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标题
Title
期刊: Bulletin of Engineering Geology and the Environment
作者：Xianlun Leng, Youkou Dong, Lan Cui*, Liangmei Zhou & Si Luo
年份：2024
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摘要
由于全球气候变化剧烈、人类干扰迅速扩大以及工程活动不断加剧，黄土滑坡的发生更加频繁。降雨作用下黄土滑坡的活化和演化机制尚待研究。本文以降雨作用下存在渗流裂缝的杨坡窑边坡为参考，开发了一种集成降雨模拟系统、测量系统和数据采集系统的可调节角度滑坡模型试验系统，并在灾害过程中通过多手段、多方法的监测技术对模型的变形发展、降雨入渗、含水量变化和模型的破坏过程进行监测。采用具有连续性和高精度特点的分布式光纤传感器系统对边坡模型内部的温度和应变进行监测。通过实验现象观察和光纤传感器测量的土壤内部应变值分析，阐明了降雨作用下裂缝性黄土边坡的变形演化机制。实验结果表明，黄土边坡的坍塌过程可分为陷坑坍塌、块状坍塌和冲沟坍塌三种类型，黄土滑坡模型的变形和破坏模式主要由侵蚀引起的浅层土体运动所致。通过模型试验与实地调查照片的对比分析，进一步证明了物理模型试验中显示的破坏模式与实际杨坡窑边坡的坡体状况基本一致，为黄土边坡和滑坡的自然灾害预测和治理提供了新的理论参考。
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图表
羊坡窑边坡概述（a）滑坡位置；（b）滑坡剖面图（非比例）
高速公路旁的黄土滑坡（a）渗漏裂缝；（b）裂缝深度为 60 厘米。
黄土滑坡的破坏模式：（a）表层入渗；（b）堵塞入渗；（c）突破入渗。
光纤结构组成
滑坡模型试验系统；（a）模型系统；（b）模型箱
降雨系统组成部分
典型土壤-水特征曲线
土水特征曲线的最佳拟合
试验边坡破坏过程；（a）初始状态；（b）10 分钟；（c）30 分钟；（d）60 分钟；（e）105 分钟；（f）210 分钟。
试验含水量的变化
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结论
本文研究了一场强降雨事件（最大小时降雨量约为 60 毫米）下由降雨入渗引发的黄土滑坡案例。本研究聚焦于黄土滑坡的活化和演化机制，并通过实验室模型试验进行了研究。开发了一种角度可调节的滑坡模型试验系统，其中配置了降雨模拟系统、测量系统和数据采集系统。在试验箱中建立了基于布里渊光时域分析的分布式光纤传感系统，以获取边坡模型内部的温度和应变场。得出的主要结论如下：
1. 在边坡上表面发现了一条长约 40 米、宽 0.15 米、深 0.6 米的裂缝。2016 年 11 月至 12 月记录了边坡的位移，结果表明日位移与地下水位深度成反比。
2. 羊坡窑滑坡为浅层入渗滑坡，是降雨作用下滑坡的早期阶段。将渗流裂缝作为潜在大规模滑坡的信号，应立即进行测量以应对滑坡。
3. 黄土边坡的破坏过程可分为三种类型，即陷坑破坏、块状破坏和冲沟破坏。在边坡破坏直至滑坡的过程中，浅层黄土被侵蚀成一系列冲沟，而深层土壤保持稳定。黄土滑坡模型的变形和破坏模式主要是由侵蚀引起的浅层土壤运动造成的。
4. 连续降雨使坡脚处的黄土饱和软化，导致小规模滑坡从坡底向坡顶发展。滑坡深度在坡面以下约 0.2 米。土压力的变化逐渐从坡脚转移到坡顶。降雨入渗时，含水量的变化特点是在短时间内迅速增加。坡脚处的含水量在坡中和坡顶之前达到峰值。
5. 通过物理模型试验，对黄土滑坡监测仪器进行了创新——分布式光纤传感器，对黄土滑坡自然灾害演化机制的研究为中国黄土地区边坡和滑坡灾害的预警和防治提供了理论依据和技术支持。
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参考文献
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