降雨作用下滑坡轉(zhuǎn)化泥石流分析研究-

1、引言泥石流是一種常見(jiàn)的山地自然災(zāi)害,以其突發(fā)性和破壞力強(qiáng)為人們所重視。泥石流是降雨、地形地貌、固體松散堆積物等因素共同作用的結(jié)果1。其中以降雨引起的泥石流(稱降雨型泥石流分布最廣,活動(dòng)最頻繁,因而是泥石流起動(dòng)機(jī)理研究的主要對(duì)象。國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者對(duì)泥石流起動(dòng)做了一些研究,研究結(jié)果中也得到了一些較好的泥石流起動(dòng)判別準(zhǔn)則。其中,國(guó)內(nèi)最具代表性的是崔鵬和戴福初等降雨作用下滑坡轉(zhuǎn)化泥石流分析研究李馳1朱文會(huì)1魯曉兵2崔鵬3(1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué),內(nèi)蒙古呼和浩特010051;2.中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所,北京100084;3.中國(guó)科學(xué)院山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,成都610041摘要:對(duì)降雨入滲條件下誘發(fā)北川縣魏家溝泥

2、石流起動(dòng)的影響因素進(jìn)行研究。在室內(nèi)人工降雨試驗(yàn)?zāi)M泥石流起動(dòng)的基礎(chǔ)上,得到魏家溝泥石流起動(dòng)的臨界雨強(qiáng),并利用FLAC 軟件建立降雨在坡體中入滲分析的數(shù)值模擬模型,分析坡度、雨強(qiáng)、土性參數(shù)以及土體飽和度對(duì)坡體失穩(wěn)的影響,坡體在降雨情況下塑性區(qū)的出現(xiàn)與延展及坡面拉應(yīng)力區(qū)的發(fā)展情況。研究結(jié)果表明:降雨入滲后孔隙水壓力的升高主要在坡腳附近,即距坡腳1/5的坡高范圍內(nèi)。坡腳處孔隙水壓力最大,沿著坡面往上逐漸減小,且坡面較大水平位移也主要集中在1/5坡高范圍內(nèi)。因此,降雨入滲誘發(fā)泥石流的起動(dòng)最先可能出現(xiàn)在坡腳附近,并隨著坡度增加、雨強(qiáng)增大、土體飽和度增大,坡體穩(wěn)定性降低至失穩(wěn),促進(jìn)泥石流的起動(dòng)。關(guān)鍵詞:滑

3、坡;泥石流;降雨入滲;數(shù)值模擬;人工降雨室內(nèi)試驗(yàn)中圖分類號(hào):P642.23X141文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-131X (2010增-0499-07Studied on landslide translating into debris -flow under rainfallLi Chi 1Zhu W enhui 1Lu Xiaobing 2Cui Peng 3(1.Inner Mongolia University of Technology,Huhhot 010051,China;2.Institute of M echanics,Chinese Academy of Scienc

4、e,Beijing 100084,China ;3.Institute of M ountain Hazards and Environment,Chinese Academy of Science,Chengdu 610041,China Abstract :The parameters affected unsteady of landslide and induced of debris -flow under rainfall in Weijia Gully in Beichuan,Sichuan province were analyzed.Several experiments o

5、n the initiation of debris flow under different slopes were carried out in a flume before.The critical rainfall strength exciting the initiation of debris flow in Weijia Gully was obtained.Based on which the numerical model for modeling unsteady of landslide and initiation of debris flow under rainf

6、all was established using the software FLAC.The effects of the slope,rain strength,soil parameters and saturation were investigated.The initiation and expansion of the plastic zone,and the development of the tensile stress zone in the slope under rainfall were also investigated.It indicated that the

7、 zone with high pore water pressure mainly near the slope toe with one fifth of the slope height.The pore water pressure at the slope toe was the highest,and decreased from the toe to top.The large horizontal displacements of the slope were mainly near the slope toe with one fifth of the slope heigh

8、t.Therefore,the initiation of debris flow under rainfall was first at the slope toe.With the increase of the slope angle and rain strength and saturation degree,the stability of the slope decreased to cause the debris -flow.Keywords :landslide;debris -flow ;rainfall;numerical simulation;artificial r

