灌溉作用下浅表层黄土滑坡变形破坏机理实验研究

为有效减少泾阳地区大面积灌溉活动诱发黄土滑坡对社会和经济带来的巨大损失,开展灌溉型滑坡室内实验研究,研究坡度在灌溉条件下对黄土滑坡变形破坏过程影响,具有重大的现实意义。本次实验设计了可用于坡顶和坡面的灌溉装置,同时进行了45°斜坡和60°斜坡的两组室内灌溉模型实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器三种传感器记录其内部变化。通过对两组实验过程及结果进行对比分析,进而得出灌溉条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验结果表明,实验前期随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小;实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡度越大,滑坡越易发生,滑面深度和滑动距离越小。     

甘肃天水地区强降雨诱发黄土-泥岩滑坡机理实验研究

在甘肃天水地区每年由降雨诱发的黄土-泥岩滑坡灾害事故很多,给当地人民生命财产造成巨大损失。为探索该类斜坡的滑动破坏过程与机理,在野外地质调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上,通过室内大型物理模型实验,研究“上部黄土+下部泥岩”二元结构类型斜坡在强降雨作用下的动态变形演化过程,揭示该类斜坡的破坏机理和破坏模式。结果表明:强降雨作用下斜坡变形破坏以滑动破坏为主,水分的作用主要表现为增加土体自重、引起土体强度降低、降低结构面的抗滑力、产生孔隙水压力及降低有效应力等几个方面,斜坡的破坏模式则主要表现为坡肩侵蚀→微裂隙产生、发展、贯通→斜坡局部滑动破坏→斜坡整体滑动破坏。研究结果对天水地区该类滑坡的早期识别有重要的参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾提供科学依据。     

降雨诱发浅层黄土滑坡变形破坏机制

由降雨引发的浅层黄土滑坡灾害具有致灾性强、范围广、影响面积大等特点,是黄土高原地区危害严重的地质灾害类型。经典算法采用安全系数描述坡体稳定性,难以对坡体变形破坏的起始位置和实际失效面加以识别,限制了滑坡变形过程的描述和滑坡有效预测。以非饱和土吸应力理论为指导,基于Hydrus中的Slope Cube模块,建立黄土斜坡水-力耦合模型,结合黄土地区易滑坡形态统计数据,针对凸型、凹型、直线型3种坡型与30°、40°、50°三种坡度组合,计算了不同降雨条件下的坡体稳定性响应。结果表明,不同坡型的黄土斜坡对降雨条件具有明显的响应。相同降雨量、相同坡度条件下直线型坡发生浅表层破坏的可能性最低,凹型坡次之、凸型坡的稳定性最差。与之相对应的,相同条件下凸型坡失稳时间最短、凹型坡次之、直线型坡最长。本研究可为浅层滑坡的早期识别和预报提供支撑。     

黄土滑坡诱发因素及其形成机理研究

近年来,黄土滑坡灾害发生频率呈现增加的趋势,研究黄土滑坡诱发因素及其形成机理是有效减缓黄土滑坡灾害风险的基础。据西北黄土高原地质灾害详细调查,黄土滑坡的诱发因素有自然和人为2类。自然因素包括地震、河流及沟谷侵蚀、降雨及冻融等; 人为因素有堆载与开挖、农业灌溉、修建水库等。研究表明,降水和人类工程活动是最积极的诱发因素。地震加速度引起的抛射作用和粉尘化效应以及振动液化效应是地震诱发黄土滑坡的主要原因。河流的侧向和下切侵蚀作用在河流的不同发育期诱发机理有所不同,导致斜坡变形破坏模式也有所区别。冻融作用诱发黄土滑坡的机理类型分为冻结滞水效应型和融化强度降低型等。降水作用诱发黄土滑坡的机理按触发滑坡的降水特征分为暴雨型和淋雨型,按地下水的作用方式分为优势通道-局部地下水型、地下水位上升型和增重型等。诱发黄土滑坡的人类工程活动分为斩坡型、灌溉型、水库型、堆载型等。     

