浅谈降雨地震边坡特性

摘要：近几年来四川地区高震级地震频发。山区边坡受地震荷载，其节理条件发生明显变化，在降雨激发下极易产生大规模次生滑坡。本文就地震山区考察资料，对降雨地震边坡特性进行了地质与力学分析，并提出了几点总结。

Abstract；high-magnitude earthquakes happened frequently in Sichuan province recently. Induced by dynamic loads， slopes in mountainous areas were significantly changed in joint conditions， hence the large scale secondary rainfall-induced slope-slides become possible. According to the investigation data obtained in earthquake area， this paper provides geological and mechanical analysis of rain-fall induced slopes and some conclusions are drawn.

关键词：降雨地震边坡；长历时降雨；高强度降雨

通过对历史上多次大地震的研究发现，主震后地震区滑坡活动比地震前明显增加，且滑坡灾害在震后较长时间内处于活跃期。汶川、芦山地震在直接诱发大量滑坡、山体崩塌之时，许多山体的节理条件也因此产生较大幅度的改变：如松散物质增加、山体裂隙增加、岩体结构强度降低、古滑坡被激活增加等等。

震后降雨，特别是某些极端降雨，如高强度降雨或长历时降雨等将激发大量的滑坡灾害，造成人员伤亡与财产损失。

一，地震边坡受降雨影响分类

地震边坡受降雨影响可分为如下几类：

1，松散土体滑坡受降雨激活

在地震直接作用下，山区边坡积累了大量的松散物质，较多松散物质堆积在坡体表面。这些物质主要以碎土、碎石组成，在余震或降雨作用下极易产生大面积的滑坡。仅汶川路映秀段至威州镇段由崩塌、滑坡产生的松散物质多达1.2亿立方米。

受强降雨作用，松散物质便成为泥石流等地质灾害的主要成分，如果泥石流不可控制并进入居民区，会带来不可估量的生命财产损失。

2，山体产生的裂隙因雨水浸入产生整体性崩塌

主震作用下，山区边坡上分布有大规模的裂隙山体。裂隙因岩体受动荷载形成，包括产生岩体损伤，其力学参数明显降低。降雨产生的大量雨水浸入裂隙并贯穿整个裂隙土体，当接缝处产生断裂，裂隙山体极易发生整体性崩塌。这种灾害前兆不明显且崩塌规模大，对人身安全带来极大威胁，是灾后工作治理地震次生灾害的重点。一般来说，处理方法是遮盖裂缝防止雨水进一步渗透，同时设置排水管，稳定土体含水率。

3，古滑坡活动受降雨作用激发

高烈度地震（如芦山地震，汶川地震）不但产生大规模山体滑坡，在地震前自然固结稳定的古滑坡也会受地震作用激活。一些较大的古滑坡一般会得到人们的注意，因此及时处理并支护坡体是尤为重要的，如设置抗滑桩、锚杆、土钉或进行喷浆支护等。

二，地震边坡受降雨影响的物理分析

1，雨水入渗增加边坡下滑力

降雨作用下，雨水渗透边坡表层土体，受重力作用带动周围土体下滑，这种情况在降雨密度较强的时候更加明显。类似于对坡体的冲刷，表层土体迅速饱和，又因排水条件有限，颗粒间产生较大孔隙水压力，坡体进而产生破坏。因此高强度降雨更容易产生浅层滑坡。

2，岩土体因雨水渗透导致土层参数明显降低

土样编号

含水率w（%）

粘聚力c（kPa）

内摩擦角φ （°）

土样1

12.3

80.6

27.6

18.5

68.4

24.5

24.2

30.7

18.6

30.5

10

6.4

土样2

12.5

99

26.7

19.5

79.2

24.5

25.2

44

20.2

30.8

5.9

9.8

注：土样1取自黄湾村附近，土样2取自龙门洞附近

笔者就四川峨眉山龙门洞地区土样采集后，通过调整含水率与三轴试验得出上述表格。从表格数据可看出，在含水率从12%调整至30%时，光土体粘聚力一项下降800%到1000%，通过数据拟合可看到近似二次函数的关系。可知，土体参数受含水率影响极大。

另外，长历时降雨为雨水向土体深层渗透提供了条件。换句话说，若降雨历时较长，就可能引发更大规模的山体滑坡。

三，降雨边坡破坏形式

在降雨的过程中，雨水浸入坡体表面，并随坡体向下渗透在坡趾处累积，坡趾处土体含水量迅速饱和并产生较大孔隙水压力从而率先破碎塌落。紧接着，坡体剩余土体成为下一个雨水积累饱和的区域并破坏。因此可以判断一般降雨边坡的破坏次序是自下而上的，并且边坡的滑坡时间的预测可以通过对坡趾处含水量进行测量。林鸿州等在2009年完成的土质边坡试验的结果表明：采用降雨强度与累积雨量作为雨量预警基准参数较为适宜，降雨强度可用以衡量流滑型滑坡和泥石流的等土体破坏类型；累积雨量可评估滑动型滑坡。

四，结论

通过对地震降雨边坡进行地质与力学分析，并结合相应地质报告与实验室研究成果，笔者对地震降雨边坡的认识得出以下几点结论：

1，地震后山体滑坡较之前变得更加活跃，节理条件发生变化，松散物质与山体裂隙的增多为滑坡的发生提供了条件。所以，地震山区特别是车道附近边坡的检测勘探工作需要得到足够重视。对于滑坡趋势明显的边坡应提前进行边坡处理，设置抗滑桩或区域性喷射泥浆都是可取的选择。

2，震后滑坡受降水影响明显，特别是岩土体参数会随含水量增加而明显减少，因此对于地震山区边坡抗排水处理就变得尤为重要。可采用塑料膜对裂隙区域进行遮盖，设置排水管增强排水控制坡体含水率。

3，高强度降雨容易引发浅层滑坡，因为高强度降雨对坡体表面冲刷效果明显，坡体容易产生流滑破坏，表面松散物质被冲走，所以地震后强降雨极易产生泥石流灾害；长历时降雨容易引发深层规模滑坡，因为长时间降雨，雨水有充足的时间向坡体深处渗透，降低深层土体参数，边坡滑线向内延伸形成更大规模的滑坡体，所以地震后长历时降雨容易形成滑动型边坡破坏。

4，从地震边坡发展趋势来看，余震频发阶段更易产生大量中小型滑坡灾害，大型滑坡因其发育时间较长不易在此阶段频发。但是大型滑坡的发育会随着雨水渗透以及余震刺激而持续发育，因此对于将来滑坡趋势而言，大型滑坡的发生可能有增加的趋势。

参考文献：

（1） 裴来政，周小军，方华. 汶川地震震后降雨滑坡的类型、活动特征及发展趋势， 水土保持通告， No.2 Vol 32， 2012

（2） 郑颖人，叶海林，黄润秋，唐晓松. 地震边坡稳定性分析探讨

（3） 林鸿州，于玉贞，李广信，彭建民 降雨特性对土质边坡失稳的影响. 谈是力学与工程学报， No.1 Vol.28， 2009

（4） 辛鹏，吴树仁，石菊松，王涛，LIU ZHEN. No.3 Vol.33， 2012