9、ainfall experiment indoor E -mail :tjdxlch2003基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973“汶川地震次生山地災(zāi)害形成機(jī)理與風(fēng)險(xiǎn)控制”(2008CB425802和中科院三期創(chuàng)新方向性項(xiàng)目(KZCX2-YW -302-02作者簡(jiǎn)介:李馳,博士,教授收稿日期:2010-08-24第43卷增刊2010年Vol.432010土木工程學(xué)報(bào)CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL土木工程學(xué)報(bào)2010年的研究。崔鵬于1989年在九寨溝開(kāi)展了泥石流起動(dòng)機(jī)理的試驗(yàn)研究2-3,試驗(yàn)中考慮了影響泥石流起動(dòng)的三個(gè)主要因素:底床坡度、顆粒級(jí)配、水分條件。同

10、時(shí)還考慮了散粒和漿體狀態(tài)下堆積厚度對(duì)泥石流起動(dòng)的影響。文獻(xiàn)2給出了泥石流起動(dòng)的定義,泥石流起動(dòng)的過(guò)程被概括為兩個(gè)階段:侵蝕搬運(yùn)形成準(zhǔn)泥石流體和準(zhǔn)泥石流體起動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗍鳌Ｔ诖嘶A(chǔ)上,推導(dǎo)了泥石流起動(dòng)條件曲面。戴福初等學(xué)者通過(guò)對(duì)土樣的偏壓固結(jié)不排水剪和偏壓固結(jié)常應(yīng)力排水剪試驗(yàn)4-5,詳細(xì)分析了香港火山巖坡殘積土地區(qū)滑坡轉(zhuǎn)化為泥石流的過(guò)程,揭示了該地區(qū)土體達(dá)到峰值強(qiáng)度后強(qiáng)烈的應(yīng)變軟化特性。戴福初通過(guò)三軸試驗(yàn),模擬了降雨條件下坡面上土體的力學(xué)行為,對(duì)滑坡型泥石流用土體液化流動(dòng)的觀點(diǎn)加以解釋,其核心是強(qiáng)調(diào)土體力學(xué)行為控制的滑坡破壞方式對(duì)其破壞后運(yùn)動(dòng)形式的影響6。此外,美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局Iverson 博士

11、等人7-10,借鑒土力學(xué)中的關(guān)于孔隙水壓力增長(zhǎng)和消散的理論,研究泥石流在起動(dòng)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,孔隙壓力的增長(zhǎng)、消散及維持的機(jī)理。應(yīng)用非飽和土強(qiáng)度理論,研究了降雨型泥石流的成因和形成過(guò)程,并對(duì)降雨作用機(jī)理和固體松散物質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)變化特征進(jìn)行了探討11。文獻(xiàn)12運(yùn)用有限元法模擬降雨條件下飽和-非飽和土坡暫態(tài)滲流場(chǎng)的變化情況,分析了降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)以及土壤飽和滲透系數(shù)等參數(shù)對(duì)非飽和土坡基質(zhì)吸力的影響。研究表明雨水入滲引起土壤基質(zhì)吸力的大量喪失是降雨型泥石流起動(dòng)的主要原因。總結(jié)已有研究成果,本文在對(duì)北川縣魏家溝泥石流起動(dòng)機(jī)理進(jìn)行人工降雨試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)降雨作用下滑坡轉(zhuǎn)化泥石流的主要誘發(fā)

