崔博等：强降雨条件下孔隙气压作用的高台阶排土场渗流与稳定性 373· 5结论 某特定的高台阶排土场开展了有限研究，但在不 同土性、不同堆排工艺、不同地形条件下的排土 (1)高台阶排土场现场调查与渗透试验结果 场产生的孔隙气压、入渗规律和边坡稳定也不相 表明：对于“一坡到底”的高台阶排土场具有明显 同，且在降雨后孔隙气压的变化规律尚不明确，故 的粒径分级现象，即细小颗粒主要分布在排土场 还需开展进一步的系统深入研究 上部，中部主要为中等块度颗粒，下部多为粗大颗 粒.高台阶排土场的明显粒径分级现象会对强降 参考文献 雨条件下堆积体内的孔隙气压产生影响，从而影 [1]Zheng K H,Luo Z Q,Luo C Y,et al.Layered gravel soil slope 响高台阶排土场边坡的安全稳定性 stability of a waste dump considering long-term hard rain.ChinJ (2)强降雨作用下的排土场孔隙气压分析结 Eg,2016,38(9):1204 果表明：强降雨初期，降雨入渗对孔隙气压的影响 (郑开欢，罗周全，罗成彦，等.持续暴雨作用下排土场层状碎石 较小，其对高台阶排土场稳定性不产生直接影响： 土边坡稳定性.工程科学学报，2016,38(9)：1204) 但随着降雨的持续，孔隙气压作用开始显现，使得 [2 Su Y H,Li CC.Slope stability analysis based on Green-Ampt 高台阶排土场的入渗速率降低，湿润锋下移速度 infiltration model under intermittent heavy rainfall.J Hunan Univ 变慢，孔隙水压上升变缓，强降雨对高台阶排土场 Nat Sci,2020,47(3):28 稳定性的影响也出现一定延时：在降雨入渗中期， (苏永华，李减诚.间歇性强降雨下基于Geen-Ampt人渗模型的 孔隙气压将保持恒定，延时效应会随入渗深度的 边坡稳定性分析.湖南大学学报（自然科学版），2020,47(3)：28) 增加而增强：在降雨入渗后期，当雨水入渗下移至 [3] Wang G J,Tian S,Hu B,et al.An experimental study on tailings 分层临界面时，孔隙气压的变化会对高台阶排土 deposition characteristics and variation of tailings dam saturation 场的影响会加剧：在湿润锋下移至相同深度时，孔 line.Geomech Eng,2020,23(1):85 [4] Wang S H,He J,Yang T J.Numerical Analysis on stability of 隙气压作用下的高台阶排土场安全系数明显降 slope considering rainfall infiltration.J Northeast Uniy (Nat Sci), 低.由此可知，强降雨入渗作用下的孔隙气压会对 2018.39(8):1196 高台阶排土场的稳定性产生直接影响 (王述红，何坚，杨天娇.考虑降雨入渗的边坡稳定性数值分析 (3)分层（土层性质突变）会对孔隙气压产生 东北大学学报（自然科学版），2018,39(8)：1196) 直接影响.即当降雨入渗到堆积料中分层位置时， [5]Hu Q G,Yuan N,Liu D S,et al.Analysis of rainfall infiltration 土体力学参数的增大破坏了原孔隙气压平衡，导 process and stability of soil slop with multilayer structure.China 致其不再保持恒定，孔隙气压在原基础上不断地 High Transp,2018,31(2):67 排出与压缩且迅速增大，当达到H+H1后孔隙气 (胡庆国，袁宁，刘登生，等.多层结构土质边坡降雨入渗过程及 压不再改变，湿润锋下移变慢，孔隙水压上升变 稳定性影响分析.中国公路学报，2018,31(2)：67) 缓，对高台阶排土场稳定性的影响也更加显著：当 [6]Kong Y F,Song E X,Yang J,et al.Rainfall's effect on the 降雨入渗到达堆积料下分层位置时，土体力学参 stability of unsaturated slopes.J Civil Architect Emviron Eng, 数继续增大，孔隙气压从H+H!迅速增大至新的 2013,35(6):16 恒定值H+H2后保持不变，对湿润锋、孔隙水压 (孔郁斐，宋二祥，杨军，等.