滑坡的發(fā)生與降雨關(guān)系的研究

1、滑坡的發(fā)生與降雨關(guān)系的研究RSS打印復(fù)制大中小發(fā)布時(shí)間：2021-06-3016:45:17摘要：在分析滑坡的地質(zhì)資料和氣象資料的根底上，討論了降雨誘發(fā)滑坡的機(jī)制，并深入探討了滑坡與降雨的關(guān)系，包括:降雨與滑坡兩者在時(shí)間上的一致性和略滯后性；降雨與滑坡兩者在空間上的一致性；降雨量對滑坡的影響；降雨強(qiáng)度及降雨形式對滑坡的影響。關(guān)鍵詞：滑坡；降雨；機(jī)制；關(guān)系；引言：滑坡是一定自然條件下的斜坡，在以重力為主的自然營力作用下或在人類工程活動影響下使局部土體或巖體沿著一定的軟弱面儲)，整體、間歇，以水平位移為主的嚴(yán)重變形現(xiàn)象?；率俏覈饕牡刭|(zhì)災(zāi)害之一，其中以降雨誘發(fā)的滑坡分布最廣，發(fā)生頻率最高，危害

2、最大。滑坡的發(fā)生一方面取決于斜坡自身的地質(zhì)和地貌條件，另一方面與斜坡受到的內(nèi)外營力和人為作用息息相關(guān)，這是滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素。在自然營力作用方面，降雨尤其是暴雨是滑坡活動最重要的誘發(fā)因素。據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)降雨型滑坡約占滑坡總數(shù)的70%,同時(shí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果說明95%的滑坡發(fā)生于雨季，因此有必要對滑坡與降雨的關(guān)系進(jìn)展研究。國內(nèi)外研究人員對降雨型滑坡的形成機(jī)理、降雨強(qiáng)度與滑坡的關(guān)系、以及預(yù)測、預(yù)報(bào)理論與防治對策等方面進(jìn)展了研究。在研究滑坡與降雨的關(guān)系時(shí)，滑坡發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間以及滑坡發(fā)生地點(diǎn)的準(zhǔn)確降雨量是必不可少的數(shù)據(jù)信息。本文通過分析研究大量滑坡的地質(zhì)資料和氣象資料，對降雨與滑坡的關(guān)系進(jìn)展了分析研究。正文：一.降

3、雨誘發(fā)滑坡的機(jī)制地質(zhì)體的成分、構(gòu)造及環(huán)境條件形成的力的平衡特征決定了地質(zhì)體的穩(wěn)定性?；颅h(huán)境條件的變化，表現(xiàn)為對滑坡巖體的加載及改變其構(gòu)造和力學(xué)性能等，從而降低滑坡的穩(wěn)定性能。一旦這個(gè)變化打破原來的維持穩(wěn)定的度，那么誘發(fā)滑坡產(chǎn)生、復(fù)活。降雨誘發(fā)滑坡的作用方式如下：(1)降雨對邊坡巖體起加載作用，飽和巖體，增加容重。(2)降雨對巖土體力學(xué)強(qiáng)度的影響，包括：.軟化作用水的軟化作用指由于水的活動使巖土體強(qiáng)度降低的作用。.潤滑作用由于可溶鹽，膠體礦物連接的巖石，當(dāng)有水滲入時(shí)，可溶鹽溶解，膠體水解，使原有的連接變?yōu)樗z連接，導(dǎo)致礦物顆粒間連接力減弱，摩擦力減小，同時(shí)水膠起到潤滑的作用。.連接作用束縛在礦

