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地下水位升降对植被发育斜坡浅层 滑坡的影响 摘要：植被发育斜坡一般具有较高的土壤孔隙度、表层渗透系数和分化-半分化岩土二元介质产生的隔水带，三者能导致地下水位剧烈波动，土壤某一深度处形成的暂态饱和区、土壤基质吸力迅速降低、暂态饱和区附近产生较大动孔隙水压力。当地下水位下降时，水渗流对坡体产生淋滤作用，土壤中细小土颗粒流失，导致斜坡体土体疏松，土颗粒之间胶结作用变小。降雨导致的地下水位波动是诱发植被发育斜坡浅层滑坡的关键因素 关键词：植被发育斜坡；初始含水率；地下水位；暂态饱和区；基质吸力；浅层滑坡 我国年降雨量超过800mm的湿润-半湿地区是滑坡-泥石流等典型地质灾害高发带。研究表明[1,2]诱发植被发育斜坡岩土体失稳并非降雨本生，而是降雨转化的地下水，斜坡的稳定性响应实质上是斜坡对地下水的响应过程。 1.天然含水率对斜坡稳定性影响 植被发育湿润-半湿润地区由于其温湿气候与充沛降水，故动植物种类、数量丰富，植物腐烂的根系，动物活动的通道与巢穴使土壤产生较高的孔隙度。动植物腐烂的遗体增加了土壤的有机质含量。非毛细管大孔隙极高的贮水能力使土壤具有超高的天然含水率。非饱和环境下土体基质吸力或称负孔隙水压力随天然含水率增大而降低，因而造成土体抗剪强度及坡体稳定性降低，基质吸力受含水率、孔隙结构、应力状态等影响。基质吸力与土体含水率经验公式为 式中(a-w)r为残余含水率r所对应的基质吸力；(a-w)b为土的进气值；为体积含水率；r 为残余体积含水率；s为饱和体积含水率；为土壤饱和度越接近1说明土壤越接近饱和。 由上式知： (a-w)b受控于土体孔隙结构，一般来说孔径越大，进气值越小[3]。 土壤含水率越大，基质吸力越小。在某些植被发育型斜坡区土体常年维持在0.8以上水平，高天然含水率下土壤基质吸力较小，随着降雨的增加基质吸力甚至可能为0。 2.地下水位上升对坡体稳定性影响 土壤超高天然含水率、饱和含水率随深度递减[4]，以及土石二元介质结构广泛存在的斜坡区，多种因素影响下易在土壤一层或几层中形成隔水带或隔水结构，降雨补给地下水过程中，雨水可通过土体裂隙及大孔隙迁移，在隔水带或隔水屏障附近形成暂态饱和区，并且降雨入渗会导致斜坡非饱和区的水压力暂时升高。暂态饱和区与暂态水压力虽然是短暂的，但暂态水压力荷载远比稳态水压力荷载增量大，而且对于裂隙发育或土壤存在各类大孔隙的岩质斜坡的渗流场受降雨影响尤为显著。当土体暂态饱和区附近土壤达到饱和，即等于 1的时候，由公式3知，孔隙进气值为0，土体基质吸力剧降至0，土体抗剪强度将大大降低。随着降雨增加，暂态饱和区面积从坡脚处沿坡面延伸，同时也朝着与坡面垂直的方向扩大，可能导致坡体大面积失稳。兰恒星等[5]发现瞬时孔隙水压力的变化是诱发浅层滑坡的主要因素。蒋中明[6]，付宏渊等[7]分别通过Geo-slope与FLAC3D有限元软件对降雨过程的边坡饱和-非饱和渗流计算发现，降雨过程中边坡表层孔隙水压力迅速发生变化由负孔隙水压变为正孔压，暂态饱和区随降雨过程延伸，导致坡体产生大面积的暂态饱和区，这对边坡稳定性极为不利。极易诱发坡体发生浅层滑坡。 3.地下水位下降对坡体稳定性影响 暂态饱和区水位在短暂升高后，一部分继续下渗，另一部分可能形成“壤中流”顺坡向下排泄，导致地下水位下降，由于水的润滑作用，水位下降过程中土壤细颗粒逐渐由坡顶和坡面向坡脚和土体深处运移[8,9]，细颗粒的流失增加了坡体内局部孔隙率与渗透性，另外细颗粒的流失可能导致在土壤内部形成大的渗流通道，在强降雨下更易发生浅层滑动。研究表明，水的渗流潜蚀作用与土的级配、密实度、水力条件等有关。而植被发育斜坡具有的级配范围管、不均匀系数大、高渗透性等因素促进了潜蚀作用的发生，这对坡体浅层滑坡的孕育极为显著。 4.结论 高有机质含量导致的土体高天然含水率使得土的基质吸力长期处于较低水平，土的抗剪强度较小，在降雨过程中土壤含水率增加会进一步减小土体的基质吸力，这对斜坡稳定性极为不利。 降雨导致的地下水位上升，隔水结构层附近形成暂态饱和区，产生较大的动孔隙水压力。暂态饱和区与暂态水压力虽然是短暂的，但暂态水压力荷载远比稳态水压力荷载增量大。暂态饱和区随着降雨的增加而由坡脚处沿坡面延伸。暂态饱和区越大，坡体越不稳定，越易诱发山体发生浅层滑坡。并且地下水位上升对坡体产生的浮托力也增加了斜坡失稳可能性。 降雨停止后，地下水位下降在一定程度上能恢复土体部分基质吸力，但是由于土壤高持水度，基质吸力恢复效果并不显著。同时由于水的润滑作用，土骨架之间的细颗粒会随水的运移而流失产生管涌，流土等潜蚀危害。土体细颗粒的流失会导致土壤内部形成较大的渗流通道。在适宜的降雨条件下形成浅层滑坡。