吳 永 ，何思明，裴向軍，李新坡

（1. 中國(guó)科學(xué)院 水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041；2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221008；3. 成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610041）

1 引 言

2008年5月12日，四川汶川發(fā)生了里氏 8.0級(jí)的特大地震，巨大的震波不僅瞬間摧毀了人民的家園，誘發(fā)了大量崩滑災(zāi)害，也使得山間溝床內(nèi)松散堆積物驟增，為泥石流暴發(fā)提供了豐富的固體物源，使得震后暴雨型泥石流活動(dòng)性增強(qiáng)。由于地震泥石流具有顯著的滯后性[1－2]，且淤埋規(guī)模大、流動(dòng)速度快、沖擊力強(qiáng)、暴發(fā)突然，使得震后災(zāi)區(qū)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都面臨著災(zāi)害防治壓力（圖1），嚴(yán)重的阻礙了災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建工作。

圖1 舟曲三眼峪泥石流Fig.1 Sanyanyu ravine debris flow in Zhouqu

目前，有關(guān)泥石流的形成和啟動(dòng)機(jī)制已有較深刻和廣泛研究。Iverson等[3－5]借助土力學(xué)的孔隙水壓力增長(zhǎng)和消散理論闡明了泥石流起動(dòng)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程； 崔鵬[6]借助水槽試驗(yàn)成功將摩爾-庫(kù)侖理論應(yīng)用于準(zhǔn)泥石流體研究；歐國(guó)強(qiáng)[7]提出了緩坡泥石流和陡坡泥石流的概念；胡明鑒[8]通過(guò)大型人工降雨滑坡泥石流現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，建立了蔣家溝流域暴雨滑坡泥石流共生關(guān)系的含水率模型。陳曉清[9]通過(guò)野外原型觀測(cè)、人工降雨試驗(yàn)和室內(nèi)特體特征參數(shù)試驗(yàn)，提出土力類(lèi)泥石流起動(dòng)存在兩種軟化/液化機(jī)制。張萬(wàn)順等[10]基于土壤動(dòng)力學(xué)理論、土壤下滲理論和土壤水動(dòng)力學(xué)理論，結(jié)合傳統(tǒng)分布式水文模型理論，建立了分布式坡面泥石流起動(dòng)模型；

另外，很多專(zhuān)家也對(duì)降雨作用下具有疏松結(jié)構(gòu)的巖土體泥石流化作了研究。Hutchinson等[11]認(rèn)為，堆積體在降雨中失穩(wěn)泥石流化是排水不暢條件下孔壓增加，抗剪強(qiáng)度降低的結(jié)果；徐永年等[12]利用可調(diào)坡度水槽進(jìn)行松散崩塌土與水流摻混形成泥石流的試驗(yàn)，提出了松散崩塌土在一定縱坡下形成泥石流的水流摻混機(jī)制；胡明鑒[13]通過(guò)試驗(yàn)研究了泥石流崩滑堆積體斜坡穩(wěn)定性、溝谷發(fā)育分形特征和崩滑堆積體復(fù)雜系統(tǒng)的自組織臨界性，剪切作用下滑面土體液化、強(qiáng)度降低后的災(zāi)變機(jī)制。徐友寧等[14]在考慮了顆粒級(jí)配、底床坡度、臨界水量等主要因子的基礎(chǔ)上，通過(guò)人工模擬試驗(yàn)的方式完成對(duì)采礦廢渣失穩(wěn)泥石流化的分析。

顯然，通過(guò)跨學(xué)科多角度的手段，有關(guān)普通土力型或水力型泥石流成因已得到很好的解析，對(duì)具有松散結(jié)構(gòu)特性巖土體泥石流化的機(jī)制也有了初步研究。然而，這些研究并未涉及震后特殊條件下的溝道泥石流啟動(dòng)問(wèn)題，相關(guān)成果也無(wú)法滿(mǎn)足災(zāi)后重建對(duì)防災(zāi)技術(shù)的需求。

實(shí)際上，震后溝道松散堆積主要是震時(shí)受損山體崩滑形成的碎土石堆積體，其組成主要為碎石土、砂礫、塊石等，整體結(jié)構(gòu)松散、孔隙大、透水性較強(qiáng)，對(duì)應(yīng)水力學(xué)性質(zhì)與微細(xì)結(jié)構(gòu)的流水堆積體有很大差異，這使得傳統(tǒng)有關(guān)泥石流啟動(dòng)的研究難以很好地闡明震后溝道泥石流的啟動(dòng)問(wèn)題。

