降雨在裂隙型冰水堆積體中的入滲過(guò)程

趙石力， 涂國(guó)祥， 鄭智明， 丁 昊

(1.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， 四川 成都 610059;2.廣東華隧建設(shè)集團(tuán)股份有限公司， 廣東 廣州 510000)

冰水堆積體廣泛分布于我國(guó)西南河谷地區(qū)，其形成時(shí)間較長(zhǎng)，是多期次河流作用的產(chǎn)物，具有密度高、天然含水率低、孔隙率低的特點(diǎn)，有多變的沉積特征和復(fù)雜的物質(zhì)組成，在降雨條件下容易誘發(fā)滑坡失穩(wěn)[1-2]，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此深入研究降雨在冰水堆積體中的入滲過(guò)程，對(duì)于滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及災(zāi)害防治工作的開(kāi)展具有重要意義。目前，許多學(xué)者針對(duì)降雨入滲所做的大量研究和試驗(yàn)表明雨水在土體中的入滲是一個(gè)非飽和的過(guò)程，但大多數(shù)研究集中在淺表層滑坡方面[3-4]，對(duì)于降雨誘發(fā)深厚層堆積體滑坡的研究還很欠缺。林鴻州等[5]通過(guò)分析降雨誘發(fā)土質(zhì)邊坡失穩(wěn)的模型試驗(yàn)，提出將降雨強(qiáng)度和累積雨量同時(shí)作為雨量預(yù)警基準(zhǔn)。杜婷婷等[6]針對(duì)黃土邊坡研究了不同因素組合影響下的邊坡土體侵蝕規(guī)律和演化機(jī)理。部分學(xué)者針對(duì)裂隙也進(jìn)行了嘗試性探索，如劉博等[7]對(duì)入滲條件下裂隙發(fā)育的黃土邊坡穩(wěn)定性的研究，指出了邊坡破壞的4個(gè)階段。姚海林等[8]利用線彈性力學(xué)理論研究了裂隙性對(duì)膨脹土超固結(jié)度和強(qiáng)度的影響，并考慮了裂隙對(duì)膨脹土邊坡穩(wěn)定性的影響。張維等[9]研究了裂隙發(fā)育位置及深度對(duì)膨脹土邊坡滲流及穩(wěn)定性的影響。陳善雄等[10]考慮了裂隙面及軟弱夾層等因素建立了膨脹土裂隙邊坡地質(zhì)模型，并分析了含裂隙膨脹土邊坡的穩(wěn)定性及其特征。辛明明等[11]通過(guò)對(duì)室內(nèi)降雨蒸發(fā)交替作用下膨脹土裂隙開(kāi)裂過(guò)程進(jìn)行模擬，研究了不同循環(huán)粗疏對(duì)裂隙的長(zhǎng)度、寬度、數(shù)量的影響。而這些研究主要著眼于對(duì)膨脹土和巖質(zhì)邊坡的分析，對(duì)冰水堆積體中裂隙如何影響降雨入滲過(guò)程研究甚少。為此，本文以流沙河流域某冰水堆積體為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)降雨試驗(yàn)，研究堆積體在降雨條件下因裂隙發(fā)育導(dǎo)致堆積體結(jié)構(gòu)不均勻性對(duì)降雨入滲過(guò)程中土體內(nèi)濕潤(rùn)鋒遷移規(guī)律的影響。同時(shí)，通過(guò)對(duì)體積含水率、基質(zhì)吸力、孔壓等數(shù)據(jù)的觀測(cè)分析，為今后降雨誘發(fā)覆蓋層斜坡失穩(wěn)機(jī)理提供理論支持和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 模型試驗(yàn)介紹

1.1 試驗(yàn)裝置

室內(nèi)降雨試驗(yàn)裝置主要包括模型箱、降雨模擬系統(tǒng)和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