12、因素進(jìn)行分析,分析坡度、雨強(qiáng)、土體飽和度以及土性參數(shù)對(duì)坡體失穩(wěn)促進(jìn)泥石流起動(dòng)的影響,對(duì)坡體在降雨入滲下塑性區(qū)的出現(xiàn)、延展情況進(jìn)行定性分析。文中研究成果可以作為預(yù)測(cè)泥石流的起動(dòng)和開(kāi)展泥石流災(zāi)害的防治工作的參考。1人工降雨試驗(yàn)研究本試驗(yàn)主要采用室內(nèi)試驗(yàn)的方法研究降雨情況下泥石流起動(dòng)條件。通過(guò)改變?cè)囼?yàn)條件模擬不同工況下各參數(shù)對(duì)泥石流起動(dòng)的影響,研究降雨誘發(fā)泥石流起動(dòng)的臨界雨強(qiáng)。1.1試驗(yàn)概況試驗(yàn)土樣取自北川魏家溝源區(qū)土,力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。試驗(yàn)裝置采用一可調(diào)坡度的模型槽,見(jiàn)圖1,通過(guò)自制人工降雨裝置給模型降雨。土體模型形狀為梯形,上底35cm ,下底52cm ,寬21cm ,鋪土厚度10cm ,上表面積

13、735cm 2,下底面積1092cm 2,體積9135cm 3,土體下接觸面為一石板,石板固定于滑坡槽內(nèi)。試驗(yàn)中,調(diào)節(jié)石板接觸面的傾角,用于模擬梯形堆積體的坡角,并設(shè)置27、30、33三組不同坡角,每組試驗(yàn)采用相同的模型,對(duì)該三組坡角分別采用不同的降雨量進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)M坡角和雨強(qiáng)對(duì)泥石流起動(dòng)過(guò)程的影響。干密度(kg/m 3飽和度(%孔隙率滲透系數(shù)(cm/s 體積模量GPa 剪切模量GPa 凝聚力kPa 內(nèi)摩擦角(1600900.562.010-34.84.26.828.4表1魏家溝土體力學(xué)參數(shù)Table 1Mechanical parameters of Weijia Groove soil

14、1.2試驗(yàn)方案試驗(yàn)中采用的降雨量見(jiàn)表2。試驗(yàn)時(shí),首先將滑 坡槽固定,把角度調(diào)到試驗(yàn)所需高度,然后用天平測(cè)試驗(yàn)所需質(zhì)量的土,將土分多次鋪放于滑坡槽內(nèi)石板上,用鏟將土按試驗(yàn)規(guī)定尺寸鋪放于模型槽內(nèi)。試驗(yàn)前測(cè)定降雨量,采用人工降雨裝置對(duì)試驗(yàn)土體進(jìn)行人工降雨,觀察土體變形,記錄開(kāi)始降雨時(shí)間、每次滑坡時(shí)間及降雨量,直到試驗(yàn)土體基本滑坡完畢即停止降雨。改變降雨量,重復(fù)以上步驟。一個(gè)角度試驗(yàn)結(jié)束后,調(diào)整滑坡槽角度,模擬不同接觸面傾角,進(jìn)行下一組試驗(yàn)。500第43卷增刊1.3試驗(yàn)結(jié)果與分析根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù),可以得到魏家溝泥石流起動(dòng)時(shí)間曲線,總結(jié)不同坡角下泥石流起動(dòng)時(shí)雨強(qiáng)的變化以及所需總雨量,分別見(jiàn)圖2和圖3。

15、通過(guò)分析可知,對(duì)汶川震區(qū)土來(lái)說(shuō),相同雨強(qiáng)下,坡度越大,泥石流起動(dòng)時(shí)間越短。而對(duì)于同一坡度,隨雨強(qiáng)增加,總雨量有減小的趨勢(shì),這說(shuō)明泥石流起動(dòng)受雨滴沖刷作用的影響,這種沖刷作用給土體含有沿斜面向下的分力,這一分力隨雨強(qiáng)的增大而不斷增大,使得大雨強(qiáng)起動(dòng)泥石流所需總雨量相對(duì)較小。當(dāng)雨強(qiáng)逐漸變小時(shí),泥石流起動(dòng)所需時(shí)間不斷增大,當(dāng)雨強(qiáng)減小到一定值,泥石流起動(dòng)所需時(shí)間將趨近于無(wú)窮大,即不能激發(fā)泥石流,此時(shí)的雨強(qiáng)即為臨界雨強(qiáng)。臨界雨強(qiáng)的大小又受到坡角等因素的影響。有人提出了最小臨界雨強(qiáng),即不同條件下,發(fā)生泥石流所需的最小雨強(qiáng)。最小臨界雨強(qiáng)的確定需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)泥石流試驗(yàn)才能得出。根據(jù)本試驗(yàn)可以大致確