4、物外表的水分子可通過其吸引力作用將礦物顆粒拉近，接緊，起連接作用。.孔隙壓力作用對于孔隙和裂隙中含有重力水的巖土體，當(dāng)其突然受荷載，水來不及排除時(shí)，就會在巖石或土體孔隙或裂隙中產(chǎn)生很高的孔隙水壓力，即孔隙壓力。.溶蝕作用和潛蝕作用當(dāng)滲透水在巖土體內(nèi)流動時(shí)還可使其中的可溶物質(zhì)被溶解帶走，有時(shí)甚至將巖石或土體中的小顆粒沖走，從而使巖土體強(qiáng)度大大降低，這就是溶蝕作用和潛蝕作用。6.動水壓力作用如果斜坡巖土體是透水的，地下水向坡下滲透過程中會產(chǎn)生動水壓力滲透壓力，其方向與滲流方向一致，指向下坡，加大了下滑力，因而對斜坡穩(wěn)定是不利的。水與巖土體相互作用的一個(gè)主要結(jié)果就是降低了巖土體的內(nèi)聚力和摩擦力。（3

5、）降雨侵蝕、沖刷坡腳，破壞坡體，改變邊坡構(gòu)造。降雨形成的地表水徑流改造坡體外表甚至形成各種類型的沖溝網(wǎng)或使坡體解體雨水下滲，可以直接成為地下水的補(bǔ)給源，改變坡體原有的滲流場，使滑體或滑帶處于干、濕交替狀態(tài)，不利于坡體的穩(wěn)定。大氣降雨入滲下界往往微、細(xì)顆粒富集，離子交換頻繁，親水成分增加，這是滑體中易變形的部位，成為滑體主滑控制界面之一。降雨補(bǔ)給地下水，導(dǎo)致地下水位變幅，久而久之，地下水位歷年變化也促使滑坡在地下水位變幅帶內(nèi)微、細(xì)顆粒積聚，化學(xué)場的更新和親水成分的增加，成為易變形的部位，即另一滑體主滑控制界面。:總之,降雨誘發(fā)滑坡的機(jī)制是非常復(fù)雜的，但可概括表現(xiàn)為促進(jìn)滑移面剪應(yīng)力增大及促使抗剪強(qiáng)

6、度降低?？紫端畨毫Ρ徽J(rèn)為是降雨誘發(fā)滑坡的最主要機(jī)制，“降雨期間或降雨之后斜坡巖土體內(nèi)孔隙水壓力的升高使得潛在滑動面上的有效應(yīng)力及抗剪強(qiáng)度較低，從而誘發(fā)滑坡。是太沙基有效應(yīng)力定律對孔隙水壓力的闡述。文獻(xiàn)基于環(huán)剪試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)展的不排水勻速剪切試驗(yàn)結(jié)果提出，產(chǎn)生粒子破碎的土體最終產(chǎn)生了較高的超孔隙水壓力，而且孔隙水壓力產(chǎn)生的各階段與排水試驗(yàn)中的體積變化階段具有良好的對應(yīng)關(guān)系，提醒了不同誘因產(chǎn)生滑坡的共同特征，即在長距離運(yùn)動中，由于粒子破碎的影響，滑動面土體在不排水條件下，抗剪強(qiáng)度因超孔隙水壓力上升而下降，從而誘發(fā)高速滑坡。同時(shí)由于粒子破碎將導(dǎo)致土體自身滲透系數(shù)降低，土粒子破碎因而促進(jìn)超孔隙水壓力的產(chǎn)生

7、和減緩超孔隙水壓力消散的雙重效果。二.降雨與滑坡兩者在時(shí)間上的一致性和略滯后性降雨與滑坡的發(fā)生有密切的關(guān)系，二者在時(shí)間上具有很好的一致性，在對長江上游等地降雨與崩、滑、流的統(tǒng)計(jì)資料可以看出，絕大局部地質(zhì)災(zāi)害都發(fā)生在雨季（表1）。另外,通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，滑坡的產(chǎn)生與暴雨的頻次二者也有較好的一致性?；掳l(fā)生頻次最多的季節(jié)是多年各月平均降雨量最多的季節(jié)，也是暴雨出現(xiàn)頻次最多的季節(jié)，它們具有很好的對應(yīng)關(guān)系。表1長江上游地區(qū)雨季（5-9月）崩滑情況地區(qū)滑坡數(shù)量個(gè)雨季崩滑數(shù)量個(gè)所占百分比%XXXX地區(qū)424096XXXX地區(qū)29425687XX涼山地區(qū)21220395川北地區(qū)21821498金沙江下游河谷