(1) 模型箱。尺寸為1.5 m×0.9 m×1.2 m。由剛性框架焊接固定，側(cè)壁為透明有機(jī)玻璃，內(nèi)側(cè)角鋼固定，底板為0.6 cm厚高強(qiáng)度鋼板。模型箱各縫隙處用玻璃膠密封。有機(jī)板外壁畫(huà)有網(wǎng)格線(間距10 cm)，便于堆放土樣、填埋儀器和試驗(yàn)現(xiàn)象觀察。

(2) 降雨模擬系統(tǒng)。包括霧化噴頭，水管線，壓力計(jì)及流量表。降雨有效面積為1.35 m2，降雨強(qiáng)度設(shè)定范圍為10～30 mm/h ，實(shí)測(cè)為18.64 mm/h，降雨均勻度根據(jù)公式(1)計(jì)算得到，實(shí)測(cè)為80.08%。

(1)

(3) 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。主要包括體積含水率、基質(zhì)吸力、孔隙水壓力三種傳感器及相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其具體量測(cè)范圍及精度詳見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方案

為探究降雨在不同結(jié)構(gòu)堆積體中的入滲情況，本試驗(yàn)配制了2種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的堆積體土樣(幾何相似比為1∶240)來(lái)展開(kāi)室內(nèi)模型試驗(yàn)研究。試驗(yàn)用土取自漢源縣某冰水堆積體，土樣以灰?guī)r為主，顏色灰黃，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，屬于含細(xì)粒角礫土。其基本參數(shù)和顆粒級(jí)配曲線如表2及圖1所示。

表1 數(shù)據(jù)采集儀及傳感器

表2 試驗(yàn)用土的基本參數(shù)指標(biāo)

兩組模型分別為均質(zhì)型、裂隙發(fā)育型土樣。土坡全長(zhǎng)150 cm，坡頂高80 cm，長(zhǎng)60 cm；坡趾高50 cm，長(zhǎng)30 cm。均質(zhì)型土樣按照堆積體的正常顆粒組成配比；裂隙發(fā)育型中主體與均質(zhì)模型相同，裂隙由有機(jī)透水玻璃板隔離形成，位于坡頂20 cm和30 cm處，深度對(duì)應(yīng)為30和25 cm。兩組模型的土坡坡度均設(shè)置為23.2°。當(dāng)濕潤(rùn)鋒完全到達(dá)坡底且傳感器數(shù)值穩(wěn)定不變時(shí)試驗(yàn)終止。

圖1 試驗(yàn)用土的顆粒級(jí)配曲線

兩模型中各自埋設(shè)了6個(gè)含水率、4個(gè)孔壓和4個(gè)基質(zhì)吸力傳感器以監(jiān)測(cè)降雨過(guò)程中模型不同部位含水率、孔壓和基質(zhì)吸力的變化。

傳感器布置位置以裝置左上邊界為坐標(biāo)原點(diǎn)，坡頂，坡中，坡底儀器埋設(shè)坐標(biāo)分別為(10,10 cm)，(60,10 cm)；(10,40 cm)，(60,40 cm)；(10,60 cm)，(60,60 cm)。其中坡中位置只埋設(shè)含水率儀器，其他位置埋設(shè)三種儀器。試驗(yàn)分層夯實(shí)填筑的土坡完成圖如圖2所示，填筑完成的土坡四周抹有防水試劑以減小邊界效應(yīng)。

