Flume experiments to study fine-grain migration and its impact on slope Stability
01摘要
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细粒迁移是引起滑坡和泥石流的主要原因。本文通过水槽试验研究了细粒迁移对边坡破坏的影响，重点研究了边坡稳定性的时空特征和机制。以魏家沟土壤为研究对象，开展了一系列不同降雨强度和坡度的人工降雨水槽试验。实验监测了孔隙水压力、颗粒迁移和破坏序列。分析粒径分布参数（μ和Dc），了解细粒的迁移路径和积累。实验表明，细粒迁移显著改变了土壤结构，导致内部孔隙通道随机堵塞和互联。这些变化导致孔隙水压力分布的波动性和细粒堆积的不均匀性，是影响边坡稳定的关键因素。受径流中细粒含量和孔隙水压力变化的影响，边坡的破坏是随机和间歇性的。这项研究强调了细粒迁移在边坡稳定性中起着至关重要的作用，对预测和缓解边坡破坏具有重要意义。应将细粒迁移的随机性及其对土壤性质的影响纳入预测模型，以提高其准确性和可靠性。
02图表
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03结论
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本文通过人工降雨水槽试验研究了边坡失稳的时空变化规律。我们的结论如下：
(1)细粒迁移和土壤组成变化：细粒迁移显著改变了土壤组成，导致内部孔隙通道随机堵塞和互联。这些变化导致了细颗粒的不均匀堆积和孔隙-水压力分布的波动。定量分析表明，细粒含量波动范围为30.7% ~ 102.5%，对应孔隙水压力变化范围为0.5 ~ 2.3 kPa。
(2)对边坡破坏过程的影响：边坡的破坏不是连续的，而是随机的、间歇性的。试验结果表明：当径流中细颗粒的波动幅度小于30%时，边坡保持较稳定；当波动超过60%时，边坡容易发生失稳。坡度为40°、降雨强度为110 mm/h时，初始失效时间为822 s，连续失效间隔时间为26 s，失效过程总持续时间为857 s。
(3)土体性状和破坏的随机性：边坡破坏的时空随机性可归因于土体性状分布的自然变异性，服从Weibull分布。这种变异性是在类似条件下的自然边坡中观察到的随机破坏模式的基础。
(4)预测模型的意义：研究结果表明，边坡失稳的预测模型需要考虑到细粒迁移的随机性及其对土壤性质的影响，以提高其准确性和可靠性。
基于我们的研究，我们建议工程师和地质学家在评估边坡稳定性时考虑细粒迁移的影响。将细粒迁移的随机行为纳入预测模型可以提高边坡破坏预测的可靠性，特别是在容易发生强降雨和松散土壤沉积物的地区。本研究为进一步研究细粒度动力学及其在边坡稳定性中的作用奠定了基础，为防灾减灾策略提供了有价值的见解。
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