降雨導致淺層滑坡：以模式為機制的案例研究:義大利北部為例

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1 降雨導致淺層滑坡：以模式為機制的案例研究:義大利北部為例
Rainfall-induced shallow landslides: a model for the triggering mechanism of some case studies in Northern Italy Landslides (2009) 6:241–251 Lorella Montrasio . Roberto Valentino . Gian Luca Losi 授課老師:林昭遠老師 學號: 報告人:蕭仲富

2 前言 使用模式調查淺層滑坡，評估降雨對潛在不穩定斜坡的安全係數，根據幾何特徵斜坡的斜坡發展、岩土特性和土壤強度參數，模式可以評估斜坡的安全性;該模式是基於極限平衡方法並考慮到地下滲水與季節性降雨，該模式應用最近發生在義大利北部地區的歷史個案。

3 研究地點 地區 切里亞納(Ceriana) 站號 11_00CER 降雨特性 地區70%的 降雨量 土壤層 2m 特點 氣候溫和 地質 砂地
此為研究區域位置 圖。 2 A至C地理定位的抽樣地點在意大利北部地區 第一項研究區位於西北部地區托斯卡納（圖2b）的。該地區位於格龍德Esterne的Apuan阿爾卑斯山盆地。當地形態的特點是陡峭的山坡和相對狹窄的山谷，其高度為海拔之間163米（山“Pontestazzemese”）和一千八百五十九米a.s.l. （山“巴尼亞德拉克羅齊”）。平均坡度的山坡約31 ° -45 °，方向是普遍對南（詹內基尼和波基尼2003年）。該水道流充分流動的特點，在春季和秋季，甚至在案件的深度相對有限的降雨 。從地質角度來看，該地區的包括主要由結構Apuan“核蛋白Metamorfico”，在“Scaglie Tettoniche Metamorfiche”複雜和“法爾達托斯卡納”。土壤出現薄（ 米），特點是良好的晶粒尺寸和排序常常感到不安侵蝕和坡積土。孔隙率是普遍溫和。集水區大多為森林所覆蓋植被和灌木種植。更全面的描述，是該地區所報告的達馬托阿萬齊等。 （2003年）。 在1996年6月19日，在韋西利亞地區，雨量水深高達474毫米的記錄在時間只有12小時（達馬托阿萬齊等人。2004年）。這個特殊的氣象活動，在城鎮的卡多佐和Fornovolasco，挑起觸發機制的數以百計的第一代滑坡，其中大部分可以被定義為土壤滑動泥石流。這些滑坡運動主要影響淺層土壤組成的片岩，砂岩，倒臥在基岩，這更加不透水，有助於更迅速飽和的淺層，因此，其不穩定性（達馬托阿萬齊等。2004年）。 切里亞納（利古里亞）2000年11月23日 在西部，利古里亞（圖2b）的，與10月中旬和2000年11月23日，降雨降水量達1米（相當於70％的年平均降水量在該地區），其中180毫米的24小時降至11月23日2000年（古澤蒂等。2004年）。 在此期間，數以千計的土壤單被觸發（滑坡的總面積大約為0.4平方公里），使許多道路，私人住宅和農田（古澤蒂等。2004年）。 不穩定的現象影響，部分斜坡的荒地立即於市區。該地區的切里亞納位於海拔海拔的369米其特點是普遍溫和的氣候，溫度範圍為4 ° C至+26 ° C的從地質角度來看，該地區主要是在聖雷莫股，特別是在頂層部分复理石西方利古里亞，其特點是存在的“Arenarie迪博爾迪蓋拉”形成（Guallini 2004年）。潛在的不穩定的淺土，平均厚度2米，可以被認為主要是沙地。在pluviometric數據用於收集穩定性分析，從四個雨量計站周邊地區（皮尼亞，聖雷莫，Ventimiglia的，並因佩里亞）順利進行，數據的差異，由於地形的領土 格納諾（莫代內塞亞平寧） 在過去幾年中，在毫無爭議的明星亞平寧（圖2C型），一些淺有山泥傾瀉的報告，結合特別強烈春季和秋季暴雨（4月和2005年12月）或雨季後立即迅速融化的現象的雪（2004年5月）。該地區位於意大利北部，中部部分EmiliaRomagna亞平寧，相鄰，南面的托斯卡納，與右側的塞基亞河，包括流域的德拉戈流，整個帕納羅流域。 因此，領土包括整個南部地區的省摩德納。從地質角度來看，該研究領域的特點是存在下列結構單元：托斯卡納股，利古里亞和分利古里亞單位，外延，利古里亞序列和海洋單位的亞平寧保證金，這是典型的地區亞平寧山脈之間的波河平原。滑坡事件引發了山腳地區，海拔300至海拔700米與斜坡之間，平均20 °和38 °，在第四紀大陸存款是廣泛存在。在這裡，氣候是半大陸，特點是寒冷的冬天頻繁 降雪，溫暖的夏天和秋季和春季多雨。 雖然大部分地區的分析，特別是高海拔，是大森林覆蓋的地區，橡木，和板栗樹，土地用途主要是農業和正是在這些領域的土壤單被觸發

