粵西封開地區(qū)花崗巖斜坡變形破壞與降雨響應(yīng)關(guān)系研究

劉廣寧，王世昌，廖金，吳亞，余紹文

中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心（中南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心），湖北 武漢 430205

降雨是崩滑流地質(zhì)災(zāi)害孕育、誘發(fā)的極其重要因素。國內(nèi)外對于降雨型地質(zhì)災(zāi)害的研究較為深入。在地質(zhì)災(zāi)害變形破壞與降雨強(qiáng)度、持續(xù)時間、響應(yīng)程度及降雨對崩滑體內(nèi)部力學(xué)性質(zhì)的影響等方面，相關(guān)研究較多（Dahal et al.,2009；簡文彬等，2013；李高等，2021）；在誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的降雨閾值方面，相關(guān)學(xué)者基于統(tǒng)計學(xué)原理，引入了適合特定區(qū)域的判別因子、系數(shù)，判定了致災(zāi)的降雨類型，并進(jìn)行了分析（陳靜靜等，2014）；在降雨致災(zāi)預(yù)警預(yù)報模型構(gòu)建方面，相關(guān)學(xué)者利用滑坡發(fā)生指數(shù)將災(zāi)害預(yù)警預(yù)報進(jìn)行等級劃分，同時選用相應(yīng)評價因子、模型、指標(biāo)體系，建立了降雨型地質(zhì)災(zāi)害危險性區(qū)劃方法（陳洪凱等，2015）；在試驗方面，相關(guān)學(xué)者在災(zāi)害體原位開展了降雨型滑坡模擬試驗，獲取了降雨入滲過程中邊坡穩(wěn)定性、應(yīng)力場和位移場的變化趨勢（龍萬學(xué)等，2008），另有學(xué)者開展了大尺寸模型邊坡試驗，研究了降雨條件下堆積體邊坡滲流、變形、破壞的規(guī)律，并提出了預(yù)警的判據(jù)（陳宇龍和黃棟，2017），還有學(xué)者通過計算機(jī)模擬試驗，掌握了滑體內(nèi)部體積含水率、基質(zhì)吸力和孔隙水壓力的動態(tài)變化特征，記錄了降雨作用下斜坡變形破壞的全過程，并對其變形破壞機(jī)理進(jìn)行了分析（Wu L Z et al.,2017；劉廣寧等，2020）。此外，降雨與滑坡地質(zhì)災(zāi)害的耦合關(guān)系也有相關(guān)成果（陳洪凱等，2012；Hong et al.,2018）。對于花崗巖滑坡地質(zhì)災(zāi)害而言，有關(guān)其類型劃分、物理力學(xué)特性、成因機(jī)制等方面的研究較多（Chen M et al.,2017），而有關(guān)變形破壞與降雨的響應(yīng)關(guān)系方面的研究相對較少。

粵西封開地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害十分發(fā)育，由降雨誘發(fā)的花崗巖斜坡地質(zhì)災(zāi)害尤為突出。本研究通過實時采集降雨數(shù)據(jù)，結(jié)合3年地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作，總結(jié)了降雨條件下花崗巖斜坡變形破壞模式、機(jī)理以及與降雨的響應(yīng)關(guān)系。以期為區(qū)內(nèi)類似地質(zhì)災(zāi)害早期識別、工程治理、預(yù)警預(yù)報、防災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)提供科學(xué)建議。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于粵西封開縣域，面積約450 km2，西江自北西向南東流經(jīng)區(qū)內(nèi)；屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫20.9℃，雨量充沛，年均降雨量為1480.0 mm；區(qū)內(nèi)主要發(fā)育崗丘地貌，除局部區(qū)域海拔高度近千米外，多為小于500 m的低丘崗地；地形特點是北東-南東高，南西-西低，且中部發(fā)育近北東-南西走向狹長丘間沖積盆地，地形坡度集中發(fā)育在15°～45°之間。研究區(qū)大地構(gòu)造上屬廣西山字形構(gòu)造的南東翼、東西向褶皺帶內(nèi)，歷經(jīng)以加里東、印支及燕山運動等多期構(gòu)造運動（李坤等，2020）。區(qū)內(nèi)出露地層主要有上元古界震旦系，分布于東南部登元、封開縣一帶，巖性為灰綠色長石石英砂巖、石英砂巖、頁巖夾多層硅質(zhì)巖；下古生界寒武系，分布于西北部寶鴨一帶，巖性為灰綠色塊狀砂巖、長石砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、頁巖；新生界第四系，分布于西江沿岸、賀江兩側(cè)以及丘間狹長盆地內(nèi)側(cè)，以礫石、砂、粘土為主。侵入巖主要為晚奧陶世和中侏羅世的花崗巖，分布于研究區(qū)中部、東部，巖性以肉紅色、褐黃色、灰白色中細(xì)粒-中粗粒黑云二長花崗巖、中細(xì)粒-中粗?；◢忛W長巖為主（廣東省地質(zhì)調(diào)查院和廣東省佛山地質(zhì)局，2013）。