16、定汶川震區(qū)土的最小臨界雨強(qiáng)為0.51mm/min 。對(duì)汶川震區(qū)土來(lái)說(shuō),由泥石流發(fā)生時(shí)所需要的總雨量曲線可以得出:當(dāng)土體坡度增大時(shí),土體會(huì)在低飽和度下破壞;當(dāng)土體坡度減小時(shí),土體則會(huì)在更高的飽和度下破壞。2FLAC 數(shù)值模擬2.1數(shù)值模型的建立該數(shù)值模擬所用軟件是FLAC5.0,該軟件是二維有限差分計(jì)算程序,主要用來(lái)模擬泥石流起動(dòng)時(shí)的大變形、大應(yīng)變、非線性及非穩(wěn)定系統(tǒng)的問(wèn)題。按照魏家溝坡體剖面尺寸建立平面應(yīng)變數(shù)值計(jì)算模型,模型上底2.00m ,下底10.17m ,高4.44m ,坡角27,邊界條件為模型底部水平、豎直方向全約束,垂直邊界設(shè)水平方向約束,其余兩個(gè)邊為自由邊界。計(jì)算中,假定降雨作用下

17、坡體穩(wěn)定滲流,且考慮流固耦合的影響,底部設(shè)為不透水邊界。降雨時(shí)雨強(qiáng)均勻加在兩個(gè)自由邊上,模型及邊界條件見(jiàn)圖4。坡體力學(xué)行為服從摩爾-庫(kù)倫準(zhǔn)則,計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。2.2模擬計(jì)算方案通過(guò)FLAC 數(shù)值模擬,主要考察降雨作用下,雨強(qiáng)大小、土體飽和度、土性以及坡角對(duì)坡體失穩(wěn)促進(jìn)泥石流起動(dòng)的影響。從泥石流的特征(產(chǎn)生大位移以及誘發(fā)降雨泥石流的根本原因(孔隙水壓力急劇增加,來(lái)不及排出,抗剪強(qiáng)度降低,坡體出現(xiàn)塑性區(qū)并迅速沿坡面開(kāi)展,坡體產(chǎn)生泥石流,數(shù)值模擬中以孔隙水壓力變化、坡體位移變化以及坡體塑性區(qū)發(fā)展作為坡體失穩(wěn)促進(jìn)泥石流起動(dòng)的判別標(biāo)準(zhǔn)。(1魏家溝震區(qū)土模型按坡角不同分三組,對(duì)該三組坡角分別給予不同的雨強(qiáng)

18、,各組雨強(qiáng)取值見(jiàn)表3。表2人工降雨試驗(yàn)雨強(qiáng)Table 2Rain strength in experiments坡度(雨強(qiáng)(mm/min 27 1.0259621.3461541.9230772.1153852.4138462.403846300.8653851.2211541.7307691.8269233.144231-330.7211541.251.4711541.8269232.692308-李馳等 降雨作用下滑坡轉(zhuǎn)化泥石流分析研究501土木工程學(xué)報(bào)2010年(2按土性不同建兩個(gè)模型:魏家溝震區(qū)土模型和粉土模型,魏家溝震區(qū)土力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1,粉土力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表4。粉土模型坡角為27,所加雨

19、強(qiáng)1010-8m/s 。(3魏家溝震區(qū)土模型按土體飽和度不同分兩組,每組模型給予不同的雨強(qiáng),參見(jiàn)表5。表3震區(qū)土模擬雨強(qiáng)Table 3Rain strength in numerical simulation坡度(雨強(qiáng)(m/s 27 1.010-8 5.010-810.010-830 1.010-8 5.010-810.010-8331.010-85.010-810.010-8表4粉土力學(xué)參數(shù)表Table 4Mechanical parameters of silt干密度(kg/m 3飽和度(%孔隙率滲透系數(shù)(cm/s 體積模量(GPa 剪切模量(GPa 凝聚力(kPa 內(nèi)摩擦角(135090

