降雨引起的不同形状斜坡滑坡稳定性研究：基于Green-Ampt理论的多模型集成方法及数值验证 吴喜江（Xijiang Wu） 周恒利（Hengli Zhou） 徐文龙（Wenlong Xu） 苗发胜（Fasheng Miao） 陈丽霞（Lixia Chen） 何春灿（Chuncan He） 孙一清（Yiqing Sun）

《Geosciences》：Rainfall-Induced Landslide Stability for Variably Shaped Slopes: A Multi-Model Integration Approach Through Green-Ampt Theory and Numerical Validation Xijiang Wu, Hengli Zhou, Wenlong Xu, Fasheng Miao, Lixia Chen, Chuncan He and Yiqing Sun

　　

摘要

作为全球最具破坏性的地质灾害之一，滑坡由于其发生频率的增加、巨大的破坏潜力以及广泛的分布范围而具有更高的风险。本研究的主要目标是开发一个综合分析框架，以定量评估不同形状斜坡在降雨渗透作用下的稳定性。核心假设是斜坡的曲率会显著改变渗透行为和应力分布，从而导致与斜坡形态相关的失效机制。通过结合Green-Ampt渗透理论和极限平衡分析，我们为三种基本斜坡几何形状（线性、凹形、凸形）在不同的降雨条件下（高强度降雨与低强度降雨）建立了稳定性预测模型。所得到的分析结果揭示了两个关键现象：（1）在渗透过程中，饱和前沿逐渐向下移动并保持与斜坡表面的平行；（2）稳定性随时间恶化，遵循双曲线衰减规律。所提出的模型通过有限元方法的数值模拟得到了严格验证，结果显示理论与预测结果高度一致，安全系数差异小于5%（ΔFs < 0.05）。特别是在相同的降雨条件下，凹形斜坡的不稳定速度比凸形斜坡快18–22%。这些经过验证的模型阐明了基质吸力和孔隙压力分布的时空演变过程，为基于形态的失效阈值提供了定量见解。这些发现通过基于物理的稳定性标准提升了对降雨引发滑坡的预测能力，为地质灾害易发地区的地形特定早期预警系统和减灾策略提供了重要指导。