Insight into failure mechanisms of rainfall induced mudstone landslide controlled by structural planes: From laboratory experiments
01摘要
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结构面在泥岩滑坡中的控滑作用是黄土高原地质灾害研究的关键问题。本文通过3个不同边坡结构的模型试验，研究了控滑结构对泥岩滑坡机理的影响。研究结果表明：不同结构条件的边坡水文响应和破坏模式不同。垂直节理作为优先渗流通道，加速降雨入渗，导致体积含水量和孔隙水压力的提前响应。随着垂直节理的加入，边坡破坏模式趋于由浅层破坏向深层破坏转变。软弱夹层的存在导致滑体速度和滑移量显著增加。不同控滑结构条件下边坡破坏程度和变形特征的变化，进一步改变了体积含水量和孔隙水压力的时空分布。不同的边坡破坏模式对应不同的控滑机理，而控滑机理主要受结构面类型及其与水文响应的相互作用决定。在这些机制作用中，孔隙水压力和渗透力对有效应力和抗剪强度的降低起着重要作用。
02图表
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03结论
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本研究通过一系列室内模型试验，研究了降雨诱发的泥岩滑坡与控滑结构之间的相互作用。通过对不同结构条件下泥岩坡的入渗过程、水文响应、变形特征和破坏模式进行详细分析，揭示了不同结构面的滑移控制机制。这项研究为降雨条件下地质结构如何影响泥岩坡的行为提供了新的见解。我们的研究结果对中国西北地区的滑坡灾害评估、预报和减灾具有重要的实际意义。得出了一些有启发性的结论。（1）降雨初期的入渗过程表现为湿润锋迁移，可分为均匀阶段、非均匀阶段和收敛阶段。均匀期为雨水无压力入渗，后两个阶段由于地表径流分布的差异，在坡面前缘、中部和后部入渗速率不均匀，垂直方向的入渗速率随深度增加而减小，但沿垂直节理（为渗流的优先通道）入渗速率明显增大。（2）间歇性降雨对坡面水文响应具有周期性变化的特点，各试验的较高含水量和孔隙水压力主要集中在坡面中后部的泥岩-基岩界面处，体积含水量的变化范围从坡肩到坡脚呈减小的趋势，这与排水方向一致。沿结构面的优先渗流对水文响应影响显著，促使入渗阶段垂直节理周围土体含水量和孔隙水压力快速增加，促使泥岩与床岩界面附近快速排水。（3）试验过程中，湿度传感器和孔隙水压力传感器均通过测量值的突变对边坡破坏做出响应。体积含水量或孔隙水压力的突变是由于破坏面的形成或土体结构的变化引起的瞬态排水过程引起的。含水量和孔隙水压力的急剧增加表明边坡变形过程中发生了剪切和压缩。边坡破坏对水文响应的长期影响对应于边坡内部原有水力平衡的丧失和新的平衡状态的形成。破坏程度和变形特征取决于结构条件，导致体积含水量和孔隙水压力的大小发生变化。 (4) 试验中，边坡初始破坏一般发生在坡脚处，随后发生后退式边坡破坏。在不同控滑结构作用下，边坡呈现3种破坏模式，概括为后退式浅层滑动、后退式多次滑动和后退式滑动-流滑。不同的破坏模式受不同结构面及其与水文响应相互作用控制，其中孔隙水压力和渗透力起着重要作用。垂直节理为边坡破坏提供了上边界，同时也是渗流的优先通道，而软弱夹层的作用主要是为滑坡提供优先滑动面。
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