类型a
主要作者与机构及发表信息
本研究的主要作者为Takuma Watakabe和Yuki Matsushi，分别隶属于京都大学理学研究生院（Graduate School of Science, Kyoto University）和京都大学防灾研究所（Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University）。该研究发表于期刊《Catena》，时间为2019年。
学术背景
本文属于地质灾害研究领域，具体探讨了浅层滑坡的触发机制及其与基岩岩性的关系。浅层滑坡在湿润温带山区流域的地形演化中起着重要作用，其空间分布和降雨阈值受到基岩岩性的影响。尽管已有研究表明基岩岩性通过控制土壤层的水文特性影响滑坡的发生频率和机制，但对于不同基岩条件下浅层滑坡的具体触发机制仍缺乏深入理解。本研究旨在揭示基岩岩性如何通过控制地下结构、水力特性和水文过程来影响浅层滑坡的发生，并以日本广岛市北部花岗岩和角闪岩山坡为例进行了详细分析。
研究方法与流程
本研究包括以下主要步骤：
研究区域选择与背景调查
研究区域位于日本西部广岛市北部，气候为湿润温带气候，年降水量约为1700毫米。研究区域内基岩主要由二叠纪至侏罗纪增生复合体、高级变质岩和晚白垩世花岗岩组成。2014年8月20日的一场强降雨事件引发了大量浅层滑坡，成为研究对象。
现场调查与取样
研究选取了花岗岩和角闪岩山坡上的典型浅层平移滑坡进行详细调查。通过激光雷达生成的数字地形模型（DTM）分析滑坡形态特征，并测量滑坡深度和坡度角度。在滑坡疤痕处挖掘探坑，观察土壤和基岩界面的结构，并使用动态锥贯入仪（dynamic cone penetrometer）和静态锥贯入仪（static cone penetrometer）测试地下材料的硬度。
样品采集与实验测试
从探坑中采集未扰动土壤、风化层（saprolite）和硬基岩样本，用于物理、力学和水文特性测试。物理特性包括干密度、饱和密度、孔隙率和粒径分布；力学特性通过直剪试验（direct shear test）测定土壤的内聚力和抗剪强度；水文特性则通过饱和导水率（saturated hydraulic conductivity）和孔隙水滞留曲线（soil-water characteristic curve）进行评估。
水文监测
在花岗岩和角闪岩山坡上安装张力计（tensiometers），监测降雨渗透引起的孔隙水压力变化。监测深度分别为30、60和90厘米（花岗岩山坡）以及25、50、75、110和152厘米（角闪岩山坡）。
主要结果
1. 地下结构与水文特性
花岗岩山坡覆盖了一层薄而松软的土壤层，下伏低渗透性的风化层（saprolite），其厚度随坡顶方向增加。角闪岩山坡则覆盖了一层较厚的粘性土壤，渗透性随深度逐渐降低。水文测试表明，花岗岩山坡土壤层的饱和导水率较高（10⁻³至10⁻² cm/s），而角闪岩山坡土壤层的导水率随深度显著下降（上层10⁻⁴至10⁻² cm/s，下层10⁻⁶至10⁻⁵ cm/s）。
孔隙水压力响应
监测数据显示，花岗岩山坡的孔隙水压力对降雨渗透的响应迅速，表现为快速的压力头上升，而角闪岩山坡的压力响应则存在延迟，尤其是在深层土壤中。这种差异反映了两种山坡水文过程的不同机制。
滑坡触发机制
稳定性分析
基于无限斜坡稳定性分析（infinite slope stability analysis），发现花岗岩山坡滑坡在接近饱和状态时即可发生，而角闪岩山坡滑坡需要更大的正孔隙流体压力才能触发。这一结果与降雨阈值的区域差异一致，花岗岩山坡的阈值较低（~150毫米/3小时），而角闪岩山坡的阈值较高（~180毫米/3小时）。
结论与意义
本研究揭示了基岩岩性对浅层滑坡触发机制的控制作用。花岗岩山坡因高渗透性土壤和低渗透性风化层的存在，易形成饱和区并触发滑坡；而角闪岩山坡因土壤渗透性随深度降低，易形成滞留地下水体并产生较大正孔隙流体压力，从而触发滑坡。这些发现不仅深化了对浅层滑坡触发机制的理解，还为滑坡预测和灾害防治提供了科学依据。
研究亮点
1. 首次系统比较了花岗岩和角闪岩山坡的浅层滑坡触发机制。
2. 揭示了基岩岩性通过控制地下结构和水文过程影响滑坡发生的机制。
3. 提出了基于基岩岩性的滑坡降雨阈值差异的解释框架。
其他有价值内容
本研究强调了地下结构异质性对水文过程的重要性，并指出未来研究应进一步关注地下水流路径的自组织现象及其对滑坡的影响。此外，研究中使用的动态锥贯入仪和孔隙水压力监测技术为类似研究提供了参考方法。