8、47745896隴南地區(qū)21320395XX彝良縣757194合計(jì)1531144594同時(shí)降雨型滑坡大多發(fā)生于降雨中后期或滯后幾天，滯后時(shí)間一般不超過10d,而且不同類型的滑坡滯后的時(shí)間長短不一。一般來說，堆積土、堆填土、黃土、粘土、碎屑和基巖滑坡的滯后時(shí)間由短到長，并且同一類型滑坡厚度由小到大，其滯后時(shí)間從短到長。三.降雨與滑坡兩者在空間上的一致性降雨型滑坡成群集中分布在久雨、暴雨區(qū)（見表2）和江河沖刷嚴(yán)重的沿岸地區(qū)。從表2可以看出，滑坡總數(shù)及滑坡密度與該區(qū)域的年降雨量及暴雨量有著較好的對應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，依據(jù)云陽縣1982年7月暴雨滑坡圖（見圖1）可以看出暴雨強(qiáng)度高的地區(qū)，也是滑坡等災(zāi)害發(fā)生最

9、多的地區(qū)，兩者之間有著較好的一致性。此外，相關(guān)資料說明江河沖刷嚴(yán)重的河岸區(qū)域也是滑坡的集中地。表2XX市局部區(qū)縣市滑坡分布與降雨關(guān)系表區(qū)縣市滑坡數(shù)滑坡密度年均降雨量暴陽量（處）(處/100km2)(mm)(mm)萬州區(qū)1283.7181309.90411.4XX區(qū)662.2401174.7180.9北暗區(qū)911.2081120.1210渝北區(qū)432.9611094.6200巴南區(qū)462.518973.9249.5#江津市481.5001038.0188.3#長壽縣372.615998.2293.3#南川市160.6151138.5186.4#豐都縣531.8271074.6300武隆縣511.

10、758992.5151.0#忠縣1095.0091193260開縣300.7581102.1359.2#云陽縣601.6441103240.1/357.7#皆縣852.0741090218.5#巫山縣511.7241049.3199巫溪縣270.6711150.0261.9#城口縣431.3101380232.0#石柱縣311.0291083294#黔江縣160.6681306.9327.2#彭水縣250.6411224212.7注:標(biāo)#者為三日最大暴雨量，其它為一日最大暴雨量。資料來源：XX市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃、南江隊(duì)云陽縣98地質(zhì)災(zāi)害檢查報(bào)告等。上圖重點(diǎn)考察了滑坡密度2.5處/100km2的

11、幾組數(shù)據(jù)，這樣做的目的是為了消弱地形，水文地質(zhì)構(gòu)造等條件對滑坡發(fā)生的影響，從而突出降雨這個(gè)因素對滑坡的奉獻(xiàn)。通過線性相關(guān)性分析，得到年均降雨量與滑坡密度相關(guān)關(guān)系如下：Y=281.06X+264.19R2=0.9999式中：Y年均降雨量，X滑坡密度，R相關(guān)性。從公式中可以看出，年均降雨量與滑坡密度存在很好的相關(guān)性，當(dāng)年均降雨量增大時(shí)，滑坡密度也相應(yīng)增大。說明了降雨與滑坡兩者在空間上存在著較好的一致性。圖1云陽縣1982年7月暴雨滑坡分布圖（據(jù)云陽水電局）四.降雨量對滑坡的影響通過對局部區(qū)縣發(fā)生不同數(shù)量滑坡時(shí)累積降雨量和日降雨量的統(tǒng)計(jì)分析（表3）發(fā)現(xiàn)：累積降雨量在50160mm、日降雨量在20mm