4 片岩與砂岩於基岩上，使其成為迅速飽和的淺層
研究地點 地區 韋西利亞 (versilia) 站號 6_96VER 地形 陡峭的山坡和相對的峽谷 平均坡度 31-45 植生狀況 植生良好、灌木覆蓋 孔隙率 約40% 地質 片岩與砂岩於基岩上，使其成為迅速飽和的淺層 土地利用 農業和房舍 特點 良好的級配及崩積土 此為研究區域位置 圖。 2 A至C地理定位的抽樣地點在意大利北部地區 第一項研究區位於西北部地區托斯卡納（圖2b）的。該地區位於格龍德Esterne的Apuan阿爾卑斯山盆地。當地形態的特點是陡峭的山坡和相對狹窄的山谷，其高度為海拔之間163米（山“Pontestazzemese”）和一千八百五十九米a.s.l. （山“巴尼亞德拉克羅齊”）。平均坡度的山坡約31 ° -45 °，方向是普遍對南（詹內基尼和波基尼2003年）。該水道流充分流動的特點，在春季和秋季，甚至在案件的深度相對有限的降雨 。從地質角度來看，該地區的包括主要由結構Apuan“核蛋白Metamorfico”，在“Scaglie Tettoniche Metamorfiche”複雜和“法爾達托斯卡納”。土壤出現薄（ 米），特點是良好的晶粒尺寸和排序常常感到不安侵蝕和坡積土。孔隙率是普遍溫和。集水區大多為森林所覆蓋植被和灌木種植。更全面的描述，是該地區所報告的達馬托阿萬齊等。 （2003年）。 在1996年6月19日，在韋西利亞地區，雨量水深高達474毫米的記錄在時間只有12小時（達馬托阿萬齊等人。2004年）。這個特殊的氣象活動，在城鎮的卡多佐和Fornovolasco，挑起觸發機制的數以百計的第一代滑坡，其中大部分可以被定義為土壤滑動泥石流。這些滑坡運動主要影響淺層土壤組成的片岩，砂岩，倒臥在基岩，這更加不透水，有助於更迅速飽和的淺層，因此，其不穩定性（達馬托阿萬齊等。2004年）。 切里亞納（利古里亞）2000年11月23日 在西部，利古里亞（圖2b）的，與10月中旬和2000年11月23日，降雨降水量達1米（相當於70％的年平均降水量在該地區），其中180毫米的24小時降至11月23日2000年（古澤蒂等。2004年）。 在此期間，數以千計的土壤單被觸發（滑坡的總面積大約為0.4平方公里），使許多道路，私人住宅和農田（古澤蒂等。2004年）。 不穩定的現象影響，部分斜坡的荒地立即於市區。該地區的切里亞納位於海拔海拔的369米其特點是普遍溫和的氣候，溫度範圍為4 ° C至+26 ° C的從地質角度來看，該地區主要是在聖雷莫股，特別是在頂層部分复理石西方利古里亞，其特點是存在的“Arenarie迪博爾迪蓋拉”形成（Guallini 2004年）。潛在的不穩定的淺土，平均厚度2米，可以被認為主要是沙地。在pluviometric數據用於收集穩定性分析，從四個雨量計站周邊地區（皮尼亞，聖雷莫，Ventimiglia的，並因佩里亞）順利進行，數據的差異，由於地形的領土 格納諾（莫代內塞亞平寧） 在過去幾年中，在毫無爭議的明星亞平寧（圖2C型），一些淺有山泥傾瀉的報告，結合特別強烈春季和秋季暴雨（4月和2005年12月）或雨季後立即迅速融化的現象的雪（2004年5月）。該地區位於意大利北部，中部部分EmiliaRomagna亞平寧，相鄰，南面的托斯卡納，與右側的塞基亞河，包括流域的德拉戈流，整個帕納羅流域。 因此，領土包括整個南部地區的省摩德納。從地質角度來看，該研究領域的特點是存在下列結構單元：托斯卡納股，利古里亞和分利古里亞單位，外延，利古里亞序列和海洋單位的亞平寧保證金，這是典型的地區亞平寧山脈之間的波河平原。滑坡事件引發了山腳地區，海拔300至海拔700米與斜坡之間，平均20 °和38 °，在第四紀大陸存款是廣泛存在。在這裡，氣候是半大陸，特點是寒冷的冬天頻繁 降雪，溫暖的夏天和秋季和春季多雨。 雖然大部分地區的分析，特別是高海拔，是大森林覆蓋的地區，橡木，和板栗樹，土地用途主要是農業和正是在這些領域的土壤單被觸發