為此，以水文學(xué)為基礎(chǔ)，在構(gòu)建松散堆積體潛水流模型的基礎(chǔ)上，從震后溝道堆積體實(shí)際組成和結(jié)構(gòu)出發(fā)，借助水力學(xué)理論，研究了堆積體內(nèi)水壓力隨潛水位變化的規(guī)律和特征，闡明了震后溝道松散堆積體在穩(wěn)態(tài)降雨作用下的失穩(wěn)啟動(dòng)機(jī)制，為震后溝道泥石流的防治和預(yù)報(bào)提供了理論基礎(chǔ)。

2 溝道松散堆積體潛水流模型

考察如圖2可知，溝道泥石流通常爆發(fā)于存在松散深厚土石堆積的狹長(zhǎng)溝道中，上游集水盆地中充沛的水源浸潤(rùn)溝道，降低堆積體的穩(wěn)定性，最終形成固、液、氣三相混合的泥石流。

圖2 溝道泥石流集水盆地示意Fig.2 Catchment basin of gully debris flow

假定泥石流集水盆地面積為A，流域內(nèi)等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度為 I，則最終匯聚于泥石流溝道的降水流量為

積聚于溝道處的降水在通過(guò)溝道松散堆積體時(shí)，會(huì)改變堆積體中潛水位，并導(dǎo)致堆積體因受水力作用而失穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，形成泥石流。

如圖3所示，假定寬為w、厚為Z的溝道堆積體在溝道水流作用下產(chǎn)生深為h的潛水滲流，則由達(dá)西定律知，此滲流流量Q為

式中：v = ki為滲流速度；k為滲透系數(shù)；i = sinθ為水力坡度；θ為溝床傾角；F = hwcosθ為溝道堆積體過(guò)水?dāng)嗝妗?/p>

綜合式（1）和式（2）有特定等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度下溝道松散堆積體中的潛水深為

特別的，隨流域內(nèi)等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度的增加，溝道堆積體中潛水位不斷上升。當(dāng)h = Z時(shí)，堆積體充滿(mǎn)水并達(dá)到完全飽和狀態(tài)。此時(shí)，堆積體中徑流流量達(dá)到極值：

同時(shí)，根據(jù)水力學(xué)公式知飽和堆積體的徑流流量又可表達(dá)為[15－16]

式中：T = kz為導(dǎo)水系數(shù)。

圖3 溝道堆積體的水文模型Fig.3 Hydrological model of gully accumulation mass

聯(lián)合式（4）和式（5）可將滲透系數(shù)k表達(dá)為

將式（6）代入式（3）則可求得特定等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度下溝道堆積體中潛水厚度為

顯然，松散堆積體內(nèi)潛水位是流域等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度、流域面積、堆積體的規(guī)模以及其水力學(xué)性等因素綜合作用的結(jié)果。但對(duì)特定集水盆地及力學(xué)性質(zhì)的特定溝道堆積體而言，流域穩(wěn)態(tài)等效降雨強(qiáng)度成為決定溝道堆積體潛水位深度的最主要因素。

3 溝道水流的水力作用

由地震力和重力共同塑造的震后溝道松散堆積體在結(jié)構(gòu)上是破碎的，自身穩(wěn)定性差。同時(shí)顆粒產(chǎn)狀紊亂、分選性差（略微表現(xiàn)出下部顆粒粗大，上部細(xì)微的特征），孔隙比大，透水性強(qiáng)。隨著雨季來(lái)臨，充沛的流域降水急劇增加溝道來(lái)水量，不斷抬升流經(jīng)松散堆積體的潛水流水位并改變作用在堆積體上的水力作用，最終導(dǎo)致堆積體失穩(wěn)啟動(dòng)。

對(duì)確定的震后松散堆積體而言，因受控于溝道原始形狀，不同位置處溝道松散堆積體的坡度是不同的，堆積寬度也是存在差異的。為簡(jiǎn)化分析，特按堆積坡度和寬度將堆積體劃分成n段條塊，如圖4所示，其中第i段堆積體平均厚度為Zi，平均寬度為wi，平均溝床坡度為θi。顯然，在流域降水形成的潛水流量QZ確定的情況下，第i段堆積體平均潛水位hi也是確定的，由此可確定堆積體的水力特征。