陕西华县高楼村黄土滑坡泥流的成因分析

滑坡泥流具有高速远程运动的特点,一般先形成滑坡,随即转为高速泥流,虽不多见,但破坏性大。陕西华县高楼村黄土滑坡泥流是一个由于引水渠漏水引起的典型案例。对滑坡形成区后壁黄土的物理性质测试表明,可转化为泥流的滑坡具有疏松的结构,一般饱和含水率大于液限。对其在饱和状态的三轴固结不排水试验表明,试样在很小应变下发生剪缩,产生较高的超孔隙水压力,超孔隙水压力达到一定程度,使其由固态转化为流态,从而形成快速、远距离的流动。当边坡被引水渠渗漏的水浸湿,潜在滑带几乎处于饱和时,在静水压力作用下,其稳定性接近临界状态; 一旦开始破坏,剪力作用下疏松的结构发生剪缩,沿滑动带产生较高的超静孔隙水压力,导致滑带呈流态高速下滑,此时的滑带只有很低的强度,因此沿着坡度较陡的沟底保持高速流动,到沟口平坦处势能完全释放后才停滞。用Sassa K.滑坡运动模型,对该滑坡的运动过程模拟,模拟结果与现场实测滑坡发生后的地形较为一致。     

预设节理条件下降雨型黄土滑坡模型试验研究

中国黄土高原滑坡灾害频发,且大多与降雨有关,而节理构造是导致黄土滑坡发生的重要因素之一。为进一步揭示节理对黄土滑坡的影响作用,本文以节理为研究切入点,基于实地考察,开展了预设节理工况下降雨诱发滑坡的大型物理模型试验。通过实时监测模型边坡内部土体含水率和孔隙水压力等指标参数随降雨过程的阶段性变化,分析了边坡内部节理裂隙的扩张与演化趋势,以及坡体位移和形变特征,对比揭示了节理的存在对于诱发滑坡的潜在机制及坡体响应规律。试验结果表明：节理对雨水在坡体内部的入渗具有明显的加速和促进作用,预设节理侧的边坡相对于不含节理侧,其土体含水率增速更快、增幅更大且影响范围更广;位于模型边坡中部的节理裂隙的张开度最大,含节理侧坡体的裂隙张开度约为不含节理侧的2倍,滑坡发生时,含节理侧的孔隙水压力的上升幅度相对较大;土体含水率对降雨的敏感度和变化幅度与埋深成反比,坡体浅表部含水率的响应较快且波动较大,而深部则相反。研究结果可为进一步厘清黄土滑坡的成因及破坏机理提供试验依据和理论参考。     

降雨型黄土滑坡预警研究现状综述

黄土滑坡是一类典型的地质灾害,但目前并没有针对这类滑坡的区域性预警模型。介绍了黄土滑坡的分类和滑带特征研究现状,讨论了降雨型滑坡的两类预警模型:降雨型滑坡临界雨量模型,包括区域统计概率预警和临界雨量阈值预警;物理预警模型,主要为通过建立力学稳定性分析和降雨入渗模型耦合得到的预警模型。分析了降雨或地下水作用下土体含水量变化对滑坡稳定性的影响研究和黄土滑坡的预警研究现状,最后根据前人研究现状讨论了现有预警模型的特点并提出了未来降雨型黄土滑坡预警可能的发展方向。     

新疆伊犁加朗普特黄土滑坡泥石流降雨诱发机理

新疆伊犁谷地黄土广泛分布,黄土滑坡灾害严重,其数量占新疆全区滑坡的80%,其中大型黄土滑坡-泥石流灾害链造成的损失尤为显著。与我国西部典型黄土斜坡相比,伊犁谷地黄土斜坡具有坡体结构复杂和降雨非饱和渗流失稳的特征,黄土滑坡降雨诱发机制复杂。以新源县则克台加朗普特大型滑坡泥石流灾害为例,在建立黄土滑坡坡体结构模型的基础上,基于非饱和渗流理论,计算分析坡体非饱和渗流场变化,研究降雨诱发黄土坡体结构渗流破坏过程与机制,采用渗流-稳定性耦合计算方法,分析非饱和渗透诱发坡体结构失稳过程,揭示新疆伊犁谷地大型黄土滑坡降雨非饱和渗流失稳机理。     