圖2 兩組試驗(yàn)分層夯實(shí)填筑的邊坡完成圖

2 結(jié)果與分析

2.1 均質(zhì)堆積體模型

2.1.1 體積含水率的變化 圖3為均質(zhì)堆積體體積含水率隨降雨歷時(shí)的變化。由圖3可知，降雨過(guò)程中，濕潤(rùn)鋒以均勻方式向下入滲。降雨歷時(shí)23.21 h后，濕潤(rùn)鋒到達(dá)淺層M1和M2位置，含水率分別升高至(18.3%，18.4%)后達(dá)到第1個(gè)峰值19.5%，隨后因降雨停止，兩測(cè)點(diǎn)含水率逐漸減小，曲線回落。降雨歷時(shí)30.45 h，濕潤(rùn)鋒到達(dá)中部M3，M4的位置，M3達(dá)11.8%，而M4則與M2以相同的變化趨勢(shì)較平穩(wěn)回落到10%左右。底部M5，M6依然無(wú)變化。第3天進(jìn)行第2階段降雨(距首次降雨歷時(shí)72 h)，M1—M4基本同時(shí)變化，(M1，M2)分別達(dá)到第2個(gè)峰值(20%，18%)，(M3,M4)達(dá)到(30%，12%)。而(M5，M6)在滯后4.8 h后因上覆土層雨水下滲補(bǔ)給才首次出現(xiàn)升高，到達(dá)峰值(46%，50%)，降雨停止后，M1—M4數(shù)值又再一次出現(xiàn)回落，M3降低為20%，而M5，M6基本保持不變。歷時(shí)第5 d，M1，M2含水率維持在15%附近波動(dòng)，由于坡頂無(wú)表層雨水補(bǔ)給且雨水發(fā)生下滲，含水率數(shù)值略有減小；而坡中M3,M4因接受坡頂上覆土層雨水下滲影響，數(shù)值迅速增大到48%和40%左右，坡底M5保持不變，M6減小。對(duì)比降雨前后可以發(fā)現(xiàn)，坡頂和坡中位置受降雨影響變化更為明顯，雨水的下滲直接引發(fā)測(cè)點(diǎn)數(shù)值的變化，下滲完成后數(shù)值減小明顯，而坡底只有在雨水完全下滲至土地底部時(shí)，其數(shù)值才增大，表現(xiàn)出一定的累積效應(yīng)。

圖3 均質(zhì)堆積體體積含水量變化曲線

2.1.2 基質(zhì)吸力的變化 均質(zhì)堆積體吸力變化曲線如圖4所示，各測(cè)點(diǎn)(S1，S2，S3，S4)吸力初始值范圍在91.9～98.7 kPa之內(nèi)。降雨后，坡頂(S1，S2)降低到最小值(9.7，18.3 kPa)歷時(shí)分別為10.28和12.38 h。而坡底位置S3則歷經(jīng)22.35 h降低到10.6 kPa。S4則經(jīng)過(guò)達(dá)48 h的過(guò)渡期后才出現(xiàn)降低，數(shù)值為12.7 kPa。當(dāng)降雨完全結(jié)束后，坡頂測(cè)點(diǎn)(S1，S2)最終達(dá)到9.7和13.6 kPa，而坡底測(cè)點(diǎn)(S3，S4)吸力值降低到各自的最小值，分別為10.0和11.3 kPa。試驗(yàn)結(jié)果表明，在降雨開(kāi)始后，基質(zhì)吸力并不會(huì)立即發(fā)生變化，當(dāng)濕潤(rùn)鋒緩慢向下遷移到達(dá)各測(cè)點(diǎn)時(shí)，基質(zhì)吸力才會(huì)開(kāi)始驟然減小，一旦降雨停止，基質(zhì)吸力會(huì)出現(xiàn)回升，同時(shí)坡頂和坡底變化不同，坡底測(cè)點(diǎn)會(huì)經(jīng)歷一個(gè)較為平緩的過(guò)渡期，尤以S4過(guò)渡期時(shí)間最長(zhǎng)，隨后才會(huì)出現(xiàn)降低。