降雨人渗对非饱和土边坡稳定性的 和排土场稳定性的影响更显著.引入孔隙气压并 影响.土木建筑与环境工程，2013.35(6)：16) 考虑水平分层（土层性质突变）所产生的影响能更 [7] Wang L.Research on the Key Technique of Stability and Safety 准确获取高台阶排土场湿润锋、孔隙水压和边坡 Control of the Large Dump in Open-Pit Mine[Dissertation]. Beijing:University of Science and Technology Beijing,2015 安全系数等相关参数，可以显著提高计算的排土 (王莉.露天矿大型排土场稳定性及安全控制关键技术研究学 场边坡安全系数的可靠性 位论文1.北京：北京科技大学，2015) 强降雨条件下的孔隙气压会对高台阶排土场 [8]Huang G H.Stability analysis of waste dump with complex terrain 边坡产生直接影响，其也是分析强降雨条件下高 under heavy rainfall infiltration.Chin J Geotech Eng,2013, 台阶排土场稳定性的重要考量因素，即考虑孔隙 35(Suppl 2):292 气压作用下的排土场安全稳定性更接近于实际工 (黄刚海.强降雨入渗下复杂地形排土场稳定性分析.岩土工程 程的情况.因此，考虑强降雨条件下孔隙气压对高 学报，2013,35（增刊2）：292) 台阶排土场边坡稳定性的作用具有重要意义.尽 [9]Wang G J,Gao Y W,Tang Y J.Research on the mechanism for 管如此，由于时间和条件的限制，本文仅针对江西 chemical clogging and its effect on the stability of tailing dam.5    结论 （1）高台阶排土场现场调查与渗透试验结果 表明：对于“一坡到底”的高台阶排土场具有明显 的粒径分级现象，即细小颗粒主要分布在排土场 上部，中部主要为中等块度颗粒，下部多为粗大颗 粒. 高台阶排土场的明显粒径分级现象会对强降 雨条件下堆积体内的孔隙气压产生影响，从而影 响高台阶排土场边坡的安全稳定性. （2）强降雨作用下的排土场孔隙气压分析结 果表明：强降雨初期，降雨入渗对孔隙气压的影响 较小，其对高台阶排土场稳定性不产生直接影响； 但随着降雨的持续，孔隙气压作用开始显现，使得 高台阶排土场的入渗速率降低，湿润锋下移速度 变慢，孔隙水压上升变缓，强降雨对高台阶排土场 稳定性的影响也出现一定延时；在降雨入渗中期， 孔隙气压将保持恒定，延时效应会随入渗深度的 增加而增强；在降雨入渗后期，当雨水入渗下移至 分层临界面时，孔隙气压的变化会对高台阶排土 场的影响会加剧；在湿润锋下移至相同深度时，孔 隙气压作用下的高台阶排土场安全系数明显降 低. 由此可知，强降雨入渗作用下的孔隙气压会对 高台阶排土场的稳定性产生直接影响. （3）分层（土层性质突变）会对孔隙气压产生 直接影响. 即当降雨入渗到堆积料中分层位置时， 土体力学参数的增大破坏了原孔隙气压平衡，导 致其不再保持恒定，孔隙气压在原基础上不断地 排出与压缩且迅速增大，当达到 H1+Hc1 后孔隙气 压不再改变，湿润锋下移变慢，孔隙水压上升变 缓，对高台阶排土场稳定性的影响也更加显著；当 降雨入渗到达堆积料下分层位置时，土体力学参 数继续增大，孔隙气压从 H1+Hc1 迅速增大至新的 恒定值 H2+Hc2 后保持不变，对湿润锋、孔隙水压 和排土场稳定性的影响更显著. 引入孔隙气压并 考虑水平分层（土层性质突变）所产生的影响能更 准确获取高台阶排土场湿润锋、孔隙水压和边坡 安全系数等相关参数，可以显著提高计算的排土 场边坡安全系数的可靠性. 强降雨条件下的孔隙气压会对高台阶排土场 边坡产生直接影响，其也是分析强降雨条件下高 台阶排土场稳定性的重要考量因素，即考虑孔隙 气压作用下的排土场安全稳定性更接近于实际工 程的情况. 因此，考虑强降雨条件下孔隙气压对高 台阶排土场边坡稳定性的作用具有重要意义. 尽 管如此，由于时间和条件的限制，本文仅针对江西 某特定的高台阶排土场开展了有限研究，但在不 同土性、不同堆排工艺、不同地形条件下的排土 场产生的孔隙气压、入渗规律和边坡稳定也不相 同，且在降雨后孔隙气压的变化规律尚不明确，故 还需开展进一步的系统深入研究. 参    考    文    献 Zheng  K  H,  Luo  Z  Q,  Luo  C  Y,  et  al.  