圖4 溝道松散堆積體的計(jì)算模型Fig.4 Calculation model of gully loose deposits

3.1 溝道松散堆積體受到的水力作用

如圖5所示，若降雨形成的潛水流在第i塊堆積體入口形成高為hA的自由潛水頭，在出口出產(chǎn)生高為hB的自由水頭。則根據(jù)滲流理論，A、B兩點(diǎn)堆積體受到溝道潛水流的靜壓分別為：

式中：γw為潛水重度。

圖5 堆積體潛水水力作用Fig.5 Hydraulic action of ground water in loose deposits

若以A為原點(diǎn)，沿溝道AB方向建立x坐標(biāo)系，沿垂直流動(dòng)方向建立y坐標(biāo)系，則滲透靜水壓力p沿溝床方向x的分布規(guī)律為

將式（9）沿溝床x方向積分，可得在第i塊堆積體受到的潛水靜壓力Pi為

式中：hi= (hA+hB)/2為第i塊堆積體中平均潛水位。此時(shí)堆積體基底上潛水流平均垂直壓應(yīng)力為

另一方面，潛水流流經(jīng)充滿(mǎn)松散堆積體的溝道時(shí)，會(huì)對(duì)松散介質(zhì)產(chǎn)生滲流動(dòng)水壓力，并最終轉(zhuǎn)移到裂縫壁上以“拖拽”的形式表現(xiàn)出來(lái)[17－18]。

根據(jù)連續(xù)介質(zhì)理論有滲流區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)所受到的滲流動(dòng)水壓力[19]為

則潛水流對(duì)單位寬度溝道松散堆積物的滲流動(dòng)水壓力為

式中：λ為充填物的孔隙度；J為溝道松散堆積物中潛水的水力坡度

即溝道潛水因滲流作用對(duì)堆積體的拖曳力為

應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)的是溝道潛水通過(guò)松散堆積體時(shí)，會(huì)因自身黏滯作用、與介質(zhì)摩擦等作用而有水頭損失。此時(shí)，若溝道堆積體物理性質(zhì)、滲透性質(zhì)確定，則處于低速流動(dòng)狀態(tài)的潛水在單位流動(dòng)距離上的水頭損失η是確定的，并可由響應(yīng)模型試驗(yàn)得出。為此，式（13）又可簡(jiǎn)化為

當(dāng)然，對(duì)于整個(gè)溝道松散堆積體而言，若潛水水頭在流出堆積體前就損失殆盡，那么上述兩種水力作用中的動(dòng)壓拖拽作用則無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)。假定溝道水流初始進(jìn)入堆積體的自由水頭為 hA1，則保證潛水發(fā)生流動(dòng)條件為

3.2 堆積體受力狀態(tài)及穩(wěn)定性分析

如圖6所示，在不考慮條塊間剪切錯(cuò)動(dòng)的條件下，控制第i段松散堆積體穩(wěn)定性的外力有重力、條塊間的剩余下滑力、靜/動(dòng)水壓力、溝床支持力和基底抗滑力，若該力系能夠平衡，則條塊穩(wěn)定。

圖6 單元條滑塊受力圖Fig.6 Force analysis of slice element

根據(jù)受力分析可有條塊i沿溝床面AB向下滑動(dòng)的下滑力Di為

式中：Gi為條塊i的重力；Ti-1為條塊i-1的剩余下滑力。要特別強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)i=1的初始條塊而言，剩余下滑力Ti-1是不存在的。同樣，對(duì) i=n的末端條塊而言，也不存在條塊i+1的反作用力Ti，即：

對(duì)應(yīng)作用在條塊i上的抗滑力為：

式中：fi為條塊i上基底抗滑力，結(jié)合式（11）并借助摩爾-庫(kù)侖界面抗剪強(qiáng)度理論可有：

式中：c為松散堆積物黏聚力，當(dāng)堆積體顆粒粒徑較大、孔隙比大、膠結(jié)極差時(shí)，c = 0；φ為松散堆積體內(nèi)摩擦角。

顯然，當(dāng)Fi＞Di時(shí)，單元條塊i是穩(wěn)定的，理論上，此時(shí)第1至i塊單元體亦是穩(wěn)定的。特別是當(dāng)?shù)趎塊單元體的仍然滿(mǎn)足Fn>Dn時(shí)，整個(gè)堆積體是穩(wěn)定的。

