害：库区滑坡和诱发地震、在上个世纪水利界成为普遍的共识。由于各纵断面的坝高，库区的岸坡位于不同的高程，所以在水库初次蓄水的不同水位都可诱发滑坡，包括引起初次滑动和引起古滑坡的再次滑动。三峡水库蓄水引起的一系列库区滑坡此起彼伏，就是这个原因。
　　不知此题的命题者的＂标准＂答案是什么，但我见到的解答都是选项B。这种只从重度的认识是很片面的，也是容易误导年轻的岩土工程技术人员，导致他们在以后的工程实践中犯错误。