一、边坡工程该不该计算暴雨工况?
岩土助手公测群里有同学希望笔者能带领大家一起研究下“边坡工程的暴雨工况计算”的问题。当时笔者第一反应是:《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)5.3.2条文说明已经明确说了“建筑边坡不用计算暴雨工况”,有必要还讨论这个问题?
条文说明:

“5.3.2 由于建筑边坡规模较小,一般工况中采用的安全系数又较高,所以不再考虑土体的雨季饱和工况。对于受雨水或地下水影响大的边坡工程,可结合当地做法,按饱和工况计算,即按饱和重度与饱和状态时的抗剪强度参数。”

但是,你若是仔细研究规范就会发现,其实建筑边坡规范没有完全删除掉暴雨工况的内容,至少还出现在以下两个地方:

1)“4.2.12建筑边坡工程勘察除应进行地下水力学作用和地下水物理、化学作用的评价以外,还应论证孔隙水压力变化规律和对边坡应力状态的影响,并应考虑雨季和暴雨过程的影响”,勘察报告还是要评价暴雨工况的影响。

2)“13.1.9 滑坡计算应考虑滑坡自重、滑坡体上建(构)筑物等的附加荷载、地下水及洪水的静水压力和动水压力以及地震作用等的影响,取荷载效应的最不利组合值作为滑坡的设计控制值。滑坡工程还是要计算暴雨(洪水)工况的影响。

为了搞清楚来龙去脉,笔者特意去翻看了2002版的“建筑边坡规范”,发现这一版规范里,没有提到上述不用计算暴雨工况的说法,也就是说“不算暴雨工况”是2013版边坡规范的建议。

tips:2013版边坡规范,出版时错误非常多,规范编制给人感觉非常仓促。

相比建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)的模糊不清,《滑坡防治设计规范》(GB/T 38509-2020)就非常明确了,要计算暴雨工况,相关规定如下:

“6.2.1 荷载类型

6.2.1.1 基本荷载,包括滑坡体自重、地下水稳定水位时的孔隙水压力等。

6.2.1.2 特殊荷载,包括:

a) 降雨荷载,包括降雨汇集的地表水和入渗坡体的地下水引起的水压力(静水压力和渗透压力等);

b) 地震荷载,滑坡体由于地震作用而受到的的水平向和竖向荷载(含惯性力、动土压力和动水压力)。

6.2.3 荷载组合

[岩土课堂]关于边坡暴雨工况的研究(一)边坡工程该不该计算暴雨工况?

6.2.3.1 滑坡防治设计的荷载组合应采用如下工况进行设计和校核:

a)  工况基本组合,为设计工况,考虑基本荷载;

b)工况Ⅱ特殊组合,为校核工况,考虑基本荷载+降雨荷载,

c)工况Ⅲ特殊组合,为校核工况,考虑基本荷载+地震荷载;

d)工况Ⅳ—特殊组合,为校核工况,考虑基本荷载+降雨荷载+地震荷载。”

tips:降雨荷载的计算方式,这本规范就完全没提及,而且这本规范好像没有条文说明。

岩土助手群里不少同行表示其所在的地区,还有很多专家建议边坡工程考虑暴雨工况,基于一个公认的事实,下暴雨的时候会引发边坡垮塌,也会引发滑坡,严重地还会造成泥石流。

我们看一组数据:

1、陈丽霞 等 《江西省滑坡与降雨的关系研究》对江西全省1973年~2002 年间1158个降雨型滑坡,从考虑滑坡所处地层岩性条件和坡向因素的角度,分析了江西省降雨型滑坡发生的概率与降雨的关系。各岩类地层中发育的滑坡有80%发生于降雨当日;岩浆岩、变质岩和碎屑岩类滑坡约12%~14%滞后于降 雨发生,碳酸岩类滑坡有22%滞后于降雨发生。滞后时间多为1~3d,其中碳酸岩类滑坡滞后时间相对较短。

2 文海家 《重庆主城区降雨致地质灾害危险性研究与滑坡气象预报预警模型》对重庆市辖区内 30个区县近几十年的1613个滑坡个例(有滑坡时间的个例)进行时间分类,得到重庆市滑坡年内时间分布如图1所示。从降雨特征的角度来看,诱发滑坡的多是强降雨。从滑坡发生时间来看,滑坡在降雨作用下普遍发生迅速(1~2d)。

 重庆市滑坡与月平均降雨的关系图

大部分边坡垮塌都与降水有关,在如此多经验和教训下,提出“由于建筑边坡规模较小(多小算小呢?现在建筑边坡四五十米高,500米长也很常见),不去计算暴雨工况”,着实让人不敢认同。

为了阐明笔者的观点,一向不喜欢把实际项目照片拿出来(避免产生不必要的麻烦),拿出去年笔者经历的一个项目实景照片,和大家分享下这个“规模较小的”建筑边坡。毫无例外,也是在一场暴雨后,边坡出现了险情。
照片一
照片二
照片三 坡顶滑坡后缘(下切超6m)
照片四 同一边坡的另一侧
照片五 另一侧坡顶的滑坡张拉裂隙
照片六 另一侧坡顶的滑坡张拉裂隙

即便写了这么多,估计还是有人会说,规范都说了不用算了,你为何还在这里较真,唱反调,你比规范编者还牛吗?

笔者不是较真,而是觉得不应该一刀切,认为可以根据边坡规模(高度、长度)、汇水面积、支挡形式(比如常规的重力式、衡重式、扶壁式等填方挡土墙,笔者觉得就没有必要考虑暴雨工况),或者反过来规定某些类型的边坡(比如汇水面积大于某一个量级,高度大于某个高度的多级放坡、或格构锚杆挡墙支护的边坡)应该考虑暴雨工况,并给出对应的计算公式和安全系数。

写在最后:

自从开始研究边坡暴雨工况,笔者入了一个很深的坑,一时半会还爬不出来,估计得形成好几篇文章了,所以只能先把第一部分拿出来分享给大家,欢迎大家一起来讨论。关于“暴雨工况的工作机理”的研究也正在校对和整理中,将会在下一篇分享给大家。