2 地質(zhì)災(zāi)害分布及變形破壞特征

2.1 地質(zhì)災(zāi)害分布特征

不同風(fēng)化程度花崗巖斜坡中均有地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育（圖1）。通過對區(qū)內(nèi)87處花崗巖斜坡地質(zhì)災(zāi)害（崩塌/危巖、滑坡）的發(fā)育分布、失穩(wěn)模式進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：數(shù)量上，以全風(fēng)化花崗巖中地質(zhì)災(zāi)害點最多，共29處，占比33%；高程上，發(fā)生于50～220 m的地質(zhì)災(zāi)害點共73處，占比84%；地形坡度上，發(fā)生于25°～45°的地質(zhì)災(zāi)害點共75處，占比86%；區(qū)域上，人類工程活動強(qiáng)烈區(qū)，如沿廣梧高速兩側(cè)、懷陽高速施工區(qū)、省道S266、居民住宅建設(shè)區(qū)域共58處，占比67%；時間上，從年內(nèi)活動分布特征看，地質(zhì)災(zāi)害具有明顯的季節(jié)性，近70%以上發(fā)生在汛期（5～8月），變形破壞多發(fā)于持續(xù)性降雨、突發(fā)暴雨期間，具有點多、面廣、規(guī)模小、突發(fā)性強(qiáng)的特征（張宏鑫等，2020）。

圖1 研究區(qū)花崗巖及地質(zhì)災(zāi)害空間分布圖Fig.1 Spatial distribution of the granite and the geohazards sites in the study area

2.2 變形破壞模式

區(qū)內(nèi)花崗巖斜坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的數(shù)量、分布特征與高程、地形坡度、風(fēng)化程度有明顯的相關(guān)性，統(tǒng)計分析表明：地質(zhì)災(zāi)害變形破壞模式主要分為“滑移型”、“崩落（墜落）型”和“傾倒型”三種（董好剛等，2009），規(guī)模均為小型（表1）。

表1 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害破壞模式的風(fēng)化類型、高程、坡度及規(guī)模特征Table 1 Characteristics of weathering types,elevations,slop,and dimensions for the geohazards failure modes in the study area

2.2.1 滑移型

“滑移型”地質(zhì)災(zāi)害點在研究區(qū)內(nèi)最多，且多發(fā)育在全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖中（Tullis and Weeks,1986）。全風(fēng)化花崗巖斜坡變形破壞特征為：降雨作用下，表面存在3～5 cm寬的羽狀沖蝕溝隙，后緣形成垂直斜坡的拉張裂縫，坡腳有水滲出（圖2a）。而強(qiáng)風(fēng)化花崗巖斜坡坡體發(fā)育垂直坡向的原生結(jié)構(gòu)面，多以拉張裂縫存在，在降雨浸潤、沖蝕、自重作用下，其不斷拓展延伸，最終形成統(tǒng)一滑面發(fā)生失穩(wěn)，后緣擦痕清晰可見，剪切作用明顯，前緣擠壓、隆起特征明顯（圖2b）。微風(fēng)化花崗巖斜坡中，“滑移”的主體并非微風(fēng)化花崗巖體自身，而是表層殘坡積物，沿基-覆界面滑動變形破壞，失穩(wěn)后坡面基巖上的擦痕比較明顯，坡腳多形成“倒錐狀”堆積體（圖2c）。