5 研究地點 地區 莫代內 (Modena) 平均坡度 20-38 植生狀況 森林 氣候特性 冬天頻繁降雪，秋季春季多雨 土地利用 農業用途
此為研究區域位置 圖。 2 A至C地理定位的抽樣地點在意大利北部地區 第一項研究區位於西北部地區托斯卡納（圖2b）的。該地區位於格龍德Esterne的Apuan阿爾卑斯山盆地。當地形態的特點是陡峭的山坡和相對狹窄的山谷，其高度為海拔之間163米（山“Pontestazzemese”）和一千八百五十九米a.s.l. （山“巴尼亞德拉克羅齊”）。平均坡度的山坡約31 ° -45 °，方向是普遍對南（詹內基尼和波基尼2003年）。該水道流充分流動的特點，在春季和秋季，甚至在案件的深度相對有限的降雨 。從地質角度來看，該地區的包括主要由結構Apuan“核蛋白Metamorfico”，在“Scaglie Tettoniche Metamorfiche”複雜和“法爾達托斯卡納”。土壤出現薄（ 米），特點是良好的晶粒尺寸和排序常常感到不安侵蝕和坡積土。孔隙率是普遍溫和。集水區大多為森林所覆蓋植被和灌木種植。更全面的描述，是該地區所報告的達馬托阿萬齊等。 （2003年）。 在1996年6月19日，在韋西利亞地區，雨量水深高達474毫米的記錄在時間只有12小時（達馬托阿萬齊等人。2004年）。這個特殊的氣象活動，在城鎮的卡多佐和Fornovolasco，挑起觸發機制的數以百計的第一代滑坡，其中大部分可以被定義為土壤滑動泥石流。這些滑坡運動主要影響淺層土壤組成的片岩，砂岩，倒臥在基岩，這更加不透水，有助於更迅速飽和的淺層，因此，其不穩定性（達馬托阿萬齊等。2004年）。 切里亞納（利古里亞）2000年11月23日 在西部，利古里亞（圖2b）的，與10月中旬和2000年11月23日，降雨降水量達1米（相當於70％的年平均降水量在該地區），其中180毫米的24小時降至11月23日2000年（古澤蒂等。2004年）。 在此期間，數以千計的土壤單被觸發（滑坡的總面積大約為0.4平方公里），使許多道路，私人住宅和農田（古澤蒂等。2004年）。 不穩定的現象影響，部分斜坡的荒地立即於市區。該地區的切里亞納位於海拔海拔的369米其特點是普遍溫和的氣候，溫度範圍為4 ° C至+26 ° C的從地質角度來看，該地區主要是在聖雷莫股，特別是在頂層部分复理石西方利古里亞，其特點是存在的“Arenarie迪博爾迪蓋拉”形成（Guallini 2004年）。潛在的不穩定的淺土，平均厚度2米，可以被認為主要是沙地。在pluviometric數據用於收集穩定性分析，從四個雨量計站周邊地區（皮尼亞，聖雷莫，Ventimiglia的，並因佩里亞）順利進行，數據的差異，由於地形的領土 格納諾（莫代內塞亞平寧） 在過去幾年中，在毫無爭議的明星亞平寧（圖2C型），一些淺有山泥傾瀉的報告，結合特別強烈春季和秋季暴雨（4月和2005年12月）或雨季後立即迅速融化的現象的雪（2004年5月）。該地區位於意大利北部，中部部分EmiliaRomagna亞平寧，相鄰，南面的托斯卡納，與右側的塞基亞河，包括流域的德拉戈流，整個帕納羅流域。 因此，領土包括整個南部地區的省摩德納。從地質角度來看，該研究領域的特點是存在下列結構單元：托斯卡納股，利古里亞和分利古里亞單位，外延，利古里亞序列和海洋單位的亞平寧保證金，這是典型的地區亞平寧山脈之間的波河平原。滑坡事件引發了山腳地區，海拔300至海拔700米與斜坡之間，平均20 °和38 °，在第四紀大陸存款是廣泛存在。在這裡，氣候是半大陸，特點是寒冷的冬天頻繁 降雪，溫暖的夏天和秋季和春季多雨。 雖然大部分地區的分析，特別是高海拔，是大森林覆蓋的地區，橡木，和板栗樹，土地用途主要是農業和正是在這些領域的土壤單被觸發

