降雨诱发黄土滑坡破坏机理的综合研究:从野外到实验室

文摘   2024-10-17 19:58   中国香港  




01摘要

由于全球气候的剧烈变化、人为干扰的迅速扩大和工程活动的不断加剧,黄土滑坡的发生更加频繁。降雨作用下黄土滑坡的活化演化机制还有待研究。本文以降雨作用下具有渗流裂隙的阳坡窑边坡为研究对象,开发了集降雨模拟系统、测量系统和数据采集系统于一体的可调角滑坡模型试验系统,分析了模型的变形发展、降雨入渗、采用多手段、多方法的监测技术,对模型的含水量变化和破坏过程进行全程监测。采用一种具有连续性和高精度特点的分布式光纤传感器系统,对边坡模型内的温度和应变进行监测。通过对试验现象的观察和光纤传感器测得的土体内部应变值的分析,阐明了降雨作用下裂隙性黄土边坡的变形演化机制。试验结果表明,黄土边坡的崩塌过程可分为3种类型,即天坑崩塌、块体崩塌和沟槽崩塌,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体移动引起的。通过模型试验与现场调查照片的对比分析,进一步论证了物理模型试验所显示的破坏模式与真实阳坡窑边坡的边坡状况基本一致,为黄土边坡和滑坡的自然灾害预测与管理提供了新的理论参考。



02图表





03结论


本文研究了降雨入渗诱发强降雨事件(最大逐小时降雨量约60 mm)下的黄土滑坡案例。本研究通过室内模型试验研究了黄土滑坡的活化演化机制。开发了一种角度可调的滑坡模型试验系统,配置了降雨模拟系统、测量系统和数据采集系统。在实验室内建立了基于布里渊光学时域分析的分布式光纤传感系统,获得了斜率模型内的温度场和应变场。得出的主要结论如下:

1. 边坡上表面出现长40 m、宽0.15 m、深0.6 m的裂隙。记录了2016年11—12月边坡的位移,结果表明,日位移与地下水位深度成反比。

2. 阳坡窑滑坡为浅表入渗型滑坡,是降雨作用下滑坡的早期阶段。将渗流裂隙作为潜在大范围滑坡的信号,应立即采取措施进行滑坡治理。

3. 黄土边坡的破坏过程可分为沉孔破坏、块体破坏和沟槽破坏三种类型。在整个滑坡破坏过程中,浅层黄土被侵蚀成一系列沟壑,而深层黄土则保持稳定。黄土滑坡模型的变形破坏模式主要由侵蚀引起的浅层土体运动引起。

4. 连续降雨使坡脚的黄土土饱和软化,导致小尺度滑坡由坡下向坡上发展。滑坡深度在坡面以下约0.2 m。土压力的变化从坡脚逐渐向坡顶转移。水分变化的特征是降雨入渗后短时间内快速增加。坡脚的含水率比坡中、坡顶的含水率先达到峰值。

5. 通过物理模型试验,创新了黄土滑坡监测仪器——分布式光纤传感器,研究了黄土滑坡自然灾害演化机制,为我国黄土地区边坡滑坡灾害预警与防治提供了理论基础和技术支持。






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有关模型实验的科学研究。 小编:方堃
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