滑坡的发生机理 wd

降水对滑坡发生的诱发机制

1 概述

滑坡是山区常见的自然灾害，因为我国所处的地质构造较为特殊，2/3为山地，滑坡灾害的严重程度和分布广泛性在世界少有。诱发滑坡产生的因素很多，滑体失稳破坏与内在自身力学特性及外界触发因素密切相关，外界条件包括降雨、融雪、地下水渗透作用、火山喷发作用、地震作用及人类工程活动。很大部分滑体失稳是由降雨引起的，降雨入渗对边坡稳定性的影响程度受降雨强度、降雨持续时间、土体初始含水率以及饱和渗透系数等因素的影响。

滑坡是山地与丘陵地带常见的突发性表生地质灾害，经常压埋村庄城市，摧毁工厂矿山，堵塞江河湖泊，破坏农田水库，还可能引发泥石流等次生灾害。长期以来，频繁发生的滑坡灾害给人民生命财产和工农业生产建设带来了严重威胁和危害，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，严重制约着国民经济的发展和人民群众的正常生产生活。

2 降雨作用

大量的滑坡都发生在大雨、持续长降雨及特大暴雨之后，所以，降雨对于滑坡的发生是有很大影响的。水的作用主要表现为对岩土的软化、泥化作用、水的冲刷作用、静水压力和动水压力作用等。

2.1 降雨入渗原理

降雨入渗过程是指降水从地表进入非饱和带，又从非饱和带渗入饱和带的过程。如(图1)所示，在积水前，降水全部被吸收到地下，随着降雨的持续，土壤层的含水率逐渐增加。在到达积水点后，降水强度大于非饱和土吸水强度，则降水量一部分转化为地表径流或积水，一部分入渗到地下，入渗率由高到低，直至饱和土的导水率k，渗入到地下的水量又有两个去向：一部分水量储存在地下水面以上土层的孔隙中，超过土壤持水率部分的水量才渗入补给地下水，地面附近土壤所持水份部分以蒸发的方式直接转化为大气水。

图1 降雨入渗过程

2.2 降雨量的一般规律

图2 降雨量分布一般规律的模拟图

3 大气降水对黄土滑坡的诱发机制

3.1 大气降水及地下水

暴雨对坡体稳定性影响主要表现在：雨水通过黄土垂直和侧向渗透，坡体的空隙水压力增大、容重增加、基质吸力减小和产生击打力。分析发现，斜坡变形破坏与年降雨量的季节变化有明显对应相关，其活动强度与降雨量大小呈滞后的正相关关系。在黄土滑坡的形成条件中，地下水的活动为斜坡变形破坏提供了十分重要的动力条件。地下水沿裂隙面下渗并常在沟底部溢出，改变了斜坡的水文地质条件，一方面增加了斜坡土体的重量，对不稳定土体产生静水压力或动水压

力及向上的浮托力；另一方面降低了斜坡体中软弱结构面的抗剪强度，并起着溶解、冲刷的作用，使不稳定土体和稳定土体之间的侧向摩擦力减小，降低了黄土斜坡土体的稳定性。

3.2 降水对黄土滑坡的诱发机理

滑坡机理研究是开展滑坡灾害预测预报和进行防治的基础，黄土滑坡的形成过程可分为以下几个过程：

（1）蠕动—拉裂阶段

在自然和人为双重因素的影响下，斜坡部分土体的强度逐渐减弱，最终因抗剪强度小于剪切应力而发生变形，在自重作用下，坡体开始向临空方向蠕动，其后缘处于拉应力状态。当拉应力超过后缘坡体的抗拉强度时，便产生拉裂，坡面表现为断续的拉张裂缝，为地表水的渗入提供了条件，导致蠕动变形加剧，拉裂向下逐渐加深。随着坡体的进一步蠕动，坡面上的拉张裂缝不断扩展、加长，坡体两侧也相继出现剪切裂缝，滑体的雏形基本形成。在铜川地区，大多数黄土滑坡处于蠕动一拉裂阶段，从其地貌上能够清晰地判断出滑坡的一般特征。如金华山矿风井后坡地带的黄土滑坡，其后壁已形成一个0.5m高的半环形轮廓，目前处于孕育不稳定的状态；在铜川地区市委党校后坡和药王山吕祖庙等地段，也分布有大量的类似黄土滑坡。

（2）滑动—破坏阶段

拉裂逐渐加深，待坡体的软弱带全面贯通后，坡体后缘段便以一定推力推动主滑段。当此推力加上主滑段自重分力的复合作用，使主滑带面上的剪切力大于其自身的抗剪力时，坡体便开始整体向下滑动，前一级牵引着后一级，同时后一级滑体(楔形体)也推挤前一级滑体口。铜川地区地区黄土滑坡的主滑带面的产状平缓，倾角仅为6°～12°，与其内摩擦角相近；加之古地形的影响，起伏不平，坡体产生不同程度的解体。同时，后缘坡体由拉裂面构成的滑面倾角大，产生以垂直位移为主的位移；自后缘向下，滑面倾角逐渐减小，滑体的水平位移逐渐增大，垂直位移则逐渐减小。

（3）逆掩—压密阶段

在滑体滑移的过程中，前缘坡体选择最能消除剪应力的面，以最易散能的方式不断挤出。由于前缘地形平缓，不具有明显的临空高度，所以大多数坡体选择坡内缓倾的面，以逆掩形式，沿最小阻力的地带挤出，表现为地面隆胀、路面缩窄等破坏形式。其中，以川口黄土滑坡最为典型，其表部及前舌被黄土覆盖，前

舌一带出现地面鼓胀隆起变形，楼房及马路被堆挤破坏，古河道推移改道，由昔日的大河曲变成现在的小河曲。经历上述三个过程后，坡体在滑动面摩擦阻力的作用下，逐渐趋于稳定。滑动面附近的土体，由于压密，固结程度提高，整个滑坡的稳定性也有所提高。

3.3 黄土滑坡实例分析

（1）铜川地区黄土滑坡现状

铜川地区位于陕北黄土高原与关中盆地的交接地带，地区地质灾害类型多、分布广。据2002年调查发现，整个地区现有滑坡175处，崩塌115处，地面塌陷22处，不稳定斜坡7处，地裂缝3条，泥石流3条。其中，黄土滑坡尤为常见，危害大、致灾重，受自然和人为双重因素的影响和控制。由于地质环境、人口密度和人类工程活动等方面的差异，黄土滑坡的分布具有明显的地域特点，中等规模以下的黄土滑坡主要分布在黄土塬区，而基岩山区则多发育较大规模的黄土滑坡。这些黄土滑坡，在当地已造成巨大的经济损失，生态环境逐年恶化，严重影响了社会和经济的可持续发展。

图3 铜川黄土滑坡

（2）灾变机理分析

分析发现，铜川地区绝大多数黄土滑坡之间，存在相互制约或叠加的链状关系，其发育、分布在时空上环环相扣、彼此影响；同时，与人类工程活动有着明显的成生关系，表现为灾害的分布范围与工程分布范围、发生时间与工程活动时间存在比较明显的一致性和滞后同步性。这两种关系相互作用，共同决定着黄土滑坡的类型、规模、分布和发展趋势。