降雨诱发滑坡作用机理

降雨诱发滑坡作用机理

降雨是造成边坡失稳的主要诱发因素，目前，对降雨诱发滑坡的机理及预报的研究越来越受到社会的关注，而随着降雨的下渗，水分快速迁移，影响坡体的产流过程。通常是一种非均质、非饱和水流的运动状态，在垂向和侧向上均有流动。边坡对降雨的水文响应，如降雨的补给排泄情况、入渗和产流机制等以及降雨的水文响应对应的地质响应，如坡体的受力状态、强度参数变化等，是降雨型滑坡的主要研究包含。

标签：降雨；滑坡灾害；水文特征；作用机理

近年滑坡灾害频发，影响边坡稳定性的因素有很多，包括物质条件、结构条件、环境条件三方面综合影响，且它们之间是密切相关的。其中，降雨既是重要的诱发因素，也是最重要的触发因素。因此，对降雨引起斜坡失稳的规律展开深入研究，综合考虑影响滑坡发生的因素，对降雨诱发边坡失稳的作用机制与形成进行更加深入的研究，为建立更加科学的边坡稳定性理论体系及评价方法提供依据，提高滑坡灾害预警预报的准确性。

在黄土滑坡的预警中，提出运用降雨入渗模型进行研究，但是此方法需要测量在降雨入渗过程中，土体的含水量、孔隙水压力、地下水位等参数的变化情况不确定，并且，对于区域降雨型的滑坡而言，多参数的测量仍存在一定难度[1]。在降雨型滑坡中，通常坡体的破坏是在非饱和状态下发生的，土中应力随入渗的发生而不断变化，从而影响地下水位以上的浅层边坡失稳，进而发生边坡破坏[2]。

1、研究现状

降雨诱发滑坡的研究中，充分考虑水文地质参数如土壤吸力、降雨强度、土壤含水量等，在国外，某些学者根据有效应力原理建立了无限斜坡的理论模型，用以描述离散的斜坡单元中，在地下水压力作用下，滑坡发生失稳的可能性，再结合地理信息系统得出预估结果。但通常这些模型均在假定条件下模拟，考虑情况过于特殊，在实地应用中缺乏准确性。而在目前滑坡灾害得研究中，对于饱和的、存在正孔隙水压力滑坡的假设的稳定性分析过于保守，无法准确预测降雨诱发的浅层滑坡和泥石流浅层边坡稳定性研究，在外界条件改变的情况下，坡体稳定性变化十分巨大。

2、降雨坡体结构破坏影响

多数滑坡发生在碎裂、松散结构体当中，可分为汇水结构和散水结构。在较完整的岩体中，滑坡多发生在受构造条件控制的块裂状边坡或受控于软弱层面的层状边坡当中。降雨发生，岩体的碎裂、松散结构将成为重要的水力通道，雨水能够迅速在裂隙中汇集，岩土体吸附雨水，导致岩体力学性能降低，土体抗滑力和抗剪强度减小；同时，随着雨水进入坡内，造成滑体自重增加，再加上静、动

水压力的增加，滑体下滑力也增加。当下滑力大于抗滑力时，导致坡体的失稳[3]。

3、降雨入渗对边坡稳定性影响

降雨入渗实质上、水在下渗过程中驱替空气的过程，其与边坡的作用可大致分为三类：

（1）物理作用。雨水入渗，引起孔隙水压力上升，产生边坡变形，原有的裂隙扩张，更多的降雨渗入坡体，改变了坡体的孔隙度、裂隙度，含水量等参数。并且，持续的降雨对于坡面和坡脚的冲刷与侵蚀不断加大，使坡体临空面增大。

（2）化学作用。降雨入渗，会与坡体内各物质发生化学反应，如水解、溶蚀及氧化还原等，改变岩土体的矿物成分，进而改变坡体的性质，减小抗滑力。

（3）力学作用。水的下渗会增加坡体的重度，下滑力不断增大。同时降低坡体的基质吸力，产生动、静水压力，坡体各强度参数不断减小[4]。

在非饱和条件下，随着水的下渗，侵蚀与沉积过程将对土体产生不同程度的影响。通常，单纯的侵蚀会增加土壤孔隙度，促进雨水的下渗，而沉积过程可能导致土颗粒之间孔喉堵塞或孔隙充填，当细颗粒被搬运、迁移，在某一位置进行堆积，形成相对不渗透层，阻止水分继续入渗，而对于没有明显沉积的冲刷过程，一般会促进孔隙压力的消散，进而提高边坡的稳定性，而流化细粒会聚集在坡面下方，形成一个相对不透水层，从而导致正的超孔隙压力的产生，最终造成边坡的破坏[5]。同时，降雨入渗，会造成土壤力学性质的改变，如，在湿润期，体积含水率将随降雨量的增加而增加，而在干燥期，其随降雨量的增加而减小。基质吸力在湿润期随降雨量的增加而减小，而在干燥期，其随降雨量的增加而增大。

4、讨论与思考：

（1）滑坡中碎裂、松散的结构，成为降雨入渗的重要水力通道，雨水在裂隙中汇集，降低岩体力学性能，并且随着含水量的增加，坡体自重增加，动、静水压力增加，坡体易失稳。

（2）非饱和土中水-力学机理的改变，是造成滑坡灾害发生的重要因素。研究土壤中体积含水率以及土壤含水量与土壤基质势间的关系，建立土壤水分特征曲线，确定非饱和带中水-力联系以及滑坡发生机理。

（3）运用水-力学方法，将含水量、基质吸力等水文参数作为预警标准，同时结合降雨与变形参数，为大数据下的预警提供了新的框架。

（4）土壤颗粒的尺寸、分布和级配等与水文参数有着密切联系，影响着地下水的补、径、排关系。土壤强度和细颗粒的损失，边坡稳定性可能逐渐降低，同时，细粒迁移和沉积将对边坡稳定性的产生不同影响。

滑坡发生的概率是随不同地质、地形位置和降雨分布变化的。因此，考虑多个参数，能更加准确的预报滑坡灾害发生的概率[6]。并且，将预警和地质信息联系起来提高预警的空间分辨率成为预警的研究趋势。

参考文献：

[1]亓星，许强，孙亮等，降雨型黄土滑坡预警研究现状综述[J]. 地质科技情报，2014，33 （06）：219-225.102

[2]戚国庆，降雨诱发滑坡机理及其评价方法研究[D]. 成都：成都理工大学，2004：3-11

[3]殷坤龙，汪洋，唐仲华，降雨对滑坡的作用机理及动态模拟研究[J]. 地质科技情报，2002，21（1）：75

[4]薛晓辉，李常茂，孙强等，降雨诱发滑坡的水文地质因素分析[J]. 科技通报，2015，31（9）：29-32

[5]Yang Z，Qiao J，Uchimura T，et al. Unsaturated hydro-mechanical behaviour of rainfall-induced mass remobilization in post-earthquake landslides[J]. Engineering Geology，2017，222：102-110.

[6]喬建平，吴彩燕，田宏岭. 长江三峡库区云阳-巫山段斜坡坡度对滑坡的贡献率[J]. 山地学报，2007，25（2）：207 ～211.