20、0.52.8310-560243221.09 2.3數(shù)值模擬結(jié)果與分析2.3.1孔隙水壓力的變化(1相同雨強(qiáng),不同坡度條件下。以雨強(qiáng)為1.010-8m/s 為例分析,在相同雨強(qiáng),不同坡度下,坡面點(diǎn)孔隙水壓力變化曲線見(jiàn)圖5。 圖中以坡腳處為坐標(biāo)原點(diǎn),以坡面各點(diǎn)的豎向坐標(biāo)作為相對(duì)高程,考察三種不同坡度下,坡面各點(diǎn)孔隙水壓力的變化。可以看出,降雨入滲后孔隙水壓力的集聚主要在坡腳附近,約占坡高的1/5范圍內(nèi),且坡腳處孔隙水壓力最大,沿著坡面往上逐漸減小。并且隨著坡度的增大,在1/5的坡高范圍內(nèi),同一相對(duì)高程處孔隙水壓力也隨之增長(zhǎng),以坡腳處最大孔隙水壓力增長(zhǎng)幅度最大,說(shuō)明坡度越大,坡腳處孔隙水壓力越大,

21、在雨強(qiáng)不變時(shí),泥石流在坡腳處越容易起動(dòng)。(2相同坡角,不同雨強(qiáng)條件下。以坡度為27為例,在同一坡度,不同雨強(qiáng)下,坡面點(diǎn)孔隙水壓力變化曲線見(jiàn)圖6。從圖6可以看出,不同雨強(qiáng)下孔隙水壓力主要集中在坡腳附近,約占坡高的1/5范圍內(nèi),且坡腳處孔隙水壓力最大,沿著坡面往上逐漸減小。并且在相同坡度下,隨著雨強(qiáng)的增大,同一相對(duì)高程處孔隙水壓力也隨之增長(zhǎng),以坡腳處最大孔隙水壓力增長(zhǎng)幅度最大,這一規(guī)律在坡度為30和33時(shí)得到了同樣的驗(yàn)證。說(shuō)明雨強(qiáng)越大時(shí),坡腳處孔隙水壓力越大,泥石流在坡腳處越容易起動(dòng)。(3相同雨強(qiáng)、相同坡度,不同土性參數(shù)條件下。以坡度為27,雨強(qiáng)為1.010-8m/s 為例。以魏家溝震區(qū)土和粉土為

22、兩種不同土性的代表,分析坡面點(diǎn)孔隙水壓力的變化見(jiàn)圖7。從圖7可以看出,對(duì)于粉土模型,最大孔隙水壓力也是出現(xiàn)在坡腳,即坡腳處最先起動(dòng),但相對(duì)于魏家溝源區(qū)土來(lái)說(shuō),粉土在坡腳處產(chǎn)生的孔隙水壓力相對(duì)較小且不集中。(4相同坡度、相同雨強(qiáng),不同土體飽和度條件表5震區(qū)土模擬飽和度Table 5Saturation in numerical simulating for seismic soil土體飽和度(%坡角(雨強(qiáng)(m/s 6027 1.010-8 5.010-810.010-890271.010-85.010-810.010-8502第43卷增刊下。以坡度為27,雨強(qiáng)為1.010-8m/s 為例。魏家溝

23、震區(qū)土模型的飽和度分別為0.9和0.6,分析坡面點(diǎn)孔隙水壓力的變化見(jiàn)圖8。 從圖8可以看出,孔隙水壓力同樣主要集中在坡腳附近,約占坡高的1/5范圍內(nèi),大小沿著坡面往上逐漸減小,并且隨著飽和度的增大,坡腳處最大孔隙水壓力也隨之增長(zhǎng)。在其他條件一定時(shí),飽和度越大,泥石流在坡腳附近越容易起動(dòng)。2.3.2坡體位移變化(1相同雨強(qiáng),不同坡度條件下。以雨強(qiáng)為1.010-8m/s 為例分析,在相同雨強(qiáng),不同坡度下,坡面點(diǎn)水平位移曲線見(jiàn)圖9。從圖9可以看出,坡面點(diǎn)最大水平位移發(fā)生在相對(duì)高程為0.5m 處,即自坡腳起向上1/8坡高位置處,并向兩邊減小,水平位移值較大的區(qū)域主要集中在距1/5坡高范圍內(nèi),其他區(qū)域位

