三峡库区某滑坡边坡稳定性影响因素分析

胡圣超 刘港 周令 张中旭

摘 要：【目的】研究降雨对滑坡形成和发展的影响、评估滑坡风险，为采取有效的防灾措施提供科学依据。【方法】采用试验的方法，综合评估降雨入渗、土体饱和度、地形等影响因素，分析植被覆盖对减少降雨入渗量的作用。【结果】研究表明，降雨强度和历时对滑坡形成和发展具有重要影响，而植被覆盖可以减少降雨入渗量，对土壤水分的控制起到关键作用。此外，地质特征如土壤类型和坡度也是滑坡发生的重要影响因素。【结论】应加强对降雨诱发滑坡的监测和预警，采取适当的植被措施以控制土壤水分入渗，并重视地质特征对滑坡的影响。

关键词：滑坡；降雨入渗；植被覆盖；影响因素

中图分类号：P642.22     文献标志码：A    文章编号：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，我国积极推动滑坡治理工作，对滑坡的运动机制进行了大量研究，在滑坡和边坡稳定性方面取得诸多研究进展［1-2］。唐正光等［3］阐述了植被覆盖情况下对降雨入渗带来的影响；张袆袆等［4］通过有限元Geo-Studio模拟分析降雨等参数条件下对滑坡稳定性的影响；常金源等［5］利用Green-Ampt入渗模型，模拟水压力作用下建立降雨条件下浅层滑坡概念模型；文海家等［6］通过改进的Green-Ampt入渗模型，介绍了降雨作用下岩质滑坡稳定性分析方法；刘辰光等［7］通过研究植被覆盖对浅层滑坡防护起到良好的效果和植被防护滑坡新技术；刘昭维等［8］通过现场勘查与地质特征分析，提出在不同地质背景下滑坡产生与防治建议。

降雨入渗程度直接影响滑坡形成，需进一步分析影响降雨入渗的原因，如植被覆盖和土体孔隙等。本研究以三峡库区大坪滑坡为例，通过分析单个滑坡成因，深入了解从局部到整体的滑坡特征，并结合分析结果，提出可行性措施。

1 滑坡区概况

大坪滑坡位于重庆市云阳县宝坪镇。滑坡前缘高程为320 m，后缘高程为380 m，其滑坡的运动形式为推移式，以土质为主。滑坡长度约为130 m，宽度约为120 m，厚度约为6 m，倾向101°，倾角25°，面积约为1.56×104 m2，体积约为9.36×104 m3。滑坡造成的潜在威胁包括22人、23间房屋、1 998 m2田地、威胁财产预计50万元。其滑坡平面和剖面如图1、图2所示。

2 降雨入渗对滑坡的影响

2.1 降雨时段类型

滑坡遭到一次或多次降雨时，其稳定性受入渗量和入渗深度两种因素的影响［6］。降雨在入渗时受降雨强度的影响，根据降雨的大小程度，将入渗程度确定为无积水降雨入渗、积水前降雨入渗、积水中降雨入渗和积水后降雨入渗四种类型。

无积水降雨入渗：是指降雨量较小时，雨量直接渗透到土体中，不足以在滑坡地表面产生积水，土体的入渗速率大于降雨持续时间，含水率仍在上升。

积水前降雨入渗：浅层土体饱和吸水，入渗速率降低，降雨在坡面地表积水；或降雨强度大，入渗速率低，入渗水量少，地表积水。表示为积水前的降雨入渗状况。

积水中降雨入渗：此时地表已经形成一定程度的积水，浅层土体的吸水状态或将接近饱和，入渗率较低或入渗平衡状态，实质上是一种有压饱水降雨入渗。

积水后降雨入渗：浅层土体饱和，受积水影响，土体流动坍塌，引发浅层滑坡，积水渗入浅层以下，导致大面积滑坡。

2.2 降雨入渗一般规律

土体降雨入渗过程中受多重因素的影响，其入渗过程也是复杂多变的。降雨开始时，最大允许入渗率会随着时间和入渗深度的增加渐渐减慢，在降雨初期，大部分的水量会被入渗到土体当中，坡表面无法形成积水，随着降雨的持续进行，入渗率逐渐降低到一种稳定入渗状态。入渗率与时间关系曲线如图3所示［3］。

降雨入渗规律曲线方程为式（1）。

[fp=fc+f0+fc  e?kt]    （1）

式中：[fp]为在时间t的入渗率；[fc]为平衡入渗率；[f0]为初始入渗率；k为描述入渗率下降的常数；t为入渗时间。

关于降雨入渗规律，部分学者采用的是GA模型，即格林-安普特（green-Ampt）模型，计算公式为式（2）。

[f=KS Sf+Zf+? /Zf]     （2）

式中：f为入渗率；[KS]为土壤饱和渗透系数；[Sf]为下渗锋面处的平均吸力；[Zf]为下渗深度；h为地表处的总水势。

降雨在入渗过程中，地表的非饱和土体持续吸水，达到近似饱和状态后向下一层非饱和土体入渗。临空地表土体与降水接触面积大，入渗能力强，继续向下入渗时，降水通过孔隙和近似饱和土体向下入渗，入渗量和入渗效率下降。当土体的入渗能力大于降雨量时，滑坡面降雨入渗状况取决于降雨过程；当降雨程度大于土体的入渗程度时，土体的入渗能力取决于土体本身。降雨入渗受降雨强度与地表土体的饱和与非饱和程度的影响。

