基于现场监测的气象水文及滑坡响应分析

基于现场监测的气象水文及滑坡响应分析

王玎

河南省安阳市气象局，河南安阳 455000

摘要：滑坡本身作为一种对人类危害极大的自然灾害，近几年发生频率逐步增高，促使各个国家的科技人员对其进行深入的研究。进一步强化滑坡地质水文地质勘察工作，物探技术因其自身的经济性以及勘探结果信息量全面丰富的特点，在滑坡工程水文地质勘察工作中发挥了重要作用。降雨易引起滑坡等地质灾害，因而降雨条件下，对土体气象水文和滑坡响应进行研究对于避免滑坡等自然灾害的发生至关重要。本文主要对基于现场监测的气象水文及滑坡响应分析。

关键词：现场监测；气象水文；滑坡响应

引言

滑坡地质灾害一般由地震、极端降雨等因素触发。地震在短时间内可以导致边坡荷载的剧烈变化，改变山区岩土特性，造成滑坡或促使大量的边坡转变为滑坡隐患点。在震后期，降雨触发的次生滑坡灾害，具有突发性强、破坏力强等特点，对山区人民财产和生命安全造成极大的威胁，是世界上最主要的地质灾害之一。本研究采用现场监测的研究方法，对区域气象水文进行现场监测，对滑坡水文响应及渗流机理、坡体体积含水量、土体水文响应速度及地下水位的变化规律进行研究。

1滑坡的定义和类型

滑坡为斜坡的局部稳定性遭受到破坏之后，受重力影响，岩体和相应的碎屑会顺着一个或者多个破裂滑动面整体向下滑动，为一种自然现象。产生滑坡的原因主要有三个，一是地形；二是岩性；三是水，依照构成的原因和形式，滑坡的类型主要有以下几种：（1）依照构成滑坡的不同物质组成成分，滑坡分为：粘性土滑坡、黄土滑坡、岩石滑坡。（2）依照构成滑坡的水分含量，滑坡分为：塑性滑坡、块体滑坡、塑流性滑坡。（3）依照主滑面以及层面结构，滑坡分为：切层滑坡、顺层滑坡、匀质滑坡。

2滑坡地质及气象水文现场监测内容

在落实滑坡工程地质水文地质勘察工作的过程中，具体包括了如下几个方面的内容：第一，自然地理条件。在开展水文地质勘察工作的时候，自然地理条件是其中的一个主要内容之一，主要勘察的内容包括地形地貌和地质水文特征，其中前者主要指的是滑坡工程所在区域和周边区域的平原和水系的具体分布情况，并借此观察滑坡出现的地貌是否出现了侵蚀以及被侵蚀的具体程度。而水文特征则是指滑坡区域范围和周边区域内的气候、降水等诸多情况。第二，地质条件。地质条件作为滑坡形成的主要影响因素之一，也是整个水文地质勘察工作中的重要内容，主要包括岩层的实际特性，岩层的具体分布等诸多勘察信息内容。第三，地下水位。地下水位作为滑坡形成的又一个重要影响因素，在进行水文地质勘查工作的过程中，需要针对地下水位在3年~5年内出现的最高水位、最低水位和全年水位变化情况进行全面的探测。第四，含水层和隔水层的探测。这里主要包括地下水的实际类型、水位变化幅度、地下水的流向、含水层的深度、厚度和分布等诸多信息，在对这些数据进行全面的勘查之后，可以对地层渗透系数进行相应的分析。

3滑坡水文响应及渗流机理

3.1降雨量及温湿度分布

年度的降雨量主要集中在5月、6月、7月、9月，该时间段降雨量占据全年的80%，其中，降雨量最大的两天分别是6月18日和7月3日，降雨量分别为141.4mm、110.2mm，达到了大暴雨的级别，易引发滑坡等地质灾害。对于温湿度的变化，温度较高的是7月和8月，湿度整体上与降雨量呈正比例关系，与温度呈反比例的关系，原因在于，降雨导致温度降低，空气湿度增大，但湿度总体变化范围不大，空气湿度平均保持在80%左右。

3.2坡体体积含水量分布

3.2.1降雨量、持续时间与土层影响范围的关系

降雨量越大，降雨持续时间越长，降雨影响土层的深度越深，对于地面表层土，几乎每次降雨都会被影响，且随着降雨强度改变时，表层土的响应速度最快，变化幅度相较于深层土较大，当降雨强度较小、持续时间较短时，深层土基本不受影响。

3.2.2饱和非饱和分区

对于坡顶区域地下1.0m以上深度，土体天然体积含水量均保持在40%以下，天然含水量为40%时，对应土体已经达到液限标准，同时40%土体含水量为土体饱和与不饱和的分界线，由于降雨入渗的作用，使得原天然含水量均保持在40%以下的土体含水量增大到40%以上，使得土体变为饱和状态，但随着降雨的停止，水分蒸发，土体含水量又降至40%以下，从而使得该区域土体在饱和与非饱和之间变换。而地下2.0m及以下深度其天然含水量均大于40%，无论是否降雨，土体均处于饱和状态。对于坡脚位置，地下0.8m以上深度，土体天然体积含水量均保持在40%以下，由于降雨入渗的作用，使得原天然含水量均保持在40%以下的土体含水量增大到40%以上，使得土体变为饱和状态，但随着降雨的停止，水分蒸发，土体含水量又降至40%以下，从而使得该区域土体在饱和与非饱和之间变换。而地下1.0m及以下深度其天然含水量均大于40%，无论是否降雨，土体均处于饱和状态。

3.3降水条件下土体水文响应速度分析

3.3.1坡顶区域

坡体发生过滑坡，且坡顶位置存在大量的裂缝，进而降雨随着裂缝深入土体内部0.8m深度范围的土体，再向下入渗进入1.0m的土体；而坡顶覆盖有较为茂密的杂草树木，在降雨刚开始的一段时间内，植被阻挡了部分降雨的入渗，因而0.2m和0.5m深度的表层土较深层土水文响应速度较慢。

3.3.2坡脚区域

脚区域0.2m和0.8m表层土层水文响应速度最快，由于坡脚位置的表层土体为滑坡堆积土，该土体的特征为空隙较大、土质疏松，在降雨条件下，土体体积含水量变化速度很快，在很短的时间内，该部分土体体积含水量即达到峰值，峰值大小主要受降雨强度及持续时间的影响，在地面以下0.2m范围的土体，在降雨后的半小时内，该部分的土体体积含水量即达到峰值，随后随着降雨强度的减小，该区域的土体体积含水量不断降低，即表层土对降雨作用较为敏感，出现含水量突升突降的现象。土体埋深越深，其土体体积含水量随降雨作用变化速度较小，水文响应速度较慢，表层最先响应，较深层次之，深层最慢，这与降雨在土体中的入渗规律是相符的。

3.4地下水位的变化规律

坡顶位置48.5m深度处的孔隙水压力在该时间范围内逐渐递减，7月25日时孔隙水压力最小，地下水位为12.1m，而坡脚位置15.5m深度处的孔隙水压力在该时间范围内没有发生明显变化，基本保持在15.5m左右。结合地下土层分布，坡顶和坡脚的水位埋深均较深，均保持在基岩以下，坡体稳定性较好。

结束语

滑坡工程地质水文地质勘查工作中，基于区域气象水文随时间变化的现场监测数据，分析了降雨对周边土体环境的影响及机理，可以全面了解滑坡工程地质各项水文地质条件参数的前提下，精准确定滑动面的具体位置，以便落实滑坡防治工程，降低滑坡发生概率及其危害。

参考文献

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