圖4 均質(zhì)堆積體基質(zhì)吸力變化曲線

2.1.3 孔隙水壓力的變化 均質(zhì)堆積體孔壓變化如圖5所示。降雨開(kāi)始后，坡頂測(cè)點(diǎn)(P1，P2)早期基本趨于動(dòng)態(tài)變化，集中在0.1～0.3 kPa左右。降雨后第3 d，坡頂兩測(cè)點(diǎn)孔壓出現(xiàn)明顯升高，最高時(shí)刻(P1，P2)峰值可達(dá)(1.6，0.6 kPa)。降雨暫停后，孔壓出現(xiàn)首次降低，當(dāng)再次恢復(fù)降雨時(shí)，坡頂測(cè)點(diǎn)受雨水補(bǔ)給作用，孔壓升高到新峰值約1.8，0.7 kPa。而對(duì)于測(cè)點(diǎn)(P3，P4)來(lái)說(shuō)，其位置居于坡底，降雨過(guò)后因下滲緩慢，并沒(méi)有明顯的變化，直到兩輪降雨后坡底才首次出現(xiàn)增大，其孔壓數(shù)值為(1.0，1.3 kPa)，達(dá)峰值后進(jìn)入過(guò)渡期，下滲變緩，數(shù)值變化平穩(wěn)，時(shí)長(zhǎng)約1 d。當(dāng)達(dá)到第5 d時(shí)，坡底測(cè)點(diǎn)數(shù)值迅速增加，達(dá)到本次試驗(yàn)的最大值4.5和4.3 kPa，隨著整個(gè)降雨過(guò)程的結(jié)束，后續(xù)階段因雨水下滲數(shù)值還會(huì)有所降低，最終到4.1和3.7 kPa時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2.1.4 均質(zhì)型濕潤(rùn)鋒形態(tài)的變化 由圖6可以看出，均質(zhì)堆積體歷時(shí)119.35 h完全滲透到裝置底部。降雨過(guò)程中，歷時(shí)23.18 h坡表發(fā)生浸潤(rùn)且雨水完全入滲，坡頂與坡腳之間各部分差異不大，其濕潤(rùn)峰形態(tài)大致與坡面平行，下滲深度約10 cm；當(dāng)歷時(shí)53.70 h后，入滲基本到達(dá)中部，下滲速率相對(duì)變緩，入滲深度達(dá)30 cm，濕潤(rùn)鋒形態(tài)則無(wú)太大變化；歷時(shí)78.25 h后，濕潤(rùn)鋒到達(dá)坡體中下部位，入滲速率減慢且整個(gè)入滲過(guò)程進(jìn)入穩(wěn)定階段，此時(shí)濕潤(rùn)鋒形態(tài)差異變得較為明顯，為近似的下凹圓弧，中部下凹曲率更大，兩端入滲較為緩慢，坡上位置下滲速度較坡頂和坡腳更為快速，入滲深度最大達(dá)50 cm；當(dāng)濕潤(rùn)鋒接近土體底部時(shí)，濕潤(rùn)鋒鋒面近似平行于裝置底面，降雨歷時(shí)117.30 h，入滲基本達(dá)到飽和入滲階段，此階段土體含水量達(dá)到飽和，其數(shù)值達(dá)峰值后趨于穩(wěn)定，且坡腳處逐漸產(chǎn)生積水。

圖5 均質(zhì)堆積體孔隙水壓力變化曲線

2.2 裂縫發(fā)育堆積體模型

2.2.1 體積含水率的變化 圖7為裂縫發(fā)育堆積體的土體含水量變化曲線圖。降雨8 h后，各測(cè)點(diǎn)含水量均開(kāi)始響應(yīng)并急劇增加，變化趨勢(shì)大致相同，隨后雨水下滲，各測(cè)點(diǎn)(M2和M5外)含水量出現(xiàn)下降，數(shù)值波動(dòng)逐漸趨于穩(wěn)定。在此階段內(nèi)，位于同一水平位置的M1,M2測(cè)點(diǎn)變化略有不同，M1由初始的含水量5%增加到17.8%，而M2滯后約12 min后才發(fā)生變化，所達(dá)到的峰值12.4%略小于M1點(diǎn)，并且后續(xù)數(shù)值也不會(huì)減小。當(dāng)?shù)?次降雨時(shí)，各測(cè)點(diǎn)的含水量再次發(fā)生波動(dòng)，整體呈增加趨勢(shì)，(M3，M4)降雨后含水量穩(wěn)定在(15%，21%)，而以M5增長(zhǎng)幅度達(dá)到最大，從13%增長(zhǎng)到42%，M6變化幅度次之，由20.7%增加到28.3%，到達(dá)峰值的時(shí)間比M5略有滯后，滯后時(shí)間大約為6.8 h，之后一直穩(wěn)定在峰值水平上，其他測(cè)點(diǎn)變化不大。分析認(rèn)為這是由于M5測(cè)點(diǎn)位置位于裂縫底部，雨水在裂縫附近產(chǎn)生富集，導(dǎo)致下滲更為迅速，同時(shí)雨量也更大，相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的雨量更多，這也與坡上M1早于M2發(fā)生變化且含水量大于M2的情況相吻合。

