據廣東梅州大埔縣委宣傳部消息，5月1日凌晨2時10分許，梅大高速往福建方向K11+ 900m附近發生高速公路路面塌陷事故。截至5月2日下午2時，塌方災害已造成48人死亡，另有3人的DNA在進一步比對確認，30人受傷（無生命危險）[1]。

圖 1（圖片來源于“央視新聞”）

一、降雨是路基邊坡失穩重要誘因

在山區，高速公路往往依山而建，在坡度較大的地方，基于因地制宜原則，半挖半填路基被廣泛應用。而路基塌方是半挖半填路基的典型病害之一。高速路基塌方災害屬于巖土工程中常見的邊坡失穩現象，又稱滑坡災害。在具有潛在滑坡風險的地勢、地質條件下, 降雨是山體滑坡發生的主要激發條件之一，降雨引起的滑坡約占滑坡總數的70%[2]。

圖 2（圖片來源于“央視新聞”）

據梅州市委副書記、市長王暉在梅大高速茶陽路段塌方救援新聞發布會上透露，4月以來，梅州出現多輪強降水，全市平均累積雨量為621.7毫米，較常年同期偏多2.49倍。特別是4月1日至4月30日，塌方路段所在的大埔縣降雨量628.2毫米，比常年平均228.4毫米多2.75倍，為有氣象記錄以來4月歷史最多降水量（1980年419.5毫米）。4月30日20時，大埔縣氣象臺發布天氣預告稱，4月30日08時到20時，大埔縣普降大雨。根據氣象資料統計，全縣平均面雨量36.4毫米，最大降水量為49.8毫米（梅龍高速茶陽服務區）[3]。由此可見，此次的塌方災害發生前，災害發生區域也出現了顯著的降雨現象。

同樣是梅大高速，在一年前也發生過類似的塌方災害。根據南方日報的報道，2023年4月1日，受持續強降雨影響，梅大高速往大埔方向K55+690處的高陡邊坡也曾在暴雨狀態下發生崩塌性塌方。當時，受持續強降雨影響，該路段發生邊坡崩塌自然災害，造成該路段雙向交通中斷，所幸無人員傷亡[4]。

那么降雨為什么會導致邊坡失穩現象的發生？

降雨強度是邊坡失穩發生的關鍵因素。當降雨強度小于邊坡土體滲透速度時, 雨水很容易滲流到土體深部直接補給地下水，邊坡處于穩定狀態。當降雨強度大于邊坡土體速度時, 一方面淺層土體迅速達到暫態飽和，坡面形成地表徑流，對坡面造成沖刷；另一方面雨水滲透到內部，土體的含水量不斷增大，引起邊坡滲流場的變化，并產生一定的滲流力，同時作用在土體上的動水荷載和靜水荷載也增大，土體抗剪強度降低，使邊坡的穩定性降低，甚至導致邊坡產生滑動破壞。

實際工程中，邊坡一般為非飽和土體邊坡。基于非飽和土土力學理論，降雨影響邊坡穩定性及誘發邊坡失穩的機理主要有以下四個方面[5]：

（1）雨水入滲引起基質吸力降低。非飽和土內的吸力會因外界入滲和蒸發的作用而重新分布。降雨入滲使邊坡非飽和帶土體的吸力降低，產生暫態飽和，土體達到塑性狀態，有效凝聚力和有效內摩擦角大幅下降。降雨強度愈均勻，持續時間愈長，邊坡穩定性安全系數愈低，這是造成突發性滑坡的根本原因。

圖 3 降雨導致非飽和土基質吸力的變化

（2）雨水導致邊坡土體軟化：降雨后，地下水位升高，水力坡度增大，造成滲透壓力的改變， 同時土體浸濕軟化（強度軟化和應變軟化），導致邊坡穩定性降低。

（3）地下水位的上升。一方面地下水滲流過程對土顆粒施加壓力，同時可使粒間易溶的膠結物流失，使顆粒間的粘聚力和內摩擦系數降低。另一方面，坡體的動水壓力和靜水壓力增大，在基巖風化面或隔水的各種黏土層處形成軟弱滑動面，促使和加速滑坡體的滑動。而對于砂土，水位上升導致的孔隙水壓力的突然增大，有可能引起土體的液化。這都會使邊坡穩定性大幅降低。

（4）降雨對邊坡坡面沖蝕。當降雨強度大于入滲強度時，坡面會產生下流水力沖刷。沖蝕導致邊坡失穩的機理為：濺蝕—面蝕—細溝沖蝕—淺溝沖蝕—崩塌—滑坡。降雨及其形成的坡面流是沖蝕的動力來源。

圖 4 人工排土邊坡水力沖刷

二、降雨造成邊坡失穩的有限元仿真

剛體極限平衡法是工程中應用最早，計算理論體系最為完備的分析方法。進入 21 世紀以來，計算機技術的迅猛發展推動了以有限元法為代表的邊坡數值計算方法的快速發展。降雨對邊坡穩定的影響研究主要可以從邊坡內部滲流場分布規律和邊坡整體穩定性兩方面開展。以下以某邊坡為例，通過基于有限元的極限平衡法，對降雨情況下的邊坡穩定性進行分析。

