Experimental study on the stability of noncohesive landslide dams based on seepage effect
01摘要
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滑坡坝由未固结、无黏性土组成，易受渗流影响。随着渗流的发展，坝体特性发生动态变化，间接影响坝体的稳定性。然而，以往对坝体溃坝的研究大多假设坝体特性在溃坝前保持不变，往往忽略了这些变化及其对稳定性的影响。本研究进行了48组水槽试验，以量化上游入流量、坝高、下游坡度和粒度分布变化对渗流的影响。在蓄水阶段，水位上升率与渗流的分流能力密切相关。本研究中入流量的分流率高达0.747，但随着入流量的增加而降低到0.230。此外，渗流引起坝体内部应力分布的变化，导致坝体沉降和下游坡体滑动。值得注意的是，坝体沉降表现出空间分布的不均匀性和时间阶段性发展。上游溃口处与下游溃口处的最大沉降比高达2.79。至于坝内土体的变化，渗流通道连通后，主要的土体流失涉及粒径为10至20μm的粉砂颗粒。这一结果反映了渗流导致坝内不均匀性的增加。最后，考虑到渗流影响下大坝特性的变化，本研究建立了逻辑回归模型来评估大坝的稳定性。总的来说，本研究通过研究各种大坝特性并提出稳定性评估模型，加强了对渗流如何影响大坝稳定性的理解。
02图表
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03结论
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通过对48个试验组的分析，研究了渗流作用下大坝特性的动态变化及其对大坝稳定性的影响。得到以下结论：
（1）渗流不仅有效减缓了水位上升速度，而且引起坝体内部应力分布的变化，导致无粘结滑坡坝结构的非均匀性加剧，且溃口进展过程中孔隙压力波动的时间差异证明了坝体变形与渗流发展之间存在滞后反馈回路。
（2）虽然本次研究中水入渗和顺坡出流的最大分流率达到了74.7%，但大坝外部几何形状和材料成分决定了一定的分流能力上限。大坝变形表现为沉降和顺坡滑动，在时间和空间上均呈现非均匀分布，这与坝内渗流的不均匀发展有关。为进一步评估渗流发展对大坝特性的影响，建立了基于初始来流条件、几何条件和颗粒分布参数的2个无量纲评价模型，并对试验数据进行了验证。（3）蓄水期渗流引起的侵蚀过程可分为坝内侵蚀和下游坡面侵蚀2种形式。随着颗粒的不断流失，坝内土体结构更加复杂，加固不均匀，本研究中大坝溃坝前在渗流影响下，渗流通道区域土体的不均匀系数增加了1.02~1.15倍。
（4）基于渗流与漫顶破坏的理论分析，验证了水流侵蚀下大坝的稳定性受水流条件、坝体几何形状和土体材料的影响。考虑到有效入流的减少、坝体沉降以及坝内渗流造成的土体颗粒的流失，可以认为，随着渗流的进展，坝体的稳定性并不是简单地变得更稳定或更不稳定，而是表现出一种复杂的响应，可能因具体条件而异。
（5）为了快速评估大坝的稳定性，根据大坝特性的变化，建立了二元逻辑回归模型。该模型包含复合变量S和Tr，如下所示：y=11.283ln（S）+5.913ln（Tr）+22.157（y>0表示不稳定；y<0表示稳定）。利用前人研究中的6个案例对该模型进行了验证，结果表明预测的稳定性与实际结果相符。这表明该模型可以为大坝稳定性识别提供一定的参考。
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