24、移很小,相對(duì)穩(wěn)定。(2相同坡角,不同雨強(qiáng)條件下。以坡度為27為例,在相同坡度,不同雨強(qiáng)下,坡面點(diǎn)水平位移曲線見(jiàn)圖10。分析圖10可以得出,坡面點(diǎn)最大位移同樣也發(fā)生在相對(duì)高程為0.5m 處,水平位移主要集中在自坡腳向上1/5坡高范圍內(nèi),其他區(qū)域位移很小,處于相對(duì)穩(wěn)定。(3相同雨強(qiáng)、相同坡度,不同土性參數(shù)條件下。以坡度為27,雨強(qiáng)為1.010-8m/s 為例。以魏家溝震區(qū)土和粉土為兩種不同土性的代表,分析坡面點(diǎn)水平位移的變化見(jiàn)圖11。 從圖11可以看出,粉土與魏家溝源區(qū)土一樣,坡面點(diǎn)最大位移也發(fā)生在相對(duì)高程為0.5m 左右處,并向兩邊減小,位移較大值主要集中在距坡腳1/5坡高這一區(qū)域,其他區(qū)域相對(duì)

25、穩(wěn)定。但是,在相同雨強(qiáng)和坡度下,在同一相對(duì)高程處,粉土坡面點(diǎn)水平位移李馳等降雨作用下滑坡轉(zhuǎn)化泥石流分析研究503504 土 木 工 程 學(xué) 報(bào) 2010 年 遠(yuǎn)比魏家溝源區(qū)土坡面點(diǎn)水平位移大得多。說(shuō)明在 其他條件一定時(shí)， 粉土相對(duì)于魏家溝源區(qū)土更容易 起動(dòng)。 （4） 相同坡度、 相同雨強(qiáng)， 不同土體飽和度條件 下。 以坡度為27 ， 雨強(qiáng)為1.010- 8m/s為例。 魏家溝 震區(qū)土模型的飽和度分別為0.9和0.6，分析坡面點(diǎn) 水平位移的變化見(jiàn)圖12。 由圖13可知， 在其他條件一定時(shí)， 土體飽和度越 大， 坡腳越容易出現(xiàn)屈服， 且塑性屈服區(qū)域更大， 沿 分析圖12， 可以得出， 坡面點(diǎn)最大位

26、移同樣也發(fā) 生在 相對(duì)高程為 0.5m左右處， 向兩 邊 減 小 ， 移 并 位 值較大主要集中在距坡腳1/5坡高這一區(qū)域， 其他區(qū) 土體水平位移越大， 越 域位移很小。且飽和度越大， 容易起動(dòng)。 2.3.3 坡體塑性區(qū)發(fā)展 圖13是不同計(jì)算條件下塑性區(qū)開(kāi)展的云圖， 圖 中顏色最淺區(qū)域代表出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)域， 顏色最深區(qū) 域代表塑性屈服區(qū)域。從圖中可以看出塑性區(qū)最早 出現(xiàn)在坡腳 附近， 并逐漸 沿著坡面向 上擴(kuò)展， 坡 當(dāng) 面出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)， 坡體即將失穩(wěn)， 一旦遇到如降雨、 地震等激發(fā)作用時(shí)， 極有可能在拉應(yīng)力區(qū)域出現(xiàn)松 動(dòng)， 帶動(dòng)臨近土 體起動(dòng)， 并 形成 一種自坡 腳沿 坡 面 往上延展， 坡