2.2.2 基質(zhì)吸力的變化 圖8為裂縫發(fā)育型堆積體基質(zhì)吸力隨降雨歷時(shí)的曲線變化圖。各測(cè)點(diǎn)吸力初始值在93～98 kPa之間。當(dāng)降雨開(kāi)始后，吸力值都出現(xiàn)不同程度的減小，S1由初始值96 kPa降低到最小值10 kPa。同S1相比，S2經(jīng)歷了一段過(guò)渡期，S2降低到83 kPa后經(jīng)過(guò)一個(gè)為期約6.4 h的平穩(wěn)變化期才降低到16 kPa，最后趨于穩(wěn)定。當(dāng)濕潤(rùn)鋒入滲到達(dá)(S3，S4)時(shí)，S4與S2的變化趨勢(shì)大致相同，也是經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡期后才再一次減小為9 kPa，過(guò)渡期長(zhǎng)達(dá)23.72 h左右，S3則直接降低到最小值9 kPa，之后波動(dòng)不大。

圖6 均質(zhì)堆積體濕潤(rùn)鋒形態(tài)變化

圖7 裂縫型堆積體體積含水量變化曲線

圖8 裂縫發(fā)育堆積體基質(zhì)吸力變化曲線

2.2.3 孔隙水壓力的變化 圖9為裂縫模型的孔壓變化曲線圖。

從圖9可以看出，(P1，P2)曲線變化趨勢(shì)不大，總體在0.5 kPa的范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)，降雨后，坡頂測(cè)點(diǎn)孔壓峰值最大可達(dá)0.73 kPa，之后降雨歷程中始終無(wú)法超越這一峰值，推測(cè)可能是雨水經(jīng)裂隙直接產(chǎn)生下滲，沒(méi)有途經(jīng)傳感器埋設(shè)位置。而裂隙處與坡腳處的底部孔隙水壓力(P3，P4)曲線變化趨勢(shì)相似，隨著降雨的進(jìn)行都表現(xiàn)出隨時(shí)間呈階梯式累積增大的特點(diǎn)，增大效果在第4天以后越發(fā)明顯，最終分別達(dá)到四組測(cè)量值中的最大值，為2.6和2.0 kPa，明顯高于坡頂測(cè)點(diǎn)(P1，P2)。而同一時(shí)刻裂隙底部的孔壓P3總是大于坡腳底部的孔壓P4，超出約0.5 kPa，且在接近第四天左右裂隙底部的孔壓P3出現(xiàn)突變?cè)龃螅^坡腳處底部的孔壓增大趨勢(shì)有所區(qū)別。分析認(rèn)為降雨后雨水向裂隙中匯流，入滲流速大于濕潤(rùn)鋒出滲流速使雨水在裂縫部位產(chǎn)生大量積聚，積聚的雨水大部分在重力作用下隨著裂隙向土體底部滲流，少部分雨水在裂縫底端與土體交界面處向四周擴(kuò)散，從而使裂縫處的測(cè)點(diǎn)均形成高孔壓，同時(shí)刻高于其他位置的孔壓記錄值。