反之，若第i條塊穩(wěn)定，第n條塊不穩(wěn)定，則表面堆積體發(fā)生了部分啟動(dòng)現(xiàn)象。此時(shí)，若條塊 i必滿(mǎn)足：

4 算例與分析

為驗(yàn)證本文理論，特以汶川縣銀杏鄉(xiāng)關(guān)山溝為例進(jìn)行分析。

關(guān)山溝位于第1階梯青藏高原向第2階梯四川盆地及邊緣山地過(guò)渡地帶，為岷江右岸的一級(jí)支流。溝道流域面積A = 1.02 km2，區(qū)內(nèi)地形起伏陡峻，最高（2 810 m）最低（990 m）處海拔落差達(dá)1 820 m，約有76.42%的流域坡度大于35°。關(guān)山溝所處岷江上游處于海陸季風(fēng)氣候向高原氣候的過(guò)渡帶，降雨充沛但時(shí)空分布不均，多年平均降雨量在 750 mm左右，局部地區(qū)（溝口南12 km）的降雨中心年降水量達(dá)1 327.6 mm。

據(jù)圖7所示遙感影像判讀，關(guān)山溝在5.12地震后山體破碎，崩滑災(zāi)害頻繁，導(dǎo)致大量松散固體物質(zhì)直接進(jìn)入溝床。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，溝道內(nèi)總計(jì)堆積了約140×104m3的松散堆積物，為震后泥石流的發(fā)生提供了豐富的物源條件，圖8所示的泥石流堆積扇即為2008年震后雨季暴發(fā)的泥石流所致。

為研究震后溝道泥石流啟動(dòng)的模式和條件，現(xiàn)基于距溝口 1.2 km處的一處塊石松散堆積體進(jìn)行計(jì)算分析?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該堆積體可按溝道平均寬度、坡度和堆積厚度劃分為AB、BC、CD和DE 4段，如圖9所示，其相關(guān)計(jì)算參數(shù)如表1、2所示。

圖7 關(guān)山溝震后航空影像圖（1:25 000）Fig.7 Aerial photograph of Guanshangou gully after earthquake (1:25 000)

圖8 關(guān)山溝泥石流堆積扇Fig.8 Alluvial fan of Guanshangou debris flow

表1 泥石流溝幾何參數(shù)Table 1 Geometric parameters of gully material

表2 泥石流溝力學(xué)參數(shù)Table 2 Mechanical parameters of gully material

圖9 溝道松散堆積體縱剖面圖Fig.9 Longitudinal profile of gully accumulation mass

4.1 溝道堆積體潛水位規(guī)律與水力變化特征

根據(jù)表1、2的數(shù)據(jù)，借助式（7）可計(jì)算出不同等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度下各段堆積體潛水位高度。如圖10所示，在相同的等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度作用下，溝床坡度越小、溝道越窄、堆積越厚的堆積體內(nèi)潛水位越高。其中，溝床坡度影響最大，這使得坡度最緩的 DE段堆積體潛水位（h4）最高。其次，潛水位高度對(duì)溝道寬度的敏感性也很強(qiáng)，如坡度小于BC段近 10°的 CD段堆積體卻因溝道寬度大而具有相對(duì)略小的潛水位（h3）。

同時(shí)，從圖10也可看出，等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度越大，堆積體內(nèi)潛水位也就越高。理論上，潛水位最終會(huì)超過(guò)堆積體厚度，并滲出表面形成坡面徑流。如圖11中的虛線區(qū)，暴雨?duì)顟B(tài)下的DE段堆積體全程飽和（h4），BC段在大暴雨（I >140 mm/d）和特大暴雨（I >280 mm/d）狀態(tài)下出現(xiàn)表面徑流（h2），而CD段也在特大暴雨條件下出現(xiàn)潛水出露現(xiàn)象（h3）。

顯然，不同的等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度形成的潛水位是不同的，由此導(dǎo)致堆積體受到的水力作用也是變化的。借助式式（17）可知，理論上當(dāng)溝道水流初始進(jìn)入堆積體的自由水頭hA1≥ 0.29 m時(shí)，即等效降雨強(qiáng)度I ≥ 44 mm/d的大雨?duì)顟B(tài)下，堆積體內(nèi)潛水才會(huì)整體流動(dòng)，滲流動(dòng)水壓力的“拖拽”作用才會(huì)出現(xiàn)。