2.2.2 傾倒型

該類型多發(fā)育在微風(fēng)化花崗巖斜坡中，其發(fā)育縱切巖體的“X”型節(jié)理，同時發(fā)育緩傾坡外的結(jié)構(gòu)面，降雨沖蝕及填充物運移痕跡明顯，有明顯的拓展、延伸變形，失穩(wěn)后緩傾破壞面上可見明顯階步和擦痕，該類型具顯著的剛性變形破壞特征（圖2d）。

2.2.3 崩落型

“崩落型”地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)育在中風(fēng)化、球狀風(fēng)化花崗巖斜坡中。中風(fēng)化花崗巖中，多發(fā)育平行、垂直坡向的原生結(jié)構(gòu)面，在風(fēng)化和降雨侵蝕作用下，在斜坡坡頂逐步形成小型溝槽，下部逐步形成縱向“條狀、脊?fàn)睢蓖钩鰩r體，在自重和橫向結(jié)構(gòu)面切割作用下，發(fā)生崩落，很多研究者也將該類型歸為“崩崗”問題（王彥華等，2000）（圖2e）?！氨缆洌▔嬄洌┬汀痹趨^(qū)內(nèi)球狀風(fēng)化花崗巖中也有發(fā)育。斜坡縱剖面上風(fēng)化差異性顯著，在風(fēng)化、降雨作用下，向內(nèi)剝蝕形成凹腔，花崗巖球體則向外凸出、平挑，懸于空中，極限平衡狀態(tài)破壞后失穩(wěn)（圖2f）。

圖2 不同風(fēng)化程度花崗巖變形破壞特征Fig.2 Characteristics of deformation and failure for granites with various weathering extents

3 花崗巖滑坡變形破壞機(jī)理

3.1 軟化崩解機(jī)理

“易軟化和耐崩解性差”在全、強(qiáng)、中風(fēng)化花崗巖斜坡地災(zāi)點中體現(xiàn)較為顯著（劉廣寧等，2021）。初始狀態(tài)下，原巖結(jié)構(gòu)特征清晰、物質(zhì)組成明顯，其內(nèi)部具有較好的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。當(dāng)有降雨入滲、淋濾、坡腳沖刷等發(fā)生時，斜坡體含水量、容重等物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，斜坡內(nèi)部結(jié)構(gòu)平衡被破壞，穩(wěn)定性喪失，斜坡體表現(xiàn)出明顯的“軟化特征”，軟化作用大大降低斜坡巖土體抗剪強(qiáng)度，當(dāng)斜坡自重應(yīng)力大于抗滑力時，其隨即發(fā)生破壞、失穩(wěn)。遇水發(fā)生崩解是強(qiáng)-全風(fēng)化花崗巖的典型特征，崩解后的巖土體結(jié)構(gòu)被破壞，且該過程不可逆，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基質(zhì)吸力、膠結(jié)粘聚力等物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著改變（Nara et al.,2018），通常展現(xiàn)出極其松散的結(jié)構(gòu)特征，在降雨-暴曬、溫度高-低變化等氣象條件循環(huán)作用下，會降低其耐崩解性，導(dǎo)致崩滑地質(zhì)災(zāi)害。

