Centrifuge modeling of loess slope failure induced by rising water level utilizing intact sample
01摘要
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了解底部饱和黄土边坡的破坏过程，对于常采用漫灌缓解降水稀缺的黄土区具有重要意义。本研究重现了地下水位升高的黄土边坡破坏过程，揭示了黄土滑坡的多种破坏模式。使用地下水补给装置进行了离心模型测试。测试采用从黑芳台黄土台地取回的完整黄土样本。使用录像机、高速摄像机和土壤/孔隙水压力传感器对模型测试进行监测，并利用间歇性调查的现场滑坡对结果进行验证。根据监测数据和加速度，将测试分为三个阶段：无进水的初始加速期（0-40 g）、底部饱和期（40-60 g）和故障发生期（60-80 g）。土/孔隙水压力和变形程度相对较低，前两个时期呈稳步上升趋势。随着土壤含水量的富集，上期孔隙水压力较高的地区先后发生逆滑、深沉和地表落水崩塌等现象。现场滑坡调查结果显示，模型试验中观察到了多种破坏模式。结果表明，多种破坏模式的共存可以逐渐演变为农田，促进水渗入深黄土，提高地下水位，加速边坡破坏过程。尽管多种破坏模式对边坡演化有整体影响，但每种破坏模式在一定区域内都具有相对独立的演化过程，可进一步分析黄土滑坡的早期识别。本研究还表明，对具有完整土壤样品的水相关材料进行离心机建模的挑战是模型内的边界条件和数据监控。
02图表
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03结论
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本研究对完整黄土样品进行了地质离心模型试验，模拟了GWL增加影响下黄土边坡的破坏过程。选择高频黄土阶地上典型的黄土滑坡作为试验样机。模型测试使用模型顶部的录像机、模型侧面的高速摄像头和模型底部的土壤/PWP 传感器进行监控。利用时序数据分析模型的失效特性，确定测试模型的失效模式。在高频黄土阶地上连续调查了现场滑坡的演化过程，进一步验证了破坏模式。
离心机试验结果表明，模型前部存在滑动破坏、模型底部下沉、模型后缘出现天坑等多种失效模式。试验过程中，各破坏类型、PWP和土体压力的时空变化均受加速度增加的影响。初始加速期模型的PWP、土体压力和变形程度相对较低，最大加速度为40g。随着进水电导率的增加，在底部饱和期间，PWP从模型的后部到前部开始增加，最大加速度为60g。在80g加速度和进水量下，滑坡破坏、沉降和落水相继发生，直至PWP较高的区域，反映了边坡的多种破坏模式，并得到了现场滑坡的验证。结合野外调查结果，发现多种破坏模式共存演变为农田，进而促进了水渗入深部黄土，先前破坏与GWL持续增加具有高度相关性，加深了对高频黄土阶地不同类型滑坡之间相互转化的理解[48].结果还表明，尽管在试验过程中，不同的破坏模式几乎是同时发生的，但每种破坏模式在一定区域内都具有相对独立的演化过程，这有利于早期识别GWL增加的黄土区场滑坡。在试验中，完整模型内的渗水边界条件和数据监测是需要进一步改进的主要挑战。
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