如圖 12，堆積體中的靜水壓力 σw在各種強(qiáng)度降雨作用下都是存在的，而動(dòng)水壓力tw僅在大雨及更強(qiáng)的降雨中出現(xiàn)，這極大的增強(qiáng)了堆積體在大雨及更強(qiáng)降雨中失穩(wěn)趨勢(shì)。同時(shí)，在較大降雨中出現(xiàn)的動(dòng)水壓力小于靜水壓，這使得溝道松散堆積體在降雨中的失穩(wěn)主要是潛水位抬升后靜水壓力環(huán)境變化的結(jié)果。

圖10 不同降雨強(qiáng)度下堆積體不同位置的潛水位高度Fig.10 Groundwater tables in different parts of masses under different intensities of rainfalls

圖11 不同強(qiáng)度暴雨中堆積體不同位置潛水位高度Fig.11 Groundwater tables in different parts of masses under different intensities of rainstorm

圖12 不同降雨強(qiáng)度下各段堆積體水力變化規(guī)律Fig.12 Hydraulic characteristics of groundwater in different parts of masses with different intensities of rainfalls

另外，從圖12還可以看出，在大到暴雨?duì)顟B(tài)下，DE段堆積體中的動(dòng)水壓力tw和靜水壓力σw都保持恒定不變。此時(shí)，潛水已出露堆積體表面形成徑流，此后繼續(xù)增加的等效降雨強(qiáng)度在理論上是不會(huì)改變DE段堆積體的水力特征的。

4.2 溝道泥石流啟動(dòng)的臨界條件和模式

為研究溝道泥石流啟動(dòng)的臨界條件和模式，特對(duì)本例中溝道松散堆積體在不同強(qiáng)度降雨作用下穩(wěn)定性做了計(jì)算，結(jié)果如表3所示。

從表3計(jì)算結(jié)果可看出，在未降雨(I = 0 mm/d)的初始狀態(tài)下，處于最末段堆積體上的剩余下滑力T4為負(fù)，表明該段堆積體可以自穩(wěn)，并余有抗滑儲(chǔ)備，此時(shí)堆積體整體亦是穩(wěn)定的。

但隨著等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度的增加，作用在各段堆積體上的下滑力 Di持續(xù)增大，而作用在基底上的抗滑力fi則快速減小，這使得作用在各段堆積體上的抗滑儲(chǔ)備持續(xù)減小，最終導(dǎo)致堆積體在 I =120 mm/d的暴雨?duì)顟B(tài)下失穩(wěn)并泥石流化。

表3 不同降雨強(qiáng)度下各段堆積體荷載值Table 3 Values of external load acted on different parts of masses with different intensities of rainfalls

如圖13所示，在小雨、中雨乃至大雨等穩(wěn)態(tài)降雨作用時(shí)，除第 1段外的各段堆積體 fi都大于相應(yīng)的 Di，即各段堆積體在較小的降雨下是可以自穩(wěn)的，并有一定的安全儲(chǔ)備。然而，隨著等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度的增加，第 2～4段堆積體相繼喪失抗滑儲(chǔ)備，并將剩余下滑力傳遞給下一段堆積體承擔(dān)，并最終導(dǎo)致堆積體的整體失穩(wěn)，這使得堆積體以典型的推移式方式失穩(wěn)。當(dāng)然，若理論上堆積體第i段穩(wěn)定而第i+1段失穩(wěn)滑動(dòng)下，則堆積體以解體形式分段啟動(dòng)并泥石流化，是典型的牽引式失穩(wěn)。

圖14給出了各段堆積體剩余下滑力Ti隨等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度增加時(shí)的變化規(guī)律?？梢钥闯觯?1段堆積體的剩余下滑力 T1始終大于 0，即下滑力D1始終大于基底抗滑力 f1，這說(shuō)明該段堆積體在有、無(wú)降雨影響下都不能自穩(wěn)，都要對(duì)下一段堆積體施加推動(dòng)作用。當(dāng)然，降雨后T1會(huì)隨等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度增加而增大，這使得堆積體推移失穩(wěn)的趨勢(shì)隨等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度的增加而明顯增大。