12、以上時(shí)，就有小型淺層滑坡發(fā)生；當(dāng)累積降雨量在150mm以上，日降雨量大于100mm時(shí)，隨著降雨量的增加，滑坡的數(shù)量也增多，中等規(guī)模的堆積層滑坡和破碎巖土滑坡開場出現(xiàn)，當(dāng)一次暴雨過程的累積降雨量在200350mm以上，日降雨量大于110mm時(shí)，滑坡開場大量發(fā)生，并產(chǎn)生大型和巨型滑坡。對于同一規(guī)模的不同類型滑坡來說，基巖滑坡所需的降雨量（累積降雨量和日降雨量）要大于土層碎屑滑坡；而對同一類型不同規(guī)模的滑坡來說，規(guī)模大的滑坡往往需要較大的降雨量。表3局部區(qū)縣滑坡發(fā)生不同數(shù)量時(shí)的降雨特征縣名滑坡開場發(fā)生時(shí)的降雨量（mm）滑坡大量發(fā)生時(shí)的降雨量（mm）累積降雨量日降雨量累積降雨量日降雨量XX136.03

13、4.0308.5239.0旺蒼119.968.1295.579.6閻中98.120.1279.7181.6劍閣109.589.1253.8129.7鹽亭130.633.5331.5210.1三臺168.474.2452.2283.8射洪91.587.5349.0112.5忠縣*139.0139.0289.7138.2開縣*53.451.4280.8153.8例*113.747.9218.9-注：標(biāo)*者時(shí)間為1982年7月，來源于文獻(xiàn)？長江三峽庫區(qū)滑坡與泥石流研究？；其它為1981年數(shù)據(jù)。五.降雨強(qiáng)度及降雨形式對滑坡的影響當(dāng)暴雨或持續(xù)降雨時(shí)，降雨對滑坡體的侵蝕和下滲作用加大，對滑坡體的穩(wěn)定性不利

14、。降雨強(qiáng)度越大，誘發(fā)滑坡的可能性越大。有學(xué)者綜合三峽庫區(qū)現(xiàn)有暴雨滑坡的降雨調(diào)查資料，給出了該區(qū)域不同類型滑坡的臨界降雨強(qiáng)度。見表4表4暴雨觸發(fā)滑坡的臨界降雨強(qiáng)度滑坡類型降雨強(qiáng)度（mm/h）日降雨量（mm）一次降雨過程累積降雨量（mm）淺層堆積層滑坡63050-100中厚層堆積滑坡和破碎巖石滑坡10120150-200厚層大型堆積層滑坡和基巖滑坡13150250-300降雨形式0型）一般劃分為久雨型和暴雨型。久雨型降雨時(shí)間長，強(qiáng)度小，以中、大雨為主，與小雨、偶與暴雨組合，降雨時(shí)間610d,其間雨停時(shí)間不超過2d;暴雨型降雨時(shí)間短，強(qiáng)度大，以暴雨和大暴雨為主，與大雨和特大暴雨組合，形成一個(gè)完整的降

15、雨過程。兩種雨型在同樣的地質(zhì)地貌條件下，觸發(fā)滑坡的累積降雨量和日降雨量存在著明顯的差異。暴雨型滑坡的累積降雨量比久雨型滑坡偏低，而對于日降雨量而言，暴雨型滑坡比久雨型偏高，但同時(shí)兩種雨型隨著累積降雨量的增加，觸發(fā)滑坡的日降雨量都有減少的趨勢。六.滑坡的發(fā)生與降雨關(guān)系的幾點(diǎn)思考一.關(guān)于降雨誘發(fā)滑坡機(jī)制1對滑坡體水文地質(zhì)構(gòu)造的考慮，對于承壓水型這一水文地質(zhì)構(gòu)造類型的滑坡，由于暴雨可以在滑坡體內(nèi)產(chǎn)生很大的承壓水壓力，在此情況下，滑坡體受的承壓水壓力對誘發(fā)滑坡的發(fā)生起了直接重要的作用，其次才是滑坡體（帶）因軟化泥化而抗剪強(qiáng)度降低的效應(yīng)。這種情況對應(yīng)于暴雨誘發(fā)滑坡。對于潛水型和層間水型這兩類水文地質(zhì)構(gòu)造