圖9 裂縫發(fā)育堆積體孔壓變化曲線

2.2.4 裂隙發(fā)育型濕潤(rùn)鋒的變化 裂隙發(fā)育型堆積體歷時(shí)93.62 h完全滲透到裝置底部。降雨后，坡表及裂縫表層逐漸浸潤(rùn)，濕潤(rùn)鋒變化情況與均質(zhì)堆積體的變化情況相似。土體表面完全濕潤(rùn)后，雨水逐漸聚積產(chǎn)生入滲，入滲過(guò)程中測(cè)點(diǎn)在濕潤(rùn)鋒到達(dá)后依次響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間著埋深的增加而加大。當(dāng)歷時(shí)54.28 h，濕潤(rùn)鋒到達(dá)中部55 cm處，裂縫兩側(cè)入滲情況出現(xiàn)差異(如圖10所示)，裂縫左側(cè)入滲明顯變緩，入滲深度基本維持在10 cm位置，而由于土體的滲透系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)

小于裂隙的，經(jīng)裂隙流下來(lái)的雨水不能及時(shí)下滲從而積聚在兩條裂隙底部，形成高孔壓狀態(tài)的橢圓形暫態(tài)飽和區(qū)。隨著濕潤(rùn)鋒繼續(xù)向下遷移，裂隙末端的暫態(tài)飽和區(qū)逐漸擴(kuò)散，與經(jīng)坡表下滲下來(lái)的濕潤(rùn)鋒連成一體，整個(gè)濕潤(rùn)鋒面呈現(xiàn)為漏斗形下滲。當(dāng)歷時(shí)76.47 h，坡體兩端的濕潤(rùn)峰任然維持在淺表層，而坡上位置濕潤(rùn)鋒下滲到達(dá)70 cm處時(shí)上下出現(xiàn)連通，濕潤(rùn)鋒變?yōu)槟_杯狀，因底板不透水，下滲下來(lái)的雨水積聚在底部并向兩側(cè)水平側(cè)滲，之后下滲與側(cè)滲同時(shí)進(jìn)行(圖10)。當(dāng)歷時(shí)88.72 h，濕潤(rùn)鋒觸底濕潤(rùn)，水平側(cè)滲到達(dá)邊界，坡體兩側(cè)中部位置出現(xiàn)入滲盲區(qū)，而坡體兩側(cè)濕潤(rùn)鋒形態(tài)的改變推測(cè)是因?yàn)榈撞客馏w壓實(shí)不夠緊密，顆粒之間存在局部空隙，使下滲的雨水從架空部位溢出。當(dāng)歷時(shí)達(dá)到93.62 h，入滲完成，整個(gè)模型完全濕潤(rùn)。該組試驗(yàn)中，雨水經(jīng)透水能力強(qiáng)的裂縫下滲進(jìn)入土體深部，裂隙作為下滲的優(yōu)勢(shì)通道，使得濕潤(rùn)鋒的遷移能力加強(qiáng)，同期時(shí)間內(nèi)能夠更快速的到達(dá)土體底部。濕潤(rùn)鋒面在該區(qū)域?qū)a(chǎn)生強(qiáng)烈下凹，形成圓弧形滲透“漏斗”，同時(shí)積聚在裂隙上的水分通過(guò)孔隙逐漸向土體周?chē)鷶U(kuò)散，這也加快了裂縫附近區(qū)域濕潤(rùn)鋒的下移速度。

圖10 裂縫發(fā)育堆積體濕潤(rùn)鋒形態(tài)變化

3 討 論

降雨可誘發(fā)斜坡覆蓋層產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，但是除了是少數(shù)架空明顯、整體透水能力強(qiáng)的堆積體外，雨水要進(jìn)入深厚堆積體的深部，往往還與堆積體結(jié)構(gòu)特征相關(guān)。而堆積體局部發(fā)育的裂縫不僅會(huì)降低土體的抗剪強(qiáng)度，還會(huì)構(gòu)成雨水入滲的優(yōu)勢(shì)通道，使土體的滲透性加強(qiáng)。