3.2 漸進(jìn)性破壞機(jī)理

“漸進(jìn)性破壞”是研究區(qū)花崗巖斜坡地質(zhì)災(zāi)害的共性特征?！皾u進(jìn)性”體現(xiàn)了穩(wěn)定、變形、失穩(wěn)是一個連續(xù)的過程，貫穿孕災(zāi)、致災(zāi)始終。花崗巖風(fēng)化程度的差異性決定了該過程的歷時長短。研究區(qū)內(nèi)全風(fēng)化花崗巖斜坡體在降雨入滲、沖刷淋濾等水體作用下，其內(nèi)部基質(zhì)吸力、含水量、抗剪強(qiáng)度等物理力學(xué)參數(shù)發(fā)生顯著變化，該過程是逐步的、漸進(jìn)的連續(xù)累積過程（圖3）。強(qiáng)風(fēng)化花崗巖斜坡在內(nèi)外各類因素影響下，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，節(jié)理裂隙的產(chǎn)生、發(fā)展、貫通，統(tǒng)一滑面的形成，最終破壞失穩(wěn)，同樣經(jīng)歷著上述過程，具有顯著的漸進(jìn)效應(yīng)。對于中風(fēng)化沖蝕型、崩落型花崗巖斜坡從局部變形到破壞失穩(wěn)，從初始穩(wěn)定到最終失穩(wěn)，都是一個連續(xù)的物理力學(xué)參數(shù)變化的漸進(jìn)過程，是量變到質(zhì)變的累積過程，微風(fēng)化基-覆復(fù)合型花崗巖滑坡體亦然（圖4）。

圖3 強(qiáng)-全風(fēng)化花崗巖滑移型斜坡變形破壞機(jī)理Fig.3 Mechanism of deformation and failure for the strongly-completely weathered granite landslides

圖4 微風(fēng)化滑移型花崗巖斜坡變形破壞機(jī)理Fig.4 Mechanism of deformation and failure for the slightly-weathered granitoids landslides

3.3 剛性破壞機(jī)理

“剛性破壞”主要見于微風(fēng)化和球狀風(fēng)化花崗巖斜坡中，以“傾倒、墜落（崩落）”為典型特征。區(qū)內(nèi)微風(fēng)化花崗巖斜坡地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)育在人類工程活動強(qiáng)烈區(qū)，其巖體結(jié)構(gòu)較為完整，力學(xué)強(qiáng)度高，現(xiàn)場回彈測試強(qiáng)度多在80～120 MPa。該類型斜坡多發(fā)育兩組原生縱張“X”型共軛節(jié)理，由于修路施工開挖及建筑材料開采等人類工程活動影響，其卸荷作用明顯，橫向上多產(chǎn)生緩傾坡外結(jié)構(gòu)面，巖體受該結(jié)構(gòu)面與原生“X”型共軛節(jié)理切割，形成縱向板柱狀危巖塊體（圖5），降雨水楔及卸荷作用下，“X”型節(jié)理沿縱向逐步延伸拓展，板柱狀危巖塊體重心外移，最終剛性折斷發(fā)生“傾倒”破壞。通過緩傾坡外結(jié)構(gòu)面的擦痕、階步特征，可反演危巖破壞失穩(wěn)過程（劉廣寧等，2019）。“球狀風(fēng)化”花崗巖斜坡，其顯著的風(fēng)化差異性、強(qiáng)度差異性是其破壞失穩(wěn)的主要因素。其中“球狀”巖體具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，回彈測試值多在60～90 Mpa之間，而將其包裹的外圍強(qiáng)-全風(fēng)化巖體多呈松散結(jié)構(gòu)，類土狀。在降雨、風(fēng)化等作用下，隨著“累進(jìn)性”效應(yīng)的增加，花崗巖“球狀”巖體逐漸凸出于坡面，呈“平挑狀”、“懸臂梁”狀（圖6），當(dāng)“球狀”巖體自重產(chǎn)生的傾倒力矩大于外圍包裹巖體的抗傾力矩時，“球狀”巖體發(fā)生“崩落（墜落）”。

圖5 微風(fēng)化花崗巖傾倒型變形破壞機(jī)理Fig.5 Mechanism of deformation and failure for the slightly-weathered and toppled landslides

圖6 球狀風(fēng)化花崗巖墜落變形破壞機(jī)理Fig.6 Mechanism of deformation and failure for the spherically-weathered and falling landslides