16、類型的滑坡，由于不能在滑坡體中產(chǎn)生巨大的承壓水壓力，只能依靠地下水對滑坡體儲）的長期軟化泥化而使抗剪強(qiáng)度極度降低，結(jié)合地下水壓力的共同作用來誘發(fā)滑坡的發(fā)生。這種情況對應(yīng)于久雨誘發(fā)滑坡。2降雨入滲對斜坡穩(wěn)定性的影響時(shí)，要充分考慮裂隙的影響只有降雨強(qiáng)度大于一個(gè)臨界值時(shí)才會有充足的降水通過裂隙滲入到斜坡深部，從而影響斜坡的穩(wěn)定性。3學(xué)者們對降雨引起的動水壓力對斜坡穩(wěn)定的影響研究較少，其原因可能是降雨引起的動水壓力不如庫水位升降等產(chǎn)生的動水壓力對斜坡穩(wěn)定性的影響大，但是從長遠(yuǎn)的角度來看動水壓力能夠使斜坡中發(fā)生管涌，使斜坡組成物質(zhì)的顆粒變粗，粘聚力降低，最終發(fā)生滑4當(dāng)斜坡上的巖土體受持續(xù)降水、徑流的浸潤

17、、滲透和浸泡，孔隙壓力增大使有效應(yīng)力趨近于零時(shí)，潛在滑移面上覆的巖土體將完全喪失內(nèi)聚力而呈現(xiàn)液態(tài)化狀態(tài)，并沿坡面滑動或流動，經(jīng)過一段時(shí)間和一段距離的混合攪拌，就變成了泥石流。對于斜坡破壞中從塊體滑動向顆粒流動泥石流的轉(zhuǎn)變的研究還比擬少。在許多情況下，滑坡一泥石流運(yùn)動可以看作是固一液兩相顆粒流運(yùn)動。顆粒流的運(yùn)動規(guī)律及顆粒之間的摩擦力和成拱情況已經(jīng)成為物理學(xué)中的一個(gè)方興未艾的新領(lǐng)域。二。關(guān)于降雨與滑坡的相關(guān)性1滑坡的發(fā)生不僅與降雨量的大小有關(guān)，而且與滑坡發(fā)生的當(dāng)天降雨及前期降雨特征關(guān)系密切。因此對滑坡發(fā)生的前期降雨量，降雨特征如：滑坡發(fā)生前3d和前10d內(nèi)的降雨情況的研究也很有必要。2可以根據(jù)暴雨

18、或久雨誘發(fā)滑坡的因素，結(jié)合滑坡自身的水文地質(zhì)構(gòu)造和工程地質(zhì)構(gòu)造，對滑坡進(jìn)展分類，分類中對降雨型滑坡的控制因素進(jìn)展細(xì)致的描述。而后根據(jù)不同類別的滑坡采取不同的預(yù)警措施和治理措施。3對于具體的降雨型滑坡，研究其失穩(wěn)的成災(zāi)降雨過程的報(bào)告比擬少。成災(zāi)降雨過程確實(shí)定是研究降雨型滑坡變形破壞機(jī)理的重要前提條件只有明確了某種類型降雨型滑坡可能的成災(zāi)降雨過程，才有可能進(jìn)展成災(zāi)降雨條件下的大型滑坡物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。因此，探求滿足某類降雨型滑坡可能的成災(zāi)降雨過程及其確定方法是值得研究的新課題。4對滑坡與降雨的關(guān)系進(jìn)展研究，其中一個(gè)很重要的原因就是為滑坡的預(yù)報(bào)預(yù)測提供資料，然而當(dāng)前絕大多數(shù)的滑坡尚做不到提前預(yù)報(bào)，究其原因，一方面是由于影響滑坡變形的因素較多，滑坡變形機(jī)理復(fù)雜，并且受資金的限制，只能對極少數(shù)的重大滑坡進(jìn)展監(jiān)測，另一方面是我國在該領(lǐng)域的研究起步較晚，積累資料較少。鑒于此，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)滑坡與降雨資料的統(tǒng)計(jì)與積累，特別是對降雨型滑坡分布廣泛的省份、地區(qū)，應(yīng)著重加強(qiáng)滑坡發(fā)生與臨界降雨量及前期降雨量