基于降雨响应的黄土丘陵区滑坡危险性预测研究——以宝鸡市麟游县为例

极端降雨易造成群发滑坡灾害,难以作为单体预测.为预测评估黄土丘陵区不同降雨强度诱发滑坡灾害危险性,论文在区域滑坡灾害特征研究的基础上,分析降雨强度特征及滑坡分布特征.以岭南滑坡为代表分析降雨诱发黄土-丘陵区滑坡的形成机制,介绍了无限斜坡模型原理、参数选取,利用GIS空间建模与分析功能,定量完成了无降雨、25 mm、50...     

降雨模式对广德破碎站西侧滑坡的稳定性影响分析

近年来,降雨模式对滑坡稳定性影响研究得到了诸多学者的关注,专家学者对降雨模式提出了多种形式,不尽统一.本文在前人研究的基础上,归纳五种降雨模式,利用有限元分析软件Geo-studio,分析降雨型滑坡在各模式下孔隙水压力和稳定性变化规律.结果表明:降雨模式对滑坡体内的孔隙水压力有明显影响,且孔隙水压力随着降雨强度的变化呈...     

降雨型浅层黄土滑坡危险性评价与区划

黄土高原是我国地质灾害最为发育的地区之一,其中降雨诱发的浅层黄土滑坡又最为典型。以典型黄土地貌区-柳林县为例,应用SINMAP模型,探讨模型在黄土地区的适用性,分析了随着研究区内降雨量的增加,滑坡变形失稳区域的面积变化、分布位置和扩展趋势。研究表明,随着降雨量的增加,滑坡所处位置逐渐由稳定状态向失稳状态发展,位于失稳分区的滑坡数量逐渐增加,说明降雨对该研究区的斜坡稳定性影响较为明显。通过将模拟结果与实际发生的由降雨触发的滑坡灾害进行对比分析,可以得出SINMAP模型在黄土地区,对区域性降雨诱发浅层黄土滑坡稳定性的模拟预测有效,可以用于黄土地区浅层滑坡的稳定性评价研究。     

陕西泾阳东风高速远程黄土滑坡运动过程的模拟

陕西泾阳南塬的东风滑坡是一个典型的高速远程黄土滑坡,由于斜坡顶部的黄土台塬长期灌溉所诱发。通过野外调查,采取滑坡后缘斜坡的黄土试样,对斜坡中部的Q2黄土做天然含水率的固结不排水剪试验,对斜坡底部地下水位面附近的Q1黄土做饱和固结不排水剪试验,结果表明非饱和的Q2黄土和饱和的Q1黄土在破坏后都具有显著的应力降,但前者是由结构强度引起,而后者则是由剪切形成的超孔隙水压力引起,由此表明该斜坡一旦破坏,就会有较高的启动速度。对滑坡坡脚以外一级阶地上的砂卵层做环剪慢剪试验,测得其有效残余摩擦角,根据滑坡各部分含水状态给定孔隙水压力参数,利用Sassa. K滑坡运动模型对该滑坡运动过程进行模拟,从模拟结果反映出滑坡运动过程中的覆盖范围和速度的变化,模拟的滑坡运动距离和覆盖范围与实测比较吻合,最高速可达到37m s-1,为高速滑坡。黄土滑坡以高的初速度下滑到坡脚下一级阶地上的饱和砂卵层上,砂卵层上液化是导致其远程运动的主要原因。     

灌溉诱发高速黄土滑坡的运动机理

针对黄土高原灌溉诱发的高速黄土滑坡所出现的各种迹象, 本文建立了滑坡体的运动模型。利用变分原理推导出了滑坡体的滑动轨迹、滑速、滑距以及黄土泥流 (液化物质)的流速公式。用这些公式对刘家峡、盐锅峡及八盘峡库区黑方台高速黄土滑坡群发生的全过程进行了模拟计算, 其结果与实际情况-致。     

