浅层降雨滑坡是热带与亚热带地区最为常见的地质灾害，其中尤以第四系残坡积土中的灾害突出。在降雨作用下，坡表非饱和残坡积土中的含水量升高、土壤重度增加、斜坡沿着倾向方向的下滑力增大；此外，含水量升高还会进一步减少土颗粒间的基质吸力，土体的抗剪强度降低。在以上两者的作用下，斜坡最终可能在某一降雨时刻发生失稳。然而，结合降雨观测数据对残坡积土中降雨型滑坡失稳位置、规模及其降雨阈值的预测预报目前仍面临着巨大挑战。

相较于直线型斜坡与简单边坡，具有非线性剖面形态的自然斜坡是降雨诱发滑坡的主要载体。因此，由于忽略了斜坡几何连续变化产生的边界效应，当前基于无限斜坡或简单边坡的评估模型在自然斜坡中的应用有限。在土体基质吸力降低与重度增加的共同作用下，自然斜坡的局部失稳往往在剖面最陡处开始，并逐渐向上下坡发展，较缓处坡体则制约着斜坡失稳的扩展范围即滑坡的规模，这一现象已在海底滑坡中得到了证明。然而，降雨入渗过程中非线性残坡积土斜坡的渐进破坏机理与失稳扩展范围仍是当前研究的空白，而对这一问题的回答是自然斜坡中降雨滑坡成功预测预报的关键。

我院程谦恭科研团队成员张龙飞讲师与英国杜伦大学Wangcheng Zhang助理教授等针对降雨入渗下的曲线型斜坡提出了一种新颖的渐进失稳机制，并制定了其降雨阈值、滑面深度与失稳扩展范围的上下限判定准则，该准则适用于粗粒土在短时强降雨或者雨季连续降水的情况。通过与有限元极限分析的结果进行比较，论证了所提准则的准确性。结合斜坡的几何特征与残坡积土的水力特性，所提准则可用于自然斜坡中降雨滑坡的快速评估。得出的主要结论如下：

（1）降雨作用下，土壤的容重增加与基质吸力降低导致了坡体强度降低，并促进了曲线型斜坡在最陡处发生局部失稳并沿着湿润峰逐渐向上下坡方向发展。降雨诱发滑坡的发生是上部坡体主动破坏与下部坡体被动破坏共同作用的结果。

（2）在下限分析中，坡体可能先发生主动破坏并伴随着上坡裂缝的形成，这与野外观测到的现象一致，即在某一降雨事件中，斜坡仅在上坡发生主动破坏，并形成拉裂缝。然而，随着降雨的持续，下部斜坡可能会进一步发生被动破坏，此时，斜坡失稳将演变为整体滑动。

（3）同有限元极限分析法相比，对于临界湿润峰深度，所提的上限解与其非常吻合，而所提下限解则给出了更小的估计；对于斜坡的失稳范围，所提的上限解高估了其在下坡区域的扩展但低估了其在上坡区域的扩展，而所提的下限解则提供了更为保守的范围。

（4）所提方法即考虑了斜坡的几何边界效应，又避免了在用简化边坡对自然斜坡分析时坡度选择的不确定性。此外，参数分析表明斜坡失稳的湿润锋深度和滑动规模与粘聚力呈正相关。在下限解中，斜坡的失稳规模与静止土压系数成正相关，而临界湿润锋深度则与其成弱负相关关系。

图1. 浅层降雨滑坡的渐进破坏过程

图2. 上限分析中斜坡的失稳机制

图3. 下限分析中坡体内的应力状态与坡体内侧向力的分布

图4. 滑体主/被动破坏的应力莫尔圆

图5. 同有限元极限分析计算结果比较（a）失稳前最危险滑动面（b）失稳时滑面深度与失稳范围

图6.模型应用（a）研究区域（b）不同降雨工况下的湿润峰深度（c）不同中心坡度下的临界湿润峰深度

学术论文“Approximate upper- and lower-bound analyses of translational rainfall-induced landslides in curvilinear hillslopes”近期发表在国际岩土与地质领域著名期刊Géotechnique。该研究获得国家优秀青年科学基金项目(42322702）与国家留学基金委（资助编号：202206410030）的资助。

论文详细信息：Longfei Zhang, Wangcheng Zhang, Yang Wang, and Ashraf Osman. 2024. Approximate upper-and lower-bound analyses of translational rainfall-induced landslides in curvilinear hillslopes. Géotechnique: 1-13.

论文链接：https://www.icevirtuallibrary.com/doi/abs/10.1680/jgeot.23.00263.