27、面向里掏 蝕的連續(xù)性 破壞， 坡 體 從 即 出現(xiàn)失穩(wěn)破 壞， 在降雨 持續(xù)作用下 ， 松動(dòng)土體 開(kāi) 始 運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)周邊土體， 泥石流可能爆發(fā)。 （1） 通過(guò)室內(nèi)人工降雨模擬試驗(yàn)， 得出在該物理 模型下， 魏家溝震區(qū)土泥石流起動(dòng)的最小臨界雨強(qiáng) 為0.51mm/min。 （2） 降雨入滲后孔隙水壓力的集聚主要在坡腳 附近， 距坡腳1/5的坡高范圍內(nèi)， 且坡腳處孔隙水壓 力最大， 沿著坡面往上逐漸減小。坡面點(diǎn)最大水平 位移發(fā)生在自坡腳起向上1/8坡高位置處， 水平位移 值較大的區(qū)域主要集中在1/5坡高范圍內(nèi)， 其他區(qū)域 位移很小， 相對(duì)穩(wěn)定。隨著坡度增加、 雨強(qiáng)增大、 土 體飽和度增 大， 坡腳附

28、 近孔隙水壓 力增大， 平 位 水 移增加， 坡體更易失穩(wěn)促進(jìn)泥石流的起動(dòng)爆發(fā)。 （3） 通過(guò)數(shù)值模擬塑性區(qū)開(kāi)展試驗(yàn)， 可知泥石流 在坡腳處最先出現(xiàn)塑性屈服，并沿坡面向上延展， 伴隨著坡面出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)域，坡體失穩(wěn)至破壞， 促 使泥石流爆發(fā)。 坡面向上拉應(yīng)力區(qū)域發(fā)展越快， 土體越容易起動(dòng)且 起動(dòng)后水平位移越大； 相同條件下粉土相對(duì)于與魏 家溝 源區(qū)土， 沿坡 面的拉應(yīng)力 區(qū)域更大， 明 粉 土 說(shuō) 較 魏家溝源區(qū) 土更容易 起 動(dòng) 且 起 動(dòng) 后 水 平 位 移 更 大， 但魏家 溝源區(qū)土相 比粉土， 坡腳 處的孔隙 水 壓 力較大且 更易集聚 ， 因而， 魏家溝 源區(qū)土相比 粉 土 在坡腳處更

29、容易出現(xiàn)塑性區(qū)。 3 結(jié) 論 第 43 卷 增刊 李 馳等降雨作用下滑坡轉(zhuǎn)化泥石流分析研究 505 參 考 文 獻(xiàn) 1 魏永明， 謝又予降雨型泥石流預(yù)報(bào) （水石流） 模型研 究 . 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)， J 1997， ） 48- 54 6 （4 ： （Wei Yongming, Xie Youyu. Study on prediction models of precipitationtyped debris flow J Journal of Natural Disasters,1997,6 . （4） :48- 54 （in Chinese） ） D 北京： 京 林 業(yè) 大 . 北 2 崔鵬.

30、泥石流起動(dòng)機(jī)理的研究 學(xué)， 1990 3 Cui Peng.Studies on condition and mechanism of debris flow by means of experiment J Chinese Science Bulletin, . 1992, 37 （9） :759- 763 4 Dai F C, Lee C F, Wang S J, et al. Analysis of rainstormincluded slide-debris flows on natural terrain of Lautau Island, Hong Kong J Engineeri

31、ng Geology, 1991（51） . : 279- 290 5 李永益. 滑坡、泥石流轉(zhuǎn)化機(jī)理及其運(yùn)動(dòng)特征的研究 C 滑 坡 論 文 選 集 . 成 都 ： 四 川 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 , / 691989： 76 6 戴福初， 陳守義,李焯芬. 從土的應(yīng)力應(yīng)變特性探討滑 坡發(fā)生機(jī)理 J 巖土工程學(xué)報(bào)， . 2002， （l） 127- 130 22 : （Dai Fuchu,Chen Shouyi,Li Zhuofen.Analysis of landslide initiative mechanism based on stress-strain behavior of soil J .Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2002,22 （1） 127- 130 ： （in Chinese） ） 7 Iverson R M, Reid M E , LaHusen R G. Debris - flow J Annu.Rev.Earth Planet . mobilization from landslides （25） :85- 138 Sci.,1997 8 Iverson R M.The physics of debris-flows J .Reviews