我国滑坡降雨实验研究综述(终)

我国滑坡降雨试验研究现状综述

常晓军王德伟唐业旗

（成都地质矿产研究所，四川成都 610081）

摘要：滑坡降雨试验研究是人们对降雨型滑坡形成机理研究最为重要的方法之一。上个世纪90年代以来，我国的专家学者对降雨型滑坡的关注与研究日益深入，更加注重通过试验的方法研究降雨型滑坡，无论是在工程实践应用、试验方法尝试，还是机理研究、理论探索等方面都取得了很大的进展，推动了降雨滑坡灾害的预警水平。本文对国内降雨型滑坡的发育情况、在该领域的试验条件、研究现状等进行了述评，并提出了存在的问题和今后的发展趋势。

关键词：国内滑坡降雨试验研究现状发展趋势

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0.前言

降雨型滑坡是一个发生频率高、分布范围广、斜坡破坏形式多样、灾害损失巨大的滑坡类型；也因此降雨型滑坡的研究成为国内外滑坡灾害研究的前沿热点问题。滑坡降雨试验研究是人们对降雨型滑坡形成机理研究最为重要的方法之一。早在20世纪70年代，美国、日本等国外滑坡研究机构的专家和学者就开始通过人工降雨的的方法研究降雨型滑坡的形成机理，并在防灾减灾工作中取得了很大的社会经济效益。我国在这方面的研究相对起步较晚，但经过几十年的学习和借鉴也取得了不少的研究成果。

特别是上个世纪90年代以来，我国的专家学者对降雨型滑坡的关注与研究急剧升温，更加注重通过试验的方法研究降雨型滑坡，无论是在工程实践应用、试验方法尝试，还是机理研究、理论探索等方面都得到了很大的进展，提高了降雨滑坡灾害的预警水平，为防灾减灾提供更为准确的依据和参考。本文对我国降雨型滑坡的发育情况和在该领域的试验条件、研究现状进行了述评，并提出了存在的问题和今后的发展趋势。

1．降雨型滑坡

所谓的降雨型滑坡，目前国内外尚无确切的定义。在我国的工程地质领域，通常把自然的大气降水为主要动力条件诱发的滑坡（岩土体斜坡失稳现象）称为降雨型滑坡。我国是地质灾害极为发育的国家之一，近年来地质灾害发生数量有加剧的趋势，平均每年发生的滑坡灾害在1万起左右，其中80%以上发生在5～9月（即雨季）[1]，说明至少半数以上的滑坡灾害直接或间接的与降雨有关。据统计,已经完成的290个县（市）地质灾害调中，滑坡28738处,所占地质灾害总数比例最高达51%；已调查的滑坡主要诱发因素是暴雨，占滑坡总数的90%之多[2]。

在我国，降雨诱发的滑坡不仅数量巨大，规模和危害也是极其巨大的。最近几十年，我国境内因降雨诱发了数以万计的灾害性滑坡，比较著名的有：1982 年7月，重庆云阳的鸡扒子滑坡、1985年6月，湖北秭归的新滩滑坡、1988年1月，重庆巫溪中阳村滑坡、1989年7月，四川华蓥溪口滑坡、2000年9月云南兰坪滑坡[3]、2004年9月，四川省宣汉县天台乡滑坡、2007年7月达县岩门村滑坡、2009年7月四川宣汉的大风滩滑坡和云南凤庆县的小湾电站山体滑坡，等等。这些滑坡的发生无一例外的给附近人民生命财产造成了极大的损失，对人们正常的安居乐业造成强烈冲击，也对工程地质专家学者们奏响了挽救生命的集结号。

大量的滑坡灾害事件让“降雨是诱发滑坡的主要因素”成为众多专家学者的共识[2,4～11]。灾害学专家多年的理论研究和近年来的滑坡降雨试验表明，降水对斜坡体成灾是一个动态作用过程，降雨诱发滑坡灾害的的作用主要表现在这样几个方面[4～22]：大气降水渗入潜在滑体，增加岩土体的容重，使岩土体软化、抗滑力降低，从而导致斜坡失稳；降雨期间或降雨之后斜坡岩土体内孔隙水压力的升高使得潜在滑动面上的有效应力及抗剪强度都降低；地下水位回落而引起的岩土体的释水压密，导致局部坡面沉降，周围出现破裂面和陡壁，形成潜在崩滑的边界；降雨或雨洪使地下水位抬升,升高的地下水位对岩土体产生较大的浮托力；当地下水位上升或坡体内存在相对隔水岩组时，坡体会出现暂态饱和而产生渗透水流，这时候还需要考虑动水压力的作用。

