基于降雨滑坡机理的水文过程监测系统设计.pdfVIP

第21卷第4期 中国地质灾害与防治学报 V01．21No．4 TheChinese of HazardandControl Dec．20lO 2010年12月 Journal Geological 基于降雨滑坡机理的水文过程监测系统设计 李维朝1，戴福初2，闵 弘3，许 领2，蔡 红1，严祖文1 (1．中国水利水电科学研究院，北京100048；2．中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029； 3．中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北武汉430071) 摘要：本文在简要回顾前人降雨滑坡水文过程研究的基础上，针对深圳市某一填土滑坡，设计了降雨诱发滑坡的水文 过程全自动监测系统，可以用来监测滑坡点的降雨特征、饱和一非饱和入渗过程、自由水渗流过程及微承压水渗流过 程等降雨条件下斜坡的水文响应过程。该监测系统的提出在降雨条件下微承压水渗流过程的监测方法，体现了基于 降雨滑坡水文过程的监测设计思想，不仅有助于降雨滑坡水文作用机理的研究，还给相关工作提供了有益的借鉴意 义。 关键词：填土斜坡；降雨滑坡机理；水文过程；微承压水渗流；入渗过程；监测系统 457 文章编号：1003—8035(2010)04．0022—05中图分类号：TU 文献标识码：A 监测设计提供有益的借鉴。 0 引言 1 降雨滑坡的水文过程 全球范围内，特另4是热带、亚热带地区，由于降雨 量充沛，降雨滑坡频频发生，其发生的机理是滑坡研 鉴于降雨对斜坡稳定性的重要影响，研究降雨条 究中的热点问题。降雨对斜坡稳定性的影响主要有 件下斜坡的水文过程十分重要。斜坡土体的降雨入 两个方面：一是增加下滑力，如降雨会增加坡体容重、 渗路径是十分复杂的，降雨模式、地形地貌、斜坡土体 改变应力场等¨o；二是降低阻滑力，如降雨入渗不仅 的工程性质等都会影响到斜坡的水文过程’4。。降 会引起基质吸力减小或丧失、孔隙水压力增加，致使 雨在入渗过程中会首先选择最大入渗能力处扩展，即 有效强度降低，还会由于浸泡等软化作用降低抗剪强 在同等条件下，地下水会首先沿着最大渗透系数的方 度¨3。降雨对斜坡稳定性的影响是通过降雨条件下 向入渗、扩展，植被的根部、基岩中的节理、岩土体的 边坡的水文响应过程来施加的，故斜坡的水文过程与 渗透性、坡体表面的干缩裂缝、岩土体中的高渗透层 滑坡有着因果关系。在降雨条件下，随着斜坡水文过 等都会对入渗路径产生影响忙一。。明确斜坡土体中 程的演化，影响斜坡稳定性的因素及形式也会随之发 的水文过程，有助于分析不同降雨模式下斜坡瞬态渗 生变化，在某一种因素或多种因素作用下，导致斜坡 流场的时空变化及其导致的斜坡应力状态与强度的 失稳。 变化，是斜坡变形稳定分析的前提条件。5’“。 监测是通过仪器来观察斜坡对水文过程的某一 依据前人研究成果，从水文过程的角度出发，降 种或多种响应，如应力、位移、孔隙水压力等的变化， 雨诱发滑坡的途径可以总结为以下三种：(1)雨水下 并从中分析出斜坡稳定状态的影响，从而为机理分 渗，基质吸力降低甚至丧失，导致失稳∞1；(2)雨水下 析、预警预报及反分析等后续工作提供重要素材。监 渗到地下水位或隔水层后，随着雨水入渗的不断补 测设计需以研究目的为出发点，前人研究成果为基 给，地下水位或隔水层上部瞬态地下水水位抬升，造 础，综合考