胡圣超 劉港 周令 張中旭

摘 要：【目的】研究降雨對滑坡形成和發(fā)展的影響、評估滑坡風險，為采取有效的防災措施提供科學依據(jù)?！痉椒ā坎捎迷囼灥姆椒ǎC合評估降雨入滲、土體飽和度、地形等影響因素，分析植被覆蓋對減少降雨入滲量的作用?！窘Y(jié)果】研究表明，降雨強度和歷時對滑坡形成和發(fā)展具有重要影響，而植被覆蓋可以減少降雨入滲量，對土壤水分的控制起到關鍵作用。此外，地質(zhì)特征如土壤類型和坡度也是滑坡發(fā)生的重要影響因素?！窘Y(jié)論】應加強對降雨誘發(fā)滑坡的監(jiān)測和預警，采取適當?shù)闹脖淮胧┮钥刂仆寥浪秩霛B，并重視地質(zhì)特征對滑坡的影響。

關鍵詞：滑坡；降雨入滲；植被覆蓋；影響因素

中圖分類號：P642.22? ? ?文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-5168（2024）07-0107-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.07.021

Analysis of Influencing Factors on the Stability of a Landslide Slope in the Three Gorges Reservoir Area

HU Shengchao1 LIU Gang1，2 ZHOU Ling1，2 ZHANG Zhongxu1，2

（1. Chongqing Three Gorges University， School of Civil Engineering， Chongqing 404120， China;

2. Chongqing Three Gorges Reservoir Slope and Engineering Structure Disaster Prevention and Control Engineering Technology Research Center， Chongqing 404120，China）

Abstract：[Purposes] This paper studies the impact of rainfall on the formation and development of landslides， as well as to assess landslide risks， in order to provide scientific basis for taking effective disaster prevention measures. [Methods] Through experiment，this paper comprehensively evaluates factors such as rainfall infiltration， soil saturation， terrain， and analyzes the role of vegetation coverage in reducing rainfall infiltration. [Findings] Research has shown that rainfall intensity and duration have a significant impact on the formation and development of landslides， while vegetation coverage can reduce rainfall infiltration and play a key role in controlling soil moisture. In addition， geological characteristics such as soil type and slope are also important influencing factors for landslide occurrence. [Conclusions] In order to reduce the impact of landslides on human society， it is necessary to strengthen monitoring and early warning of rainfall induced landslides， take appropriate vegetation measures to control soil moisture infiltration， and pay attention to the impact of geological characteristics on landslides.

Keywords： landslide; rainfall infiltration; vegetation cover; influencing factor

0 引言

近年來，我國積極推動滑坡治理工作，對滑坡的運動機制進行了大量研究，在滑坡和邊坡穩(wěn)定性方面取得諸多研究進展［1-2］。唐正光等［3］闡述了植被覆蓋情況下對降雨入滲帶來的影響；張袆袆等［4］通過有限元Geo-Studio模擬分析降雨等參數(shù)條件下對滑坡穩(wěn)定性的影響；常金源等［5］利用Green-Ampt入滲模型，模擬水壓力作用下建立降雨條件下淺層滑坡概念模型；文海家等［6］通過改進的Green-Ampt入滲模型，介紹了降雨作用下巖質(zhì)滑坡穩(wěn)定性分析方法；劉辰光等［7］通過研究植被覆蓋對淺層滑坡防護起到良好的效果和植被防護滑坡新技術；劉昭維等［8］通過現(xiàn)場勘查與地質(zhì)特征分析，提出在不同地質(zhì)背景下滑坡產(chǎn)生與防治建議。

降雨入滲程度直接影響滑坡形成，需進一步分析影響降雨入滲的原因，如植被覆蓋和土體孔隙等。本研究以三峽庫區(qū)大坪滑坡為例，通過分析單個滑坡成因，深入了解從局部到整體的滑坡特征，并結(jié)合分析結(jié)果，提出可行性措施。

1 滑坡區(qū)概況

大坪滑坡位于重慶市云陽縣寶坪鎮(zhèn)?；虑熬壐叱虨?20 m，后緣高程為380 m，其滑坡的運動形式為推移式，以土質(zhì)為主?；麻L度約為130 m，寬度約為120 m，厚度約為6 m，傾向101°，傾角25°，面積約為1.56×104 m2，體積約為9.36×104 m3?；略斐傻臐撛谕{包括22人、23間房屋、1 998 m2田地、威脅財產(chǎn)預計50萬元。其滑坡平面和剖面如圖1、圖2所示。