4 花崗巖滑坡與降雨耦合關(guān)系分析

為了系統(tǒng)掌握該區(qū)域內(nèi)花崗巖斜坡變形破壞與降雨之間的耦合響應(yīng)關(guān)系，本研究在災(zāi)害發(fā)育范圍中心位置建設(shè)氣象站及無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（圖7a）。系統(tǒng)由監(jiān)測終端、通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控平臺三部分組成。終端實時采集雨量、溫度等數(shù)據(jù)，采用RS485/GPRS通訊組網(wǎng)，上報平臺，監(jiān)控平臺進(jìn)行同步數(shù)據(jù)的接收、存儲，掌握即時雨量數(shù)據(jù)及監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)。

通過2017～2019年雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)、花崗巖斜坡變形破壞調(diào)查（圖7b），結(jié)合區(qū)內(nèi)群測群防部門地質(zhì)災(zāi)害變形破壞監(jiān)測登記造冊的數(shù)據(jù)資料分析，區(qū)內(nèi)近70%以上斜坡隱患點變形破壞、失穩(wěn)發(fā)生在汛期（5～8月），其中2017年6、7月斜坡隱患點發(fā)生變形破壞、失穩(wěn)共計146處，占比60%；2018年5、6月斜坡隱患點發(fā)生變形破壞、失穩(wěn)共計99處，占比55%；2019年7、8月斜坡隱患點發(fā)生變形破壞、失穩(wěn)共計95處，占比54%（表2）。斜坡變形破壞、失穩(wěn)與突發(fā)強(qiáng)降雨和持續(xù)性累積降雨有明顯的響應(yīng)關(guān)系（Rosi et al.,2016），但花崗巖風(fēng)化程度的不同導(dǎo)致其與降雨響應(yīng)關(guān)系顯示出顯著的差異性。

圖7 降水?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)（a）及現(xiàn)場調(diào)查（b）照片F(xiàn)ig.7 Photos of the precipitation data collection system(a)and field investigation(b)

表2 研究區(qū)2017～2019年5～9月地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量隨時間變化情況Table 2 Annual-monthly variations of geological geohazards in the study area(2017-2019)

4.1 研究區(qū)降雨特征概述

通過野外建設(shè)的雨量站（雨量計、蒸發(fā)皿）采集系統(tǒng)獲取的降雨數(shù)據(jù)顯示研究區(qū)2017～2019年降雨具有一定差異性。單日降雨量：2017年最大145 mm，最小1 mm，多集中于10～30 mm；2018年最大125 mm，最小1 mm，多集中于5～25 mm；2019年最大131 mm，最小2 mm，多集中于5～30 mm。持續(xù)性降雨2017年最多，其余兩年較少，累積降雨量：三個年度3日累積降雨量最大達(dá)196 mm；5日累積降雨量最大達(dá)371 mm；7日累積降雨量最大達(dá)342 mm；10日累積降雨量最大達(dá)188 mm；15日累積降雨量最大達(dá)208 mm。

4.2 與單日降雨響應(yīng)關(guān)系分析

雨量計數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，3年間單日（24小時）最大降雨量集中在120～150 mm間。統(tǒng)計分析首先以30 mm為間隔分析：單日降雨量在0～30 mm的天數(shù)最多，3年累積達(dá)365天，占比達(dá)75%；其次為30～60 mm，占比14%；60～90mm，占比8%；90～120 mm、120～150 mm較少。通過各單日降雨量與斜坡變形破壞數(shù)量對比統(tǒng)計分析：單日降雨量50～80 mm區(qū)間內(nèi)，斜坡變形破壞數(shù)量最多（圖8），3年累積達(dá)177頻次，占比達(dá)18%；其次為40～70 mm和60～90 mm兩個降雨區(qū)間。由此可見，斜坡變形破壞集中發(fā)生在單日降雨量30～90 mm范圍內(nèi)，達(dá)642頻次，占比達(dá)66%。

圖8 斜坡變形破壞數(shù)與單日降雨量對應(yīng)關(guān)系Fig.8 Relationship between the amount of slope deformation and daily rainfall