3 植被与地质孔隙等对滑坡的影响

3.1 植被对降雨入渗影响

植被是生态环境的重要组成部分，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］。其根部结构可增加土体孔隙率，促进降雨入渗，并提高土体的稳定性。植被的分解能够为微生物提供良好的生存空间，加快茎叶和根系的分解，为来年植被再生提供养料。不同植被对降雨入渗的影响不同，树状结构、树叶形态、地形以及植被生长阶段、疏密程度和枯叶覆盖厚度等都会影响降雨入渗［11］。不同植被下的表层土体入渗速率见表1。

由表1可知，空旷地的入渗率较低。降雨过程中，雨水具有一定的重力势能，落在地面上会对地表面土体产生一定程度的结构破坏，土颗粒随雨水溅起，已经破坏的土体随雨水发生流动，流动造成冲刷，以此形成水土流失。植被的覆盖可以存储大量的雨水，尤其是在森林里的枯枝落叶，降雨从植被的枝叶、茎干、枯枝叶、杂草、植被根部等形成立式结构，枝叶与茎干减少了降雨下落的能量，枯枝叶与杂草保留了雨水的流失和对土体的冲刷，根部结构加大了入渗速率，为植被生长提供有利条件。

3.2 地质孔隙对降雨入渗的影响

地质孔隙作为降雨入渗的通道，对入渗提供有利条件。土体中孔隙的存在降低了密实度，影响土体强度。不同地质岩性的吸水性质各不相同，例如石灰岩和玄武岩在斜坡降雨入渗过程中的差别。在应对有岩性差异较大的滑坡时，应考虑地质孔隙结构对入渗的影响。

在大坪滑坡中，滑坡地质主要由土质组成，因此其入渗情况因不同的孔隙结构而异。当孔隙率较大且多为开口孔隙时，入渗率较大。如果是闭口孔隙，则取决于土体本身的吸水性质。当孔隙率较小且为开口孔隙时，入渗情况较好，而为闭口孔隙时，入渗情况稍差一些。此外，土体的颗粒级配与降雨入渗关系密切。当颗粒级配为连续级配且较好时，颗粒之间的孔隙率较小，降雨入渗量就少。而当颗粒级配为间断级配或级配不好时，颗粒之间的孔隙较大，降雨入渗量就偏大。因此，降雨入渗是形成滑坡的主要因素。

3.3 土壤类型对降雨入渗的影响

西南地区土壤类型丰富多样，不同类型的土壤在渗流特性和强度特性方面存在显著差异。不同的土壤的渗流特性导致其水分在土壤中传递的能力大小不同，且具有不同的孔隙结构和颗粒组成，因此其渗透性能也会有所不同。

土壤质地是评估土壤性质的关键指标，它描述了土壤中不同大小的固体颗粒的比例，对土壤的物理性质如孔隙结构和分布等方面有显著影響。这些因素会改变水分在土壤中的运动特性，从而影响土壤的入渗能力。根据实际测试和生产实践，土壤的吸附能力、颗粒间的孔隙及吸水和保水能力都与土壤质地密切相关。在土壤结构、含水量和水势梯度相同的条件下，重质土壤的孔隙率通常较小，因此其水力导水性稍差于轻质土壤，导致重质土壤的水入渗能力相对较差。

土壤结构是颗粒的排列和组合方式，影响土壤性质和入渗能力。入渗受土壤孔隙度影响，不同的孔隙度影响水力导水性和水分运动驱动力。研究显示，土壤结构和质地是决定饱和状态下土壤水力导水性的主要因素。未扰动和扰动土壤的饱和水传导率与土壤团聚程度和结构系数存在负相关关系。这些研究有助于理解土壤结构对水分运动和入渗特性的影响。

4 结论

本研究以大坪滑坡为例，从降雨入渗、植被、地质孔隙三方面进行分析，结论如下。

①降雨入渗深度影响滑坡局势。强降雨提供充足水量，入渗随深度增加而降低，表层土体饱和后产生流体效应，导致局部滑坡，最终扩展为整体滑坡。

②不同植被对降雨入渗产生不同导流作用。上层结构减少冲刷，减少滑坡灾害；根部结构稳固土体，形成抗拉结构体。

③地质孔隙特征决定降雨入渗。孔隙大小、开口与特点直接影响入渗；土壤质地和结构影响吸附、水分保持、孔隙度及水力导水性。

参考文献：

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［6］文海家，张岩岩，付红梅，等.降雨型滑坡失稳机理及稳定性评价方法研究进展［J］.中国公路学报，2018，31（2）：15-29，96.

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［10］卞相玲，仲崇谠，刘景涛，等.几种林分土壤入渗性能的研究［J］.山东林业科技，2003（6）：15-16.

［11］于皓，董智，杨建英，等.基于CT扫描的不同土地利用类型土壤大孔隙特征及其入滲能力研究［J］.干旱区资源与环境，2023，37（3）：55-61.

收稿日期：2023-10-10

基金项目：重庆三峡学院土木水利硕士研究生科研创新项目（YJSKY22063，YJSKY22062）；重庆市土木建筑学会2023年度指导性科技计划项目（2023B07，2023A02）；重庆市三峡水库岸坡与工程结构灾变防控工程技术研究中心开放基金资助项目（No. SXAPGC23ZDI06，SXAPGC23YB06，SXAPGC23YB03）

作者简介：胡圣超（1999—），男，硕士生，研究方向：岩土工程。

通信作者：刘港（1997—），男，硕士生，研究方向：岩土工程。