Layered  gravel  soil  slope stability of a waste dump considering long-term hard rain. Chin J Eng, 2016, 38（9）: 1204 （郑开欢, 罗周全, 罗成彦, 等. 持续暴雨作用下排土场层状碎石 土边坡稳定性. 工程科学学报, 2016, 38（9）：1204） [1] Su  Y  H,  Li  C  C.  Slope  stability  analysis  based  on  Green-Ampt infiltration model under intermittent heavy rainfall. J Hunan Univ (Nat Sci), 2020, 47（3）: 28 （苏永华, 李诚诚. 间歇性强降雨下基于Green-Ampt入渗模型的 边坡稳定性分析. 湖南大学学报(自然科学版), 2020, 47（3）：28） [2] Wang G J, Tian S, Hu B, et al. An experimental study on tailings deposition  characteristics  and  variation  of  tailings  dam  saturation line. Geomech Eng, 2020, 23（1）: 85 [3] Wang  S  H,  He  J,  Yang  T  J.  Numerical  Analysis  on  stability  of slope considering rainfall infiltration. J Northeast Univ (Nat Sci), 2018, 39（8）: 1196 （王述红, 何坚, 杨天娇. 考虑降雨入渗的边坡稳定性数值分析. 东北大学学报 (自然科学版), 2018, 39（8）：1196） [4] Hu Q G, Yuan N, Liu D S, et al. Analysis of rainfall infiltration process and stability of soil slop with multilayer structure. China J Highw Transp, 2018, 31（2）: 67 （胡庆国, 袁宁, 刘登生, 等. 多层结构土质边坡降雨入渗过程及 稳定性影响分析. 中国公路学报, 2018, 31（2）：67） [5] Kong  Y  F,  Song  E  X,  Yang  J,  et  al.  Rainfall ’s  effect  on  the stability  of  unsaturated  slopes. J Civil Architect Environ Eng, 2013, 35（6）: 16 （孔郁斐, 宋二祥, 杨军, 等. 降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的 影响. 土木建筑与环境工程, 2013, 35（6）：16） [6] Wang  L. Research on the Key Technique of Stability and Safety Control of the Large Dump in Open-Pit Mine[Dissertation]. Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2015 （王莉. 露天矿大型排土场稳定性及安全控制关键技术研究[学 位论文]. 北京: 北京科技大学, 2015） [7] Huang G H. Stability analysis of waste dump with complex terrain under  heavy  rainfall  infiltration. Chin J Geotech Eng,  2013, 35(Suppl 2): 292 （黄刚海. 强降雨入渗下复杂地形排土场稳定性分析. 岩土工程 学报, 2013, 35(增刊2): 292） [8] Wang G J, Gao Y W, Tang Y J. Research on the mechanism for chemical  clogging  and  its  effect  on  the  stability  of  tailing  dam. [9] 崔    博等： 强降雨条件下孔隙气压作用的高台阶排土场渗流与稳定性 · 373 ·