循环荷载诱发黄土滑坡的机理研究

随着黄土地区高速铁路的兴建,为了能更好地服务于该地区高速铁路沿线黄土滑坡的防治工作,本文通过室内不排水动三轴试验,研究了黄土在高速列车这种"长持时,小振幅"荷载作用下的动力特性。试验结果表明,黄土在列车循环荷载作用下其动强度随着振动次数的增加而降低,且黄土在振动过程大多会发生振陷。由扫描电镜试验可知黄土发生振陷主要是由于土体中的大颗粒被振碎,大、中孔隙减少,土体不断被压密所致。在此基础上,提出了循环荷载诱发黄土滑坡的形成机理,并首次将熵增理论应用到黄土滑坡形成机理的解释中,取得了较为满意的结果,为高速铁路沿线黄土滑坡的防治提供了新的理论依据。     

基于最大熵-无限边坡模型的降雨诱发浅层黄土滑坡稳定性评价方法研究

无限边坡（Sinmap）模型在评价降雨作用下浅层黄土滑坡稳定性时精度较低。针对这一问题,基于最大熵（Maxent）模型对Sinmap模型评价进行改进,构建了最大熵-无限边坡（Maxent-Sinmap）模型,评价降雨作用下区域性浅层降雨型黄土滑坡稳定性。以黄土滑坡高发区的陕西省志丹县为例,利用野外及室内相关工作获取地形、岩土体力学参数及地质灾害等相关数据,通过Maxent模型获取主要环境变量,再根据主要环境变量进行分区,通过Sinmap模型对降雨作用下不同分区的浅层黄土滑坡稳定性进行评价。研究结果表明：基于Maxent模型得到志丹县内滑坡主要受坡度、降雨量、地貌、道路缓冲区及归一化植被覆盖指数等5个指标影响,对历史灾点的贡献率分别为27.1%、20.3%、18.8%、18.7%、6.2%。相较于传统Sinmap模型,该模型不稳定区域灾点密度在小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨情况下分别提高了17.26%、16.54%、17.39%、14.20%、12.96%。Maxent-Sinmap模型计算结果相较于Sinmap模型计算结果具有更大的稳定区域,且稳定区的扩大区无历史灾点分布。表明该模型具...     

河流作用诱发黄土滑坡机理

在对泾阳南塬实地调查中发现,位于泾河与塬边交切处,发育有数量较多的黄土滑坡,分析认为河流作用是该类滑坡发生的主要诱发因素。通过实地调查,对饱和Q₂黄土进行减围压三轴剪切试验以及数值模拟,研究河流作用诱发黄土滑坡的形成机理。研究表明：土体抗剪强度与应力路径有关,减围压三轴剪切状态下,土体抗剪强度指标小于常规三轴剪切状态下的抗剪强度指标,土体更容易发生剪切破坏;斜坡坡脚处存在关键块体,对斜坡整体稳定性起着控制作用。河流作用诱发黄土滑坡就是因为河流的持续侧蚀,造成坡脚关键块体逐步滑塌,最终导致斜坡失稳滑动。     