另外，對(duì)于堆積體的其他部分而言，未降雨的初始狀態(tài)以及小強(qiáng)度降雨條件下的剩余下滑力理論值為負(fù)，這說(shuō)明該段及其以上各段堆積體是穩(wěn)定的。然而，隨著等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度I的增加，各段堆積體的剩余下滑力Ti都在持續(xù)不斷的增大，導(dǎo)致堆積體整體穩(wěn)定性持續(xù)下降，并最終很快整體失穩(wěn)。

如圖14所示，由于各段堆積體剩余下滑力在大于0后會(huì)傳遞給下一段堆積體，這使得后一段堆積體的剩余下滑力處于累積狀態(tài)，其增大趨勢(shì)也快于前一段堆積體。這種力學(xué)狀態(tài)最終導(dǎo)致處于前緣的末段堆積體在整體啟動(dòng)時(shí)有相對(duì)加大的加速度，繼而導(dǎo)致啟-滑動(dòng)過(guò)程中堆積體解體現(xiàn)象的出現(xiàn)，由此加劇了堆積體失穩(wěn)并泥石流化的進(jìn)程。

圖13 不同降雨強(qiáng)度下各段堆積體下滑力與抗滑力變化規(guī)律Fig.13 Variations of sliding and anti-sliding forces acted on different parts of masses with different intensities of rainfalls

圖14 不同潛水位下不同位置處堆積體水力變化規(guī)律Fig.14 Alluvial fan of Guanshangou debris flow

5 結(jié) 論

（1）震后溝道松散堆積體失穩(wěn)啟動(dòng)是流域穩(wěn)態(tài)降雨作用下堆積體內(nèi)潛水位不斷抬升、水力環(huán)境不斷劣化的結(jié)果。

（2）松散堆積體內(nèi)潛水位h是流域面積A、區(qū)域等效穩(wěn)態(tài)降雨強(qiáng)度I、溝道寬度w、溝床坡度θ、堆積深度Z以及導(dǎo)水系數(shù)T等變量的綜合函數(shù)。對(duì)堆積規(guī)模和性質(zhì)確定的溝道而言，A、I越大，則h越大；反之，在流域面積及等效降雨強(qiáng)度確定的前提下，T、w、θ越大，Z越小，則h越小。

（3）堆積體內(nèi)潛水位抬升一方面增加了靜水壓力σw，降低了堆積體基底的抗滑能力；另一方面也導(dǎo)致動(dòng)水壓力tw的出現(xiàn)，增加了堆積體失穩(wěn)下滑力；然而動(dòng)水壓力在堆積體失穩(wěn)過(guò)程中的作用相對(duì)較小，且只有在初始進(jìn)入堆積體水流的自由水頭足夠大（>hA1）才會(huì)出現(xiàn)。

（4）松散堆積體失穩(wěn)泥石流化的臨界降雨條件會(huì)隨溝道堆積體性質(zhì)及流域條件有很大差異。總體而言，匯水盆地大、溝道窄、堆積深的松散堆積體較容易失穩(wěn)并泥石流化。

（5）堆積體失穩(wěn)模式按條塊間剩余下滑力的存在形式可分為整體啟動(dòng)的推移式失穩(wěn)、解體啟動(dòng)的牽引式失穩(wěn)兩種形式。其中，推移失穩(wěn)松散堆積體前緣條塊因累積較大剩余下滑力而具有較大啟動(dòng)加速度，最終導(dǎo)致啟動(dòng)后堆積體的解體。

[1]謝洪, 鐘敦倫, 矯震, 等. 2008年汶川地震重災(zāi)區(qū)的泥石流[J]. 山地學(xué)報(bào), 2009, 27(4): 501－509.XIE Hong, ZHONG Dun-lun, JIAO Zhen, et al. Debris flow in Wenchuan quake-hit area in 2008[J]. Journal of Mountain Research, 2009, 27(4): 501－509.

[2]唐川, 陳永波. 汶川震區(qū)北川縣城魏家溝暴雨泥石流災(zāi)害調(diào)查分析[J]. 山地學(xué)報(bào), 2009, 27(5): 625－630.TANG Chuan, CHEN Yong-bo. Reconnaissance and analysis on the rainstorm induced debris flow in Weijiagou valley of Beichuan city after the Wenchuan earthquake[J]. Journal of Mountain Research, 2009,27(5): 625－630.