3.1 裂隙對(duì)入滲過(guò)程的影響

裂隙模型試驗(yàn)中，裂隙構(gòu)成雨水進(jìn)入土體深部的優(yōu)勢(shì)通道，該區(qū)域內(nèi)儀器的響應(yīng)時(shí)間較早，濕潤(rùn)鋒觸底時(shí)間大大縮短。根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中3種傳感器的變化情況及濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移規(guī)律大致將裂隙模型入滲過(guò)程分為四個(gè)階段：

3.1.1 完全入滲階段 降雨初期土體含水率低，雨水浸入表層土體后迅速潤(rùn)濕，濕潤(rùn)鋒向下遷移速率較快，各部位入滲深度大體一致但入滲深度尚淺，雨水下滲引發(fā)含水率和孔壓增大，基質(zhì)吸力減小，整個(gè)濕潤(rùn)鋒面與坡面平行。

3.1.2 裂隙局部強(qiáng)烈下滲階段 當(dāng)雨水持續(xù)性下滲，裂隙區(qū)域內(nèi)雨水產(chǎn)生匯集并在裂隙底部形成暫態(tài)飽和區(qū)，飽和區(qū)內(nèi)孔壓值高于同期其他位置而形成壓力滲透，促使雨水下滲程度更為強(qiáng)烈，縮短了下滲時(shí)間，裂隙底部入滲深度加大，相比于均質(zhì)模型，濕潤(rùn)鋒到達(dá)同期坡體中部位置的時(shí)間縮短約27.53 h。飽和區(qū)形成的根本原因在于坡體雨水入滲流速大于濕潤(rùn)鋒出滲流速，從而產(chǎn)生局部積聚。

3.1.3 補(bǔ)償加速入滲階段 裂隙底部形成暫態(tài)飽和區(qū)后，加速了雨水的有壓入滲，濕潤(rùn)鋒在上部雨水補(bǔ)給作用下向下遷移力度加大，促使暫態(tài)飽和區(qū)向堆積體深部繼續(xù)擴(kuò)展，飽和區(qū)內(nèi)雨水積聚引起更大區(qū)域的擴(kuò)散和土體逐漸飽和。裂隙的匯水作用，增大了裂隙底部的孔壓值，使得孔壓值高于同一時(shí)刻其他位置。

3.1.4 水平側(cè)滲階段 因裝置底板為不透水層，雨水補(bǔ)給入滲使?jié)駶?rùn)鋒觸底后，積聚于底部的雨水只能向模型箱兩側(cè)滲透，致使坡體底部雖滲透至飽和，但坡體兩側(cè)中部位置仍有未曾潤(rùn)濕的干燥區(qū)域。再者，裂隙區(qū)域內(nèi)經(jīng)過(guò)補(bǔ)給入滲階段后,濕潤(rùn)鋒的下滲速度較兩端部位置更快，在其先期觸底后于坡體中部位置兩端形成干燥的阻隔區(qū)域，阻隔區(qū)域存在時(shí)間不長(zhǎng)，在上部滲流補(bǔ)給作用下逐漸縮小，最終消失坡體完全浸潤(rùn)。

4 結(jié) 論

(1) 均質(zhì)模型中濕潤(rùn)峰均勻下滲，鋒面達(dá)測(cè)點(diǎn)后引發(fā)孔壓及含水率減小和基質(zhì)吸力增加；坡頂受降雨影響變化明顯，而坡底變化具有累積效應(yīng)。

(2) 裂隙構(gòu)成雨水入滲的優(yōu)勢(shì)通道，其底部會(huì)形成暫態(tài)飽和區(qū)，濕潤(rùn)鋒面在該區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈下凹形成滲透“漏斗”，促使?jié)駶?rùn)鋒在該區(qū)域先期觸底。

(3) 降雨入滲過(guò)程為： ①均質(zhì)型：完全入滲→入滲放緩→穩(wěn)定入滲→飽和入滲； ②裂隙發(fā)育型：完全入滲→局部強(qiáng)烈下滲→補(bǔ)償加速下滲→水平側(cè)滲。