基于诱发机理的降雨型滑坡预警研究——以花岗岩风化壳二元结构斜坡为例

降雨型滑坡是我国主要的滑坡灾害类型,具有区域群集发生的特点,滑坡预警研究是防灾减灾的重要途径。传统的区域降雨型滑坡预报模型多采用统计结果建立降雨参数模型,对降雨诱发机理和斜坡失稳的力学机制考虑不足,预报可靠性和精度有限。本文以花岗岩风化壳地区某典型二元结构斜坡为原型,以实际勘查数据为基础,提取该斜坡结构特征,基于饱和-非饱和渗流理论,分析研究降雨入渗过程和斜坡失稳机制,建立典型斜坡的预警判据。1花岗岩风化壳地区典型二元结构斜坡为类土质斜坡,覆盖土层较厚,剖面上可分为两层,上层为坡积黏性土,土质松散,透水性强,下层为残积黏性土,土质相对致密,透水性较差。2采用不同降雨工况模拟分析降雨入渗过程。以50mm·d-1雨强为例,降雨持时30h以内时,降雨入渗主要集中在上层的坡积黏性土,斜坡前缘优先饱和,滑带开始出现积水现象;降雨持时40～50h时,斜坡表面降水持续入渗,在坡体后缘拉裂缝处,雨水沿着裂缝快速入渗坡体形成静水压力,增加坡体重量,增大下滑力,坡脚渗透路径短,最先饱和破坏,造成斜坡失稳。3监测斜坡不同部位（坡脚、中部、后缘）的孔隙水压力情况,随降雨入渗,斜坡土体孔隙水压力持续增大,由负趋近于零到大于零,斜坡土体由非饱和状态向饱和状态过渡,坡脚最先饱和,中部持续入渗,后缘土体饱和后,裂缝扩大致使大量雨水进入,使本已大量积水的滑带变形错动,斜坡失稳。4模拟分析得到斜坡失稳的不同降雨条件:中雨雨强（10mm·d-1）,历时约13d;大雨雨强（25mm·d-1）,历时约5d;暴雨雨强（50mm·d-1）,历时约2.2d;特大暴雨雨强（100mm·d-1）,历时约1.1d。在暴雨雨强时,降雨对该类斜坡的滞后作用约为5h。最后,建立了该类斜坡的临界降雨判据（I-D曲线）。     

滑坡降雨阈值模型的应用

在数字高程模型（DEM）的基础上,运用滑坡降雨阈值模型,以楚雄丁家坟一斜坡作为试验研究工点,结合现场勘察、监测数据以及斜坡岩土体主要特性、地形地貌、降雨强度与降雨持续时间、地下水位等因素,模拟斜坡单元产生潜在滑动时的临界降雨量,研究降雨对滑坡发生、分布的影响。研究结果表明：各斜坡单元产生潜在滑动时的临界降雨量各不相同,在不同的降雨量及地下水位条件下滑坡降雨阈值模型模拟的潜在滑坡位置主要位于楚勐公路下边坡处,与实际发生滑坡的位置吻合率达80%以上,滑坡降雨阈值模型可实现对斜坡稳定性进行可视化分析与预测,为降雨型滑坡提供一种有效的预测与分析方法。     

蒸汽凝水滴渗诱发的一个非饱和黄土滑坡机理研究

2010年10月21—22日,陕西延炼厂区储油罐下方的斜坡发生缓慢滑移,造成了巨大的经济损失。滑坡发生前当地没有降雨或地震,为探究其形成过程,在边坡上取代表性土样进行土水特征曲线测试、配制不同含水率土样,进行常规三轴试验和直剪试验,以确定土体的非饱和渗透曲线和强度参数。建立边坡滑动前的有限元模型,进行非饱和渗透与非饱和强度的耦合分析,得到凝结水入渗过程中边坡的应力场,据此可得不同时间段的边坡稳定系数,揭示其破坏过程。结果表明,水蒸气凝结水在斜坡内长期滴渗,使得坡体地下水位缓慢上升,地下水位浸润潜在滑面前,稳定系数基本不变,待地下水位开始浸润边坡潜在滑面时,稳定系数开始迅速降低,最终导致斜坡破坏。     

四川雅安市雨城区降雨诱发滑坡研究

降雨是滑坡灾害的重要诱发因素之一。通过详细的地质灾害调查及地质灾害与降雨相关关系的研究,得出降雨对雅安雨城区地质灾害诱发作用的规律并进一步定量评价了诱发因素级别。研究发现,降雨量对滑坡的诱发因素可划分为4级,1d降雨量分级临界值分别为20mm、50mm和100mm,3d降雨量分级临界值分别为100mm、150mm和240mm。这一研究成果为雅安雨城区地质灾害预警预报提供了基础。