[3]IVERSON R M. The physics of debris-flows[J]. Reviews of Geophysics, 1997, 35(3): 245－296.

[4]IVERSON R M. Dynamic pore-pressure fluctuations in rapidly shearing granular materials [J]. Science, 1989,246(4931): 796－799.

[5]MAJOR J J, IVERSON R.M. Debris-flow deposition：Effects of pore-fluid pressure and friction concentrated at flow margins[J]. Geological Society of America Bulletin,1999, 11(10): 1424－1434.

[6]崔鵬. 泥石流啟動(dòng)條件及機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 科學(xué)通報(bào), 1991, 36(21): 1650－1652.CUI Peng. Experiment study on the mechanism and condition of starting up of debris flow[J]. Chinese Science Bulletin, 1991, 36(21): 1650－1652.

[7]歐國(guó)強(qiáng). 關(guān)于泥石流發(fā)生規(guī)模之研究[D]. 東京: 京都大學(xué), 1992.

[8]胡明鑒. 蔣家溝流域暴雨滑坡泥石流共生關(guān)系研究[D].武漢: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所, 2001.

[9]陳曉清. 滑坡轉(zhuǎn)化泥石流啟動(dòng)機(jī)理試驗(yàn)研究[D]. 成都:西南交通大學(xué), 2006.

[10]張萬(wàn)順, 喬飛, 崔鵬, 等. 坡面泥石流起動(dòng)模型研究[J].水土保持研究, 2006, 13(4): 146－149.ZHANG Wan-shun, QIAO Fei, CUI Peng, et al. The study on the numerical model of debris flow on the slope[J]. Research of Soil and Water Conservation,2006, 13(4): 146－149.

[11]HUTCHINSON J N, BHANDARI R K. Undrained loading, a fundamental mechanism of mudslide and other mass movements[J]. Geotechnique, 1971, 21(4): 353－358.

[12]徐永年, 匡尚富, 黃永鍵, 等. 泥石流入?yún)R的危險(xiǎn)性判別指標(biāo)[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào), 2002, 11(3): 33－38.XU Yong-nian, KUANG Shang-fu, HUANG Yong-jian,et al. Hazard-deciding indices for convergence of debris flow[J]. Journal of Natural Disaster, 2002, 11(3): 33－38.

[13]胡明鑒. 泥石流崩滑堆積體自組織臨界性及災(zāi)變機(jī)理[D]. 武漢: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所, 2008.

[14]徐友寧, 曹淡波, 張江華, 等. 基于人工模擬試驗(yàn)的小秦嶺金礦區(qū)礦渣型泥石流啟動(dòng)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2009, 28(7): 1388－1395.XU You-ning, CAO Dan-bo, ZHANG Jiang-hua, et al.Research on starting of mine debris flow based on artificial simulation experiment in Xiaoqinling gold ore area[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2009, 28(7): 1388－1395.

[15]MONTGOMERY D R, DIETRICH W E. A physically based model for the topographic control on shallow landsliding[J]. Water Resources Research, 1994, 30(4),1153－1171.

[16]WILKINSON P L, ANDERSON M G, LLOYD D M,et al. Landslide hazard and bioengineering: Towards providing improved decision support through integrated numerical model development[J]. Environmental Modeling and Software, 2002, 17(4): 333－344.

[17]張電吉, 白世偉. 滲透水壓力對(duì)節(jié)理裂隙巖質(zhì)邊坡的影響[J]. 西部探礦工程, 2003, 2: 4－6.ZHANG Dian-ji, BAI Shi-wei. Influence of seepage forces on fractured rock slope[J]. West China Exploration Engineering, 2003, 2: 4－6.

[18]李峰, 郭院成. 降雨入滲對(duì)邊坡穩(wěn)定性作用機(jī)理分析[J]. 人民黃河, 2007, 29(06): 44－48.LI Feng, GUO Yuan-cheng. Analysis of mechanism of rainfall infiltration to slope stability [J]. Yellow River,2007, 29(06): 44－48.

[19]柴軍瑞, 仵彥卿. 作用在裂隙中的滲透力分析[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào), 2001, 9(1): 29－31.CHAI Jun-rui, WU Yan-qing. Analysis of seepage forces acting on single fissure walls[J]. Journal of Engineering Geology, 2001, 9(1): 29－31.