本工程位于苍南县，属低山地貌单元。工程场区位于东南侧边坡上，地面高程在54～121 m之间，地形起伏较大，地形坡度一般在50～70°之间，场区原始植被较发育。其滑坡地理位置图见图1。

图1 工程现场实景图Fig.1 Project site view

边坡表层为自然边坡，属于土质边坡，由于分层土层，为层状结构边坡，整体山地边坡高度较高，属于超高边坡，坡度上部高程为116.5 m。整体坡面长度介于100～300 m，属于中长边坡；山坡上表面为30°左右，属于陡坡，山坡下面局部坡度达到55°。利用Flac 3D软件建立相应的计算模型（图2），边坡模型长77.7 m，宽20 m，高42 m，计算模型的单元为20 988，节点为4387。

图2 边坡计算模型图Fig.2 Slope calculation model

本次研究中采用固定约束边界，固定模型左右两侧、底部x、y方向和z方向，模型上部边界不固定，作为模型的降雨边界。

本项目地区属亚热带海洋性季风气候，全年温暖湿润，雨量充沛，四季分明，多年平均降雨量1708 mm，日最大降雨量256.61 mm，降雨集中于4～6月的霉雨期和7～9月的台风期，约占全年总降雨量的50%以上。

表1 岩土体起始物理力学参数Table 1 Initial physico-mechanical parameters of geotechnical body

根据历年降雨资料，统计近50年期间内该地区的降雨量，本文选取30 mm/h， 60 mm/h以及90 mm/h三种降雨强度，1 h、8 h、16 h以及24 h的降雨时长。边坡土体相关参数的取值如表1所示。该边坡地下水位设置在边坡地表以下1.2～1.5 m处。

采用60 mm/h的降雨强度，分别进行1 h，8 h， 16 h以及24 h的降雨模拟，得到的边坡饱和度模拟结果如图3所示。

由于边坡的斜坡面存在坡度，导致斜坡面的降雨入渗速度较快。由图3（a）可以看出，刚开始降雨1h时，边坡的表面并未达到饱和，但是斜坡的中间部分有即将达到饱和的趋势。由图3（b）可知，经过8小时的降雨，斜坡的中部已经达到饱和状态。由图3（c）可知，经过16小时的降雨，斜坡底部也开始趋于饱和状态。由图（d）可知，当降雨达到24小时时，斜坡底部已经接近于饱和，由此可知，随着降雨时长的增加，边坡坡面的饱和度由中部向着底部不断增大，且不断趋近于完全饱和。

图3 60 mm/h降雨强度下不同降雨时长的边坡饱和度云图Fig.3 Cloud map of slope saturation for different rainfall duration under 60 mm/h rainfall intensity

采用90 mm/h的降雨强度，分别进行1 h，8 h， 16 h以及24 h的降雨模拟，得到的边坡位移云图以及监测点位位移图见图4～7。

由图4、图5可知，在90 mm/h降雨工况下，边坡最大水平位移主要发生在边坡中下部，且最大水平位移随着降雨时长的增加而增加，但增大幅度较小，基本维持在2.3～2.5 cm左右，所以可以认为在短时间内强降雨情况下，边坡存在滑坡的风险。

图4 24 h降雨后滑坡水平位移云图Fig.4 Cloud map of horizontal displacement of landslide after 24 h rainfall

图5 90 mm/h降雨滑坡最大水平位移图Fig.5 The maximum horizontal displacement of landslide under 90 mm/h rainfall

由图6、图7可知，斜坡中部表面水平位移量最大达到2.4 cm，斜坡顶部表面水平位移最大达到1.9 cm，斜坡底部表面水平位移最大达到1.5 cm。边坡平台处的水平位移随着降雨时长的增大，上升的幅度较小，基本维持在1.2 cm。可以认为边坡平台处基本处于稳定状态。

图6 边坡监测点位图Fig.6 Slope monitoring point location

图7 90 mm/h降雨滑坡各监测点位最大位移变化图Fig.7 Variation of the maximum displacement at each monitoring point of landslide under 90 mm/h rainfall