2 降雨入滲對滑坡的影響

2.1 降雨時段類型

滑坡遭到一次或多次降雨時，其穩(wěn)定性受入滲量和入滲深度兩種因素的影響［6］。降雨在入滲時受降雨強度的影響，根據(jù)降雨的大小程度，將入滲程度確定為無積水降雨入滲、積水前降雨入滲、積水中降雨入滲和積水后降雨入滲四種類型。

無積水降雨入滲：是指降雨量較小時，雨量直接滲透到土體中，不足以在滑坡地表面產(chǎn)生積水，土體的入滲速率大于降雨持續(xù)時間，含水率仍在上升。

積水前降雨入滲：淺層土體飽和吸水，入滲速率降低，降雨在坡面地表積水；或降雨強度大，入滲速率低，入滲水量少，地表積水。表示為積水前的降雨入滲狀況。

積水中降雨入滲：此時地表已經(jīng)形成一定程度的積水，淺層土體的吸水狀態(tài)或?qū)⒔咏柡?，入滲率較低或入滲平衡狀態(tài)，實質(zhì)上是一種有壓飽水降雨入滲。

積水后降雨入滲：淺層土體飽和，受積水影響，土體流動坍塌，引發(fā)淺層滑坡，積水滲入淺層以下，導致大面積滑坡。

2.2 降雨入滲一般規(guī)律

土體降雨入滲過程中受多重因素的影響，其入滲過程也是復雜多變的。降雨開始時，最大允許入滲率會隨著時間和入滲深度的增加漸漸減慢，在降雨初期，大部分的水量會被入滲到土體當中，坡表面無法形成積水，隨著降雨的持續(xù)進行，入滲率逐漸降低到一種穩(wěn)定入滲狀態(tài)。入滲率與時間關系曲線如圖3所示［3］。

降雨入滲規(guī)律曲線方程為式（1）。

[fp=fc+f0+fc? e?kt]? ? （1）

式中：[fp]為在時間t的入滲率；[fc]為平衡入滲率；[f0]為初始入滲率；k為描述入滲率下降的常數(shù)；t為入滲時間。

關于降雨入滲規(guī)律，部分學者采用的是GA模型，即格林-安普特（green-Ampt）模型，計算公式為式（2）。

[f=KS Sf+Zf+? /Zf]? ? ?（2）

式中：f為入滲率；[KS]為土壤飽和滲透系數(shù)；[Sf]為下滲鋒面處的平均吸力；[Zf]為下滲深度；h為地表處的總水勢。

降雨在入滲過程中，地表的非飽和土體持續(xù)吸水，達到近似飽和狀態(tài)后向下一層非飽和土體入滲。臨空地表土體與降水接觸面積大，入滲能力強，繼續(xù)向下入滲時，降水通過孔隙和近似飽和土體向下入滲，入滲量和入滲效率下降。當土體的入滲能力大于降雨量時，滑坡面降雨入滲狀況取決于降雨過程；當降雨程度大于土體的入滲程度時，土體的入滲能力取決于土體本身。降雨入滲受降雨強度與地表土體的飽和與非飽和程度的影響。

3 植被與地質(zhì)孔隙等對滑坡的影響

3.1 植被對降雨入滲影響

植被是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，在水土流失、土壤肥力、水分保持及抗剪切能力等方面具有重要作用［10］。其根部結(jié)構(gòu)可增加土體孔隙率，促進降雨入滲，并提高土體的穩(wěn)定性。植被的分解能夠為微生物提供良好的生存空間，加快莖葉和根系的分解，為來年植被再生提供養(yǎng)料。不同植被對降雨入滲的影響不同，樹狀結(jié)構(gòu)、樹葉形態(tài)、地形以及植被生長階段、疏密程度和枯葉覆蓋厚度等都會影響降雨入滲［11］。不同植被下的表層土體入滲速率見表1。

由表1可知，空曠地的入滲率較低。降雨過程中，雨水具有一定的重力勢能，落在地面上會對地表面土體產(chǎn)生一定程度的結(jié)構(gòu)破壞，土顆粒隨雨水濺起，已經(jīng)破壞的土體隨雨水發(fā)生流動，流動造成沖刷，以此形成水土流失。植被的覆蓋可以存儲大量的雨水，尤其是在森林里的枯枝落葉，降雨從植被的枝葉、莖干、枯枝葉、雜草、植被根部等形成立式結(jié)構(gòu)，枝葉與莖干減少了降雨下落的能量，枯枝葉與雜草保留了雨水的流失和對土體的沖刷，根部結(jié)構(gòu)加大了入滲速率，為植被生長提供有利條件。