首先需根據原始工程資料，建立有限元分析模型，并劃分有限元網格和設置邊界條件。邊坡人工填土和地基土的材料參數取值如表1。邊坡滲流計算邊界約束條件可設置為：垂直邊界面為固定水頭邊界，底面為不透水邊界；上表面穩定計算中為自由面，降雨滲流計算中為流量邊界，根據氣象資料降雨入滲速率取為4.3×10-6m/s。

表1 材料參數

圖 5 有限元網格

自然工況下，邊坡內部呈現明顯的飽和區與非飽和區，自由水面基本為地表以下，地下水沿邊坡底部滲流。邊坡所處地基大部分處于飽和狀態；邊坡內部則大部分處于非飽和狀態。

圖 6 穩態孔隙水壓力云圖

降雨條件下，首先在坡腳出現暫態飽和區，隨之降雨進行暫態飽和區沿坡面線附近區域不斷擴展、延伸直至形成連續貫通飽和帶。降雨工況后，形成坡面暫態飽和區，降雨對坡面滲流場影響較大。

降雨5d

降雨7d 

降雨10d

圖 7  降雨工況排土場孔隙水壓力隨時間變化云圖（單位：kPa）

對剖面整體穩定性進行分析，結果如圖 8~圖 9所示，計算得到自然工況、降雨工況邊坡穩定最小安全系數分別為1.426、1.279。可以看出，降雨引起邊坡的最小安全系數顯著減低。

圖 8 自然工況下最危險滑動面

圖 9 降雨工況下最危險滑動面

三、歷史邊坡失穩事故回顧

總結以往事故調查，邊坡失穩災害發生的成因主要分為降雨、地震和人為不當開發三類。

強降雨是大部分路基邊坡失穩的直接原因。例如2022年5月，重慶多地遭遇強降雨，暴雨致渝北轄區的319國道張關路段發生多處塌方[6]；2022年10月，因持續降雨，陜西安康多處出現山體垮塌邊坡失穩，造成交通中斷[7]。

地震也是引起邊坡失穩的直接原因。例如，2022年9月5日12時52分在四川甘孜州瀘定縣（北緯29.59度，東經102.08度）發生6.8級地震。地震造成公路172處受損，主要為邊坡垮塌、高位滑坡[8]。

而有些邊坡失穩事故則為人為的不當開發，例如：2022年1月3日18時55分許，貴州省畢節市金海湖新區歸化街道辦事處香田村在建的畢節市第一人民醫院分院培訓綜合樓邊坡支護工程在施工過程中，突然發生山體滑坡，最終造成14名施工作業人員死亡、3人受傷。后調查組通過查看附近氣象站和地震臺網的數據信息，排除了降雨、地下水或地震導致滑坡的可能。事故調查報告顯示，這起滑坡事故與降水、地下水及地震等因素均無關，事故發生的直接原因為施工方邊坡開挖改變了斜坡的地表形態和應力分布，降低了山體抗滑力，導致坡體失穩，形成滑坡[9]。

圖 10 2022年1月4日凌晨，搜救人員在山體滑坡現場展開搜救

四、淺談路基邊坡風險管控新途徑

工程中常采用加固支護結構、改善排水系統、植被覆土復墾等技術措施降低滑坡可能性。

隨著數字化技術的發展，建立以地面雷達和衛星遙感技術等現代化監測技術為觸角、以數值科學計算為內核的路基邊坡災害綜合預警與決策系統，是當前邊坡災害防控的主要方法。將地質災害頻發區域預警系統與應急突發事件信息發布平臺、地圖導航移動使用端等多層次接口打通，幫助公眾對險情做出快速反應，指導應急管理部門進行科學決策和資源調配，是一種避免因高陡邊坡路基突然塌方而引起重大人員傷亡的新途徑，需要多方共同探索和努力。

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參考資料：

[1] 微信公眾號，央視網，《梅大高速塌方現場，路過的他救出6人！最小的3歲》

[2] 中國氣象局官網，《雨季警惕滑坡》

[3] 微信公眾號，廣東應急管理，《發布會現場默哀！梅大高速塌方災害已致48人死亡》

[4] 搜狐網，南都記者，《梅龍高速往大埔方向一路段邊坡因暴雨出現險情！交通管制3天》

[5] 李峰,郭院成.降雨入滲對邊坡穩定性作用機理分析[J].人民黃河,2007,(06):44-45+48.

[6] 光明網官網《重慶入汛以來最強降雨致319國道塌方 未來仍需警惕地質災害》

[7] 環球網，《預警！降雨持續！陜西安康部分地方出現山體垮塌，交通受阻！》

[8] 北京日報，《交通部：因地震受損公路172處，主要為邊坡垮塌、高位滑坡》

[9] 澎湃新聞，《貴州公布畢節14死山體滑坡事故調查報告：事故前安全員要求撤離未果》