采用90 mm/h的降雨强度，分别进行1 h，8 h， 16 h以及24 h的降雨模拟，得到的边坡最大有效剪应力云图以及变化图见图8～图 10。

图8 90 mm/h降雨强度下24 h时边坡最大有效剪应力云图Fig.8 The maximum effective shear stress cloud map of slope at 24 h under 90 mm/h rainfall intensity

图9 90 mm/h降雨强度下边坡表面最大有效剪应力图Fig.9 The maximum effective shear stress on slope surface under 90 mm/h rainfall intensity

由图8可以看出，在90 mm/h降雨条件下，边坡有效剪应力最大值出现在边坡的底部，达到346.25 kPa，最小值出现在边坡表面，达到1.0603 kPa。由此可以得出，边坡底部最先出现剪切破坏。由图9以及图 10可以看出，边坡表面处，在降雨前期，最大剪应力下降速度较快，在降雨后期，最大剪应力较慢，由最大的2.349 6 kPa下降到1.060 3 kPa；在边坡底部，边坡最大有效剪应力下降幅度基本保持不变，由最大的347.75 kPa下降到346.25 kPa。由此可知，边坡底部的最大剪应力变化更大，更容易发生位移。

图 10 90 mm/h降雨强度下边坡底部最大有效剪应力图Fig.10 The maximum effective shear stress at bottom of slope under 90 mm/h rainfall intensity

分别采用30 mm/h，60 mm/h以及90 mm/h的降雨强度，进行24 h的降雨模拟，得到的边坡最大水平位移柱状图以及不同降雨强度下边坡的最大水平位移柱状图见图 11～图 12。

图 11 24 h时不同降雨强度下边坡最大水平位移图Fig.11 The maximum horizontal displacement of slope under different rainfall intensities for 24 h

图 12 24 h内不同降雨强度下边坡最大水平位移图Fig.12 The maximum horizontal displacement of slopes under different rainfall intensities over a 24 hour period

由图 11可以看出，在降雨时间达到24h时，随着降雨强度的增加，边坡的最大水平位移不断增大，且增大的幅度逐渐减小，这可能是因为，降雨强度达到90 mm/h时，边坡土体达到饱和的速度更快，虽然最大水平位移更大，但是其增加的幅度逐渐变小。

由图 12可以看出，不同的降雨强度下，随着时间的增大，最大水平位移均增大，且随着时间的增加，最大水平位移随降雨强度的增长幅度也越来越小，这是因为随着降雨的不断进行，边坡土体已经基本达到饱和，降雨强度对边坡最大水平位移的影响不大。

分别采用30 mm/h，60 mm/h以及90 mm/h的降雨强度，进行24 h的降雨模拟，得到边坡的最大有效剪应力柱状图见图 13～图 16。

图 13 24 h不同降雨强度下边坡表面最大有效剪应力Fig.13 The maximum effective shear stress on slope surface under different rainfall intensities for 24 h

图 14 24 h不同降雨强度下边坡底部最大有效剪应力Fig.14 The maximum effective shear stress at bottom of slope under different rainfall intensities for 24 h

图 15 24 h内不同降雨强度下边坡底部最大有效剪应力变化图Fig.15 Variation of the maximum effective shear stress at bottom of slope under different rainfall intensities over a 24 hour period

图 16 24 h内不同降雨强度下边坡底部表面有效剪应力变化图Fig.16 Variation of the maximum effective shear stress on slope surface under different rainfall intensities over a 24 hour period

由图 13、图 14可知，对于边坡表面，经历24h的降雨后，随着降雨强度的增加，最大有效剪应力在不断降低，由1.5675 kPa下降到1.0603 kPa，且随着降雨强度的不断增加，最大有效剪应力的下降幅度也越来越大；对于边坡底部，经历24 h的降雨后，随着降雨强度的增加，最大有效剪应力几乎保持不变，维持在346.24 kPa。这说明降雨强度对边坡底部的最大有效剪应力的变化影响不大，而对边坡表面的最大有效剪应力的变化影响较大。