6 觸發模式 在被認為是無限的邊坡與土壤層之覆蓋有關係 土壤抗剪強度是受部分飽和土壤的凝聚力 水流的流向主要發生與坡向平行
降雨導致淺層地滑的開始於簡單的模式，過去幾年裡由帕爾馬大學的土木工程系研究，以下為模式之假設 在被認為是無限的邊坡與土壤層之覆蓋有關係 土壤抗剪強度是受部分飽和土壤的凝聚力 水流的流向主要發生與坡向平行 透過極限平衡法，對斜坡進行安全係數評估 破壞面是與坡面平行的土層

7 材料與方法 簡化的模型中斜坡的安全係數比例之間的穩定和不穩定力量。通過莫爾庫侖強度準則，而破壞穩定的力量為過濾力量和土壤重量（圖1）的安全係數。 Shear 剪切 直接相關關係的安全係數Fs和深度h的降雨量達到了引進因子m = Hsat /H，參數0和1之間，它代表的厚度之間的比例飽和土層（Hsat）和總厚度的潛在不穩定層（H）（圖1）。據推測，雨水滲入到地下導致米的增加，從而導致逐漸飽和土壤接觸低，弱透水層。同時，地下連續流，蒸散，並存在導致植被減少的數額水在土壤片。這種機制是數學表達，通過水平衡方程，可寫成如下： 其中Δt為時間間隔，KT公司是液壓傳導土壤，是的ΔS的長度考慮部分土壤（圖1），和所有其他符號以前定義。 一般來說，KT公司是略大於飽和導土壤，因為它考慮到了存在的宏觀管孔隙和自然，這具有重大落山流動。 將T 和 M積分後 可以將M當成一時間涵術 得出 M(T) KT 是按Kt/的ΔS，因此是三維表示每秒，並擔任所指的放電容量; t是時間的瞬間; t0i是瞬間（小時或天數），以及累積雨量 h（t0i）相同。 ○降雨常會造成邊坡滑動，考慮降雨荷重下的邊坡穩定分析為必要之工程行為。邊坡穩定之分析模式，大致上可分為變形分析法、有限元素法、極限平衡法及統計法等四大類，因極限平衡法考慮應力狀況、土層特性及破壞條件(如平面破壞、弧面破壞及楔形破壞)等因素，在應用上較為簡單、容易而被廣為採用。在不同之假設破壞條件下，極限平衡法發展出各種不同之分析模式，其中切片模式為被採用最多者。 ○在考量不飽和土壤基質吸力對邊坡穩定之影響，Fredlund 等人乃於1981年提出了一般極限平衡法(General Limit Equilibium  Method)，使得基質吸力提供剪力強度分佈能列入邊坡破壞分析模式中考量，同時因GLE分析模式之提出，使以往傳統之極限平衡法均可視為本方法之一特例。

8 材料與方法 Shear 剪切 直接相關關係的安全係數Fs和深度h的降雨量達到了引進因子m = Hsat /H，參數0和1之間，它代表的厚度之間的比例飽和土層（Hsat）和總厚度的潛在不穩定層（H）（圖1）。據推測，雨水滲入到地下導致米的增加，從而導致逐漸飽和土壤接觸低，弱透水層。同時，地下連續流，蒸散，並存在導致植被減少的數額水在土壤片。這種機制是數學表達，通過水平衡方程，可寫成如下： 其中Δt為時間間隔，KT公司是液壓傳導土壤，是的ΔS的長度考慮部分土壤（圖1），和所有其他符號以前定義。 一般來說，KT公司是略大於飽和導土壤，因為它考慮到了存在的宏觀管孔隙和自然，這具有重大落山流動。 將T 和 M積分後 可以將M當成一時間涵術 得出 M(T) KT 是按Kt/的ΔS，因此是三維表示每秒，並擔任所指的放電容量; t是時間的瞬間; t0i是瞬間（小時或天數），以及累積雨量 h（t0i）相同。