為了更精確掌握斜坡變形破壞與單日降雨量的響應(yīng)關(guān)系（王芳等，2018），對5 mm、20 mm 30 mm降雨間隔進(jìn)行分析，結(jié)果顯示：20 mm降雨間隔情勢下，單日降雨量45～65 mm區(qū)間內(nèi)，斜坡變形破壞頻次最多，總體集中發(fā)生在40～80 mm范圍內(nèi)。5 mm降雨間隔情勢下，單日降雨量50～55 mm區(qū)間內(nèi)，斜坡變形破壞頻次最多，總體集中發(fā)生在50～60 mm范圍內(nèi)。綜合分析3個降雨區(qū)間統(tǒng)計數(shù)據(jù)，花崗巖斜坡變形破壞與單日降雨量50～60 mm響應(yīng)最為顯著（表3）。

表3 斜坡變形破壞數(shù)在單日降雨區(qū)間的分布情況Table 3 Distribution of the amount of slope deformation in daily rainfall zonation

根據(jù)國家氣象局頒布的降水強(qiáng)度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，按24小時降雨強(qiáng)度劃分：小雨（0～9.9 mm）、中雨（10～24.9 mm）、大雨（25～49.9 mm）、暴雨（50～99.9 mm）、大暴雨（100～249.9 mm）、特大暴雨（≥250 mm）。據(jù)此氣象標(biāo)準(zhǔn)對降雨量區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計分析，斜坡變形破壞與降雨響應(yīng)集中發(fā)生在50～99.9 mm降雨區(qū)間內(nèi)，其次為10～24.9 mm、25～49.9 mm降雨區(qū)間（圖9）。由此可知：當(dāng)氣象預(yù)報為中雨、大雨及暴雨時，區(qū)內(nèi)花崗巖斜坡隱患點應(yīng)進(jìn)入應(yīng)急預(yù)警狀態(tài)。

圖9 斜坡變形破壞數(shù)與氣象等級單日降雨量對應(yīng)關(guān)系Fig.9 Relationship between the amount of slope deformation and daily rainfall from meteorological grade perspective

4.3 與累積降雨響應(yīng)關(guān)系分析

斜坡變形破壞不僅與單日降雨有顯著的響應(yīng)關(guān)系，與持續(xù)性累積降雨同樣密切相關(guān)(Wang L et al.,2022)。研究降雨誘發(fā)斜坡變形失穩(wěn)除考慮當(dāng)日降雨外還須考慮前期降雨影響。前第n天的降雨很可能沒有衰減到零時，前第n-1天可能又出現(xiàn)降雨，因此多次降雨的衰減是密切關(guān)聯(lián)的。前期降雨指斜坡變形破壞乃至失穩(wěn)當(dāng)日之前某段時間的累積降雨。在排泄、蒸發(fā)作用下，一場降雨的影響會逐漸消退。產(chǎn)生影響的這部分降雨稱為前期有效降雨（是前期降雨經(jīng)過衰減后的剩余降雨量）。前期有效降雨量是研究降雨-地災(zāi)耦合關(guān)系的重要參數(shù)。本次研究前期降雨是通過野外雨量站（雨量計、蒸發(fā)皿）獲取的，對前期降雨監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計分析、計算扣除衰減后得到前期有效降雨量。前人總結(jié)得出的有效降雨量計算方法有很多（譚萬沛等，1991；中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，2000；王禮先和于志民，2001；李長江等，2008，2011），結(jié)合封開縣花崗巖分布區(qū)降雨及斜坡變形破壞實際情況，本次前期有效降雨量計算如下：