2．降雨型滑坡试验研究

2．1滑坡降雨试验

降雨诱发滑坡的过程相当复杂，涉及气象学、渗透力学、水动力学、岩土力学、运动学等多学科，要想弄清楚其形成机理和破坏过程尤为困难。像研究其它复杂的自然现象一样，人们就通过简化并概化出降雨型滑坡模型的方法有针对性的开展研究工作，滑坡降雨试验就是探索这个难题的重要模型试验。

滑坡降雨试验不仅要概化可能滑动的斜坡模型，还需要模拟特定气候条件下的大气降水，二者结合起来再配以相关的监测系统（工具）方可进行滑坡降雨实验。上世纪50年代初，人们开始重视人工模拟降雨研究[23]， 60年代初瓦意昂滑坡催生了滑坡模型的诞生[24]，而两者当时却没有发生联系，早期人工模拟降雨方法多数用来研究土壤侵蚀理论，直到上世纪70年代日本筑波国家防灾中心建立了亚洲最大的人工降雨模拟大厅，才开始降雨试验用于滑坡泥石流机理研究，为日本国的灾防事业发挥了重要作用。

2．2 我国滑坡降雨实验的发展

在国内，从上世纪50年代后期起，开始研制引进模拟降雨的装置，黄河水利委员会水利研究所、中科院西北水土保持研究所、中国科学院北京地理研究所和铁道科学研究院西南研究所

等单位将人工模拟降雨的方法用于土壤侵蚀和径流观测等方面的试验研究工作[23]。

我国20世纪70年代开始注重人工模拟降雨实验的建设，20世纪80年代，中国科学院成都山地所创建山地灾害与地表过程重点实验室，具有人工降雨侵蚀实验装置，主要用于研究长江上游地区侵蚀产沙机理和攻克山地灾害（泥石流）动力学难题。于2004年研制了车载可变坡度的土壤侵蚀槽，又独立配置一台专用供水车（也为消防车改装）和独立的下喷式人工降雨器，用于野外人工降雨侵蚀实验。20世纪90年代初，中国科学院水土保持研究所，吸收了日本筑波国家防灾中心经验，建立了人工降雨模拟大厅。2000年后经改建、扩建成为国内最大、世界上第二大模拟降雨大厅，该降雨大厅为我国土壤侵蚀与水土保持科学定量化研究提供了平台[25]。

21世纪以来，我国的降雨试验设施得到了空前的改善和扩展。2002年，成都地质学院建立降雨模拟试验室，具有比较先进降雨模拟试验系统，计算机控制降雨量、孔隙水压力计算机自动采集的一套联合开发的试验设备。可以模拟降雨型的滑坡、泥石流等。能够进行模拟天然降雨及各种蓄水水位变化条件下的工程或自然边坡的稳定性研究。为深入研究三峡库区频发的滑坡灾害,2003年, 教育部在三峡大学建立三峡库区地质灾害重点实验室，设立降雨试验研究室，包括野外实时监测与斜坡人工降雨试验和室内人工降雨模型试验研究。罗先启(2005) [24]较为详细的介绍了代表目前国内先进水平的室内模拟滑坡降雨试验设备和试验控制、监测系统，并对滑坡降雨试验模拟与监测进行了系统的研究和论述。

2003～2007年，长江水利科学院水土保持研究所、北京师范大学、西安理工大学等研究机构先后筹备建立（扩建）了降雨实验室，具备现场与室内试验的能力，主要进行水土保持研究与规划。

随着社会经济的发展、科学技术的进步和国际交流合作的深入，我国的滑坡降雨试验设备不断更新和试验条件不断得到改善，实验室的数量也大大增加。最近几年，江西、辽宁、陕西等省市的高校和相关研究机构也先后建立了自己的降雨实验室或降雨实验车，以深入研究不同区域的水土流失和土壤侵蚀的破坏机理。

3．我国滑坡降雨实验研究现状

在众多降雨型滑坡灾害发生的同时,也激励了我国工程地质界众多的学者先后投入到研究降雨型滑坡的行列之中。许多研究者相继开展了不少现场斜坡人工降雨试验和室内降雨滑坡的模拟实验，以期弄清楚降雨型滑坡发生的内在机理和破坏过程，找到合理有效的滑坡防治措施；为准确预报滑坡灾害提供科学的根据，以减轻人民生命财产的损失。试验得到了大量的降雨型崩滑机理的研究成果。对我国的防灾减灾工作和工程建设安全提供了直接的试验指导，并为保护人民生命财产安全作出了一定贡献。

3．1 现场滑坡降雨实验研究