3.2 地質(zhì)孔隙對降雨入滲的影響

地質(zhì)孔隙作為降雨入滲的通道，對入滲提供有利條件。土體中孔隙的存在降低了密實度，影響土體強度。不同地質(zhì)巖性的吸水性質(zhì)各不相同，例如石灰?guī)r和玄武巖在斜坡降雨入滲過程中的差別。在應對有巖性差異較大的滑坡時，應考慮地質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)對入滲的影響。

在大坪滑坡中，滑坡地質(zhì)主要由土質(zhì)組成，因此其入滲情況因不同的孔隙結(jié)構(gòu)而異。當孔隙率較大且多為開口孔隙時，入滲率較大。如果是閉口孔隙，則取決于土體本身的吸水性質(zhì)。當孔隙率較小且為開口孔隙時，入滲情況較好，而為閉口孔隙時，入滲情況稍差一些。此外，土體的顆粒級配與降雨入滲關系密切。當顆粒級配為連續(xù)級配且較好時，顆粒之間的孔隙率較小，降雨入滲量就少。而當顆粒級配為間斷級配或級配不好時，顆粒之間的孔隙較大，降雨入滲量就偏大。因此，降雨入滲是形成滑坡的主要因素。

3.3 土壤類型對降雨入滲的影響

西南地區(qū)土壤類型豐富多樣，不同類型的土壤在滲流特性和強度特性方面存在顯著差異。不同的土壤的滲流特性導致其水分在土壤中傳遞的能力大小不同，且具有不同的孔隙結(jié)構(gòu)和顆粒組成，因此其滲透性能也會有所不同。

土壤質(zhì)地是評估土壤性質(zhì)的關鍵指標，它描述了土壤中不同大小的固體顆粒的比例，對土壤的物理性質(zhì)如孔隙結(jié)構(gòu)和分布等方面有顯著影響。這些因素會改變水分在土壤中的運動特性，從而影響土壤的入滲能力。根據(jù)實際測試和生產(chǎn)實踐，土壤的吸附能力、顆粒間的孔隙及吸水和保水能力都與土壤質(zhì)地密切相關。在土壤結(jié)構(gòu)、含水量和水勢梯度相同的條件下，重質(zhì)土壤的孔隙率通常較小，因此其水力導水性稍差于輕質(zhì)土壤，導致重質(zhì)土壤的水入滲能力相對較差。

土壤結(jié)構(gòu)是顆粒的排列和組合方式，影響土壤性質(zhì)和入滲能力。入滲受土壤孔隙度影響，不同的孔隙度影響水力導水性和水分運動驅(qū)動力。研究顯示，土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)地是決定飽和狀態(tài)下土壤水力導水性的主要因素。未擾動和擾動土壤的飽和水傳導率與土壤團聚程度和結(jié)構(gòu)系數(shù)存在負相關關系。這些研究有助于理解土壤結(jié)構(gòu)對水分運動和入滲特性的影響。

4 結(jié)論

本研究以大坪滑坡為例，從降雨入滲、植被、地質(zhì)孔隙三方面進行分析，結(jié)論如下。

①降雨入滲深度影響滑坡局勢。強降雨提供充足水量，入滲隨深度增加而降低，表層土體飽和后產(chǎn)生流體效應，導致局部滑坡，最終擴展為整體滑坡。

②不同植被對降雨入滲產(chǎn)生不同導流作用。上層結(jié)構(gòu)減少沖刷，減少滑坡災害；根部結(jié)構(gòu)穩(wěn)固土體，形成抗拉結(jié)構(gòu)體。

③地質(zhì)孔隙特征決定降雨入滲?？紫洞笮　㈤_口與特點直接影響入滲；土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)影響吸附、水分保持、孔隙度及水力導水性。

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收稿日期：2023-10-10

基金項目：重慶三峽學院土木水利碩士研究生科研創(chuàng)新項目（YJSKY22063，YJSKY22062）；重慶市土木建筑學會2023年度指導性科技計劃項目（2023B07，2023A02）；重慶市三峽水庫岸坡與工程結(jié)構(gòu)災變防控工程技術研究中心開放基金資助項目（No. SXAPGC23ZDI06，SXAPGC23YB06，SXAPGC23YB03）

作者簡介：胡圣超（1999—），男，碩士生，研究方向：巖土工程。

通信作者：劉港（1997—），男，碩士生，研究方向：巖土工程。