其中：Pa0為斜坡變形破壞當(dāng)日（0 d）前15日的有效降雨量，Rn為斜坡變形破壞發(fā)生前第n天的降雨量，衰減系數(shù)K=0.8。

通過2017～2019三年間降雨時長統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)：持續(xù)性降雨天數(shù)多在3～7日，以5日累積降雨量、降雨累積50 mm為間隔進(jìn)行研究。3年間持續(xù)性降雨次數(shù)以2017年最多，5日累積降雨量最大達(dá)371 mm，其余兩年較少。通過降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，花崗巖斜坡變形破壞集中發(fā)生在150～300 mm累積降雨量范圍內(nèi)，其中200～250 mm區(qū)間內(nèi)最多，達(dá)到142頻次，其次為150～200 mm和250～300 mm區(qū)間（圖10）。據(jù)此，一旦氣象預(yù)報顯示一段時期有持續(xù)性降雨情況下，要密切關(guān)注連續(xù)的累積降雨量，當(dāng)累積值接近上述區(qū)間時，區(qū)內(nèi)相關(guān)斜坡隱患點應(yīng)進(jìn)行設(shè)防、預(yù)警。

圖10 斜坡變形破壞數(shù)與累積降雨量對應(yīng)關(guān)系Fig.10 Relationship between the amount of slope deformation and cumulative rainfall

4.4 綜合分析

由于斜坡坡度、巖體結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、滑體面積、坡體形態(tài)、降雨入滲等特征的差異性（夏夢想等，2021），斜坡變形破壞與降雨不僅具有同步性，還有明顯的滯后性，尤其是一段時間的持續(xù)性、累積性降雨，也充分反映了降雨-入滲-排泄，最終傳導(dǎo)至斜坡變形破壞是一個累進(jìn)性、漸進(jìn)性過程（Yang H J et al.,2020）。為了掌握滯后期與前期降雨量的響應(yīng)關(guān)系，對區(qū)內(nèi)花崗巖隱患點斜坡變形破壞前期3、5、7、10、15日的累積降雨量進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：變形破壞、失穩(wěn)與此前5、7、10日的累積降雨量具有較強(qiáng)的相關(guān)性（圖11），其中與前期7日降雨量相關(guān)性最為顯著，5日次之。從累積降雨量來看，斜波變形破壞多發(fā)生在150～250 mm范圍內(nèi)，期間發(fā)生變形破壞頻次占比達(dá)49%。據(jù)此可知，研究區(qū)花崗巖斜坡變形破壞滯后期為5～7日，且斜坡變形破壞累積降雨量預(yù)警區(qū)間為150～250 mm。故在雨后地質(zhì)災(zāi)害巡查過程中，以5～7日累積降雨量為依據(jù)，對相關(guān)花崗巖斜坡隱患點進(jìn)行重點排查。

圖11 斜坡變形破壞數(shù)與降雨階段的關(guān)系Fig.11 Relationship between the amount of slope deformation and precipitation stages

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)花崗巖斜坡變形破壞多集中發(fā)生在汛期（5～8月），變形破壞模式為“滑移”、“崩落（墜落）”和“傾倒”三種類型，規(guī)模均為小型。區(qū)內(nèi)花崗巖斜坡變形破壞機(jī)理為“軟化崩解”、“累進(jìn)性破壞”和“剛性破壞機(jī)理”。其中累進(jìn)性變形破壞機(jī)理覆蓋了所有花崗巖斜坡，軟化崩解機(jī)理主要發(fā)生在中-全風(fēng)化花崗巖斜坡中，剛性破壞機(jī)理主要發(fā)生在微風(fēng)化花崗巖斜坡中。

（2）通過單日降雨量耦合關(guān)系分析，區(qū)內(nèi)斜坡變形破壞多發(fā)生在30～90 mm降雨量區(qū)間，其中50～60 mm最為顯著。按照降雨等級劃分標(biāo)準(zhǔn)（內(nèi)陸部分），當(dāng)氣象預(yù)報為中雨、大雨及暴雨時，花崗巖斜坡隱患點應(yīng)進(jìn)入應(yīng)急預(yù)警狀態(tài)。

（3）通過累積性降雨量耦合關(guān)系和滯后性分析，斜坡變形破壞在150～250 mm累積降雨量區(qū)間內(nèi)具有明顯的響應(yīng)關(guān)系，斜坡變形破壞與前期5～7日持續(xù)降雨響應(yīng)明顯，且斜坡變形破壞累積降雨量預(yù)警區(qū)間亦為150～250 mm。