9 結果與討論

10 結果與討論 該研究通過對不同的站點在收購有關的數據的幾何特徵每個斜坡，岩土特徵淺土壤，雨量。這些事件的韋西利亞（6_96VER）和切里亞納（11_00CER）是證據確鑿的案件，因此，必要的數據，為應用程序模型（表2）被發現在文學（詹內基尼和波基尼2003;達馬托阿萬齊等。2004年，古澤蒂等。2004年）。 圖2b顯示了地理位置的韋西利亞和切里亞納網站。至於毫無爭議的明星亞平寧，確定了9個地點，通過協商兩個數據庫：一對收到的報告山區共同體“帕武洛標記法格納諾”，另一項調查的事件進行了Emilia Romagna地區在2004年和2005年。 特別是，網站在摩德納省，斜坡來自德國馬克和深入的潛在不穩定的土壤層（h）進行了評價，在實地調查。在岩土參數的土壤進行了評估的基礎上的具體資料淺層土壤和根據地質填圖（地質和土壤圖1:10 000級）。 每日雨量測量數據被收購，從歷史資料庫，同時考慮到時間跨度約12個月左右的日期每個事件 岩土工程和雨量數據 在所有案例中，淺改變土壤，可被視為潛在的不穩定已被列為砂質淤泥。物理參數n和Gs及強度參數c'和φ'這種類型的土壤進行了評價，同時考慮到平均值等參數作為報告的科學文獻（蘭切洛塔2004;諾奇拉等。2006年）。價值參數α，已獲得實驗測試執行的席爾瓦（2000）分層土壤，每一層的特點是具體的價值明顯凝聚力cψ 和厚度（Montrasio和Valentino 2008b）。這些值的參數λ和A，總是相同的同一類型的土壤，選擇了按值列於表3。的作者估計值λ和一個最常見的類型的土壤意大利領土上 圖。 3模型應用在一個局部範圍：測量每日雨量和趨勢，安全係數隨時間變化的 研究範例網站 在此基礎上兩種類型的分析：通過解釋一些實驗結果得到了弗雷德隆德等。 （1996年）處理之間的關係的抗剪強度和飽和度的兩個土壤樣本（馬里2000 Montrasio和Valentino 2008b），並通過一些實驗水槽試驗（Montrasio和Valentino 2003年，2007年）。 在知識的降雨數據的時間間隔至少12個月是至關重要的應用模型。在案件阿爾塔韋西利亞和切里亞納，由於大量的土壤滑移的發生和其高的空間分佈，平均雨量數據相對就近的四個雨量計站，選擇的考慮： Pomezzana，阿扎諾，Retignano和Fornovolasco站的事件的韋西利亞（1996年）和皮尼亞，聖雷莫，文堤米利亞（LaMortola），以及因佩里亞該事件的切里亞納（2000年）。 對於阿爾塔韋西利亞站點，日降雨量深入的一期3年後的日期對應的事件被認為是由於缺乏數據就先前的時期。相反，對切里亞納站點，日降雨量深度為2年期的日期前的事件被認為是由於缺少數據就以下時期。 每個站點的分析毫無爭議的明星亞平寧的雨量測站，既最接近滑坡面積和活躍了當時的滑坡鑑定。特別是，波利納戈雨量測站被用於事件2004年5月和2005年4月（5_04P1; 5_04P2，4_05P3，4_05P4，4_05P5）的塞拉馬佐尼站是用於一個事件2004年5月（5_04S1）和蒙特塞站是用於2005年12月事件（12_05M1; 12_05M2，12_05M3）。在所有情況下，日降雨量深入的一期12個月左右的日期對應的每個事件被認為是輸入數據的模型。 柏松比橫向應變與軸向應變之比值

11 結果與討論

12 點位 降雨量 安 全 係 數 發生崩塌時間點 安全係數 降雨量 日期

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16 點位 降雨量 安 全 係 數 日期 KT=10^-5 / S KT=10^-7 / S 降雨量

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20 結論與建議 從歷史案件對義大利北部的土壤進行了分析，他們的觸發機制，通過物理基礎簡化的應用模式與降雨深度的安全係數有關，通過極限平衡法適用的無限斜坡。該模式考慮了力學特性，土壤和降雨的季節性趨勢，校正模式的參數。

21 結論與建議 對於所有的點位分析，證明該模式強調的不穩定狀況（Fs=1）對事件的日期和穩定條件的時間，通過12個月的觀察，對土壤滲流量（KT）進行了計算。其中岩土參數還沒有確定;雖然為當地的分析，這構成了限制的建立模式方法，從另一個角度來看，目前此模式為比較適合評估這個地區的方法。

22 謝謝聆聽