由图 15、图 16可知，随着降雨时间的不断增大，对于边坡底部，虽然随着降雨强度的增加，最大有效剪应力有略微增大，但是增大值很小，忽略不记，可以认为降雨强度的改变对边坡底部最大有效剪应力几乎没有影响；对于边坡表面，随着降雨强度的增加，最大有效剪应力有逐渐减小，且随着降雨时长的增加，减小幅度降低，可以认为降雨强度的改变对边坡表面最大有效剪应力有较大影响。边坡表面需要进行相关防护措施。

采用90 mm/h的降雨强度，分别进行8 h，16 h以及24 h的降雨模拟，得到的边坡塑性区分布图和最大剪应变分布图见图 17～19。

图 17 90mm/h的降雨强度不同降雨时长下边坡塑性区分布图Fig.17 Distribution of plastic zones on slope with different rainfall duration under 90 mm/h rainfall intensity

由图 17可以看出，将经过8 h、16 h以及24 h降雨的边坡塑性分布区进行对比可以发现，边坡表面人工填土部分张拉的塑性区在不断减小，而剪切的塑性区在不断增大，证明了在长时间降雨的情况下，该边坡的破坏形式逐渐由张拉破坏转为剪切破坏。

由图 18、图 19可以看出，最大剪应变增量的分布在斜坡的顶部，为人工填土和残积土的交界处，最大值由1小时的0.326 97发展到24小时的0.326 85，降速缓慢，由此得出，随着降雨时长的增加，边坡最大剪应变增量降速缓慢，降雨时长对边坡最大剪应变几乎不产生影响，且后续继续降雨对边坡土体的物理力学性质的影响逐渐减缓，但在人工填土和残积土的交界处仍需要进行相应的防护，避免边坡出现滑坡等灾害。

分别采用30 mm/h，60 mm/h以及90 mm/h的降雨强度，进行24 h的降雨模拟，得到边坡的最大剪应变增量变化图柱状图见图 20。

由图 20可以看出，在降雨强度不变的情况下，随着降雨的进行，边坡土体最大剪应变增量在不断降低，且下降幅度越来越小，在降雨后期，最大剪应变增量几乎不随降雨时长改变；在相同的降雨时长下，随着降雨强度的增加，边坡土体最大剪应变增量在不断下降，高强度降雨条件（60 mm/h、 90 mm/h）下，最大剪应变增量几乎没有变化。

图 18 24 h降雨作用下边坡最大剪应变增量分布图Fig.18 Distribution of the maximum shear strain increment of slope under 24 h rainfall

图 19 90 mm/h降雨边坡最大剪应变增量变化图Fig.19 Variation of the maximum shear strain increment of slope under 90 mm/h rainfall

图 20 不同降雨强度下边坡最大剪应变增量随时间变化图Fig.20 Variation of the maximum shear strain increment of slope with time under different rainfall intensities

图 21 不同工况下边坡安全系数变化图Fig.21 Variation of slope safety factor under different operating conditions

对于不同的降雨强度以及降雨时长，采用强度折减法分析其对边坡安全系数的影响规律。根据相关边坡监测数据，在降雨工况下，边坡的工程安全等级为一级，安全系数取值为1.25。由Flac 3D软件的强度折减法计算相应模型的安全系数计算结果见图 21。

由图 21可知，在降雨初期，降雨强度几乎不影响边坡的安全系数，安全系数均在1.6附近，边坡基本处于稳定状态。随着降雨时长的不断增大，安全系数也不断降低。30 mm/h降雨工况下，安全系数下降幅度较小，最小值达到1.546大于1.25，边坡处于稳定状态；60 mm/h降雨工况下，安全系数下降幅度略微增大，最小值达到1.377大于1.25，边坡仍然处于稳定状态；90 mm/h降雨工况下，安全系数下降幅度较大，最小值达到1.189小于1.25，边坡存在滑坡的风险。