斜坡降雨入渗的改进Mein-Larson模型

土壤初始含水率分布是影响湿润锋下移的重要因素之一.传统的降雨入渗模型仅假定初始含水率均匀分布,并没有考虑非均匀分布的情况.以Mein-Larson降雨入渗模型为基础,假定初始含水率随垂直于坡面方向深度呈线性分布,推导了一种新的滑坡降雨入渗函数,弥补了原模型只能用于初始含水率均匀分布情况下的不足.研究结果表明:初始含水率分布对湿润锋下移有较大影响,在初始含水率呈线性分布的情况下,坡体表面含水率越大,含水率随垂直于坡面方向深度的变化率k值越接近零,湿润锋下渗速度越快,当k=0时,新模型退化为Mein-Larson降雨入渗模型,证明Mein-Larson降雨入渗模型是新模型的一个特例.与有限元法得到的结果对比表明,提出的降雨入渗新模型计算的湿润锋下渗深度与数值解结果相接近,证明了该方法的可靠性.      

适用于斜坡降雨入渗分析的修正Green-Ampt模型

降雨入渗分析是预测降雨诱发滑坡的关键因素之一。Green-Ampt模型原理简单、使用方便,在浅层滑坡的降雨入渗分析中有很大的应用潜力,但该方法主要适用于初始含水率为均匀分布的情况。基于这一不足,推导了初始含水率为非均匀分布条件下降雨入渗深度和时间的关系,并给出了基于Runge-Kutta原理的数值解法。当初始含水率为均匀分布时,提出的方法可简化为文献中已有的Green-Ampt模型。当初始含水率为非均匀分布时, Richards方程预测所得的孔隙水压力分布图中土体饱和区和未受降雨影响的非饱和区之间存在一个较窄的过渡段,由新模型计算所得的湿润锋穿过这一过渡段,且靠近饱和部区的底部。总体而言,新方法计算所得的孔隙水压力分布与Richards方程求解结果类似。     

基于电导性能的原状土柱降雨入渗规律研究

我国东南沿海地质环境复杂脆弱,由台风暴雨引发的滑坡频频发生.雨水入渗到土体内可能导致坡体变形,进而产生滑坡、泥石流等灾害.以福建三明岩兜滑坡为研究对象,通过自行研制的人工降雨土柱入渗试验装置,对研究区滑坡的残积土柱进行了不同降雨强度下(20 mm·h-1、60 mm·h-1)的累次循环降雨实验,考虑了不同降雨量、降雨历...     

黄土地区降雨入渗模型初探

基于饱和下渗理论和考虑新入渗雨水驱替旧土壤水分的作用,根据力学原理提出了一个简明的入渗模型及计算下渗锋面处毛管吸力的方法.模型参数物理概念明确,便于根据实际情况进行修正,有较大的灵活性.模型在团山沟径流场进行了验证.     

降雨入渗条件下多级黄土高边坡稳定性分析

在西北地区进行基础工程建设,遇到了大量的多级黄土高边坡工程。边坡工程属于永久性工程,难免遇到降雨状况。降雨入渗会引起边坡土体饱和度与土体重度的变化,进而导致边坡体基质吸力与有效应力场的变化,使边坡的稳定性受到较大的影响。本文通过考虑边坡体不同深度处基质吸力随雨水入渗的变化情况,建立了渗流场与应力场的耦合计算模型,对降雨入渗条件下多级黄土高边坡的稳定性进行分析。最后,依托实际边坡工程,利用PLAXIS 3D岩土有限元软件,建立边坡稳定性计算模型,通过设置降雨量随时间的变化函数与渗流边界条件,进行降雨入渗条件下多级黄土高边坡的稳定性数值计算,并与理论分析结果进行了对比分析。根据数值计算结果可得到多级黄土高边坡在降雨入渗条件下的变形、基质吸力、有效应力、潜在滑移面以及安全系数的变化情况,从而对降雨入渗影响下多级黄土高边坡的稳定性做出分析。研究结果可为降雨入渗条件下多级黄土高边坡的稳定性的研究提供一定的指导作用。     

基于土体本构模型的某碎石土滑坡降雨入渗稳定性分析

降雨是自然界诱发滑坡的最为活跃的外部因素之一,降雨入渗降低滑坡稳定性受降雨强度、降雨历时、滑体的渗透性、径流系数和侧向补给等因素的影响,然而一般工程中缺乏有关降雨入渗对滑坡稳定性影响的深入研究。研究表明,碎石土滑坡主要是由滑体位移、滑动状态、滑面上摩擦应力的发挥程度不一致、塑性应变的不断发展及发展不一致引起的,降雨入渗诱发滑坡主要是通过改变岩土体的原有应力-应变状态等实现的。滑坡防治工程中,常以滑带土抗剪强度、滑体重度、孔隙水压力、渗透压力作为滑坡体稳定性分析和防治工程设计的重要参数,较少考虑降雨过程中滑坡岩土体应力-应变变化规律。本文基于碎石土的本构模型,采用数值模拟方法,基于降雨入渗过程中土体应力-应变变化规律,考虑土体的渗透系数、径流系数和入渗强度等因素,对某碎石土滑坡稳定性进行分析,结合对该滑坡的观测,揭示碎石土滑坡在降雨入渗作用下坡体内孔压、应力等分布情况,为该类滑坡防治提供理论依据。     

三峡库区黄土坡滑坡浸润线动态变化规律研究

以三峡库区黄土坡滑坡为研究对象,结合滑坡体地下水位监测数据,分析库水涨落对滑坡地下水位的影响。建立了黄土坡滑坡渗流模拟的有限元计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。利用Geo-Studio软件的SEEP/W模块,对库水位涨落情况下滑坡暂态渗流场的变化进行模拟,并且分析浸润线的动态变化过程,确定了库水位涨落对滑坡前缘浸润线影响区在滑坡前缘300 m范围内,并对库水位上升和下降两种工况下滑体前缘浸润线位置进行了预测。最后,分析了库水位涨落下库岸滑坡浸润线变化对滑坡稳定性影响,为研究库水位涨落下库岸滑坡浸润线和滑坡稳定性提供了依据。     

基于HYDRUS的三舟溪滑坡降雨入渗规律研究

以三舟溪滑坡为例,运用HYDRUS-1D模拟软件,对由于降雨影响造成滑坡土壤不饱和区的土壤水运动进行模拟计算,为滑坡体降雨入渗规律研究提供参考依据。将模拟计算结果与实际监测结果进行对比,发现在考虑降雨影响下,评价滑坡体降雨入渗规律采用Hydrus-1D是可靠的。受降雨特征和初始含水率的影响,降雨对地下水位的影响存在滞后作用,5月25日和5月29日降雨期间,湿润锋到达模型底部所用的时间分别为 6 h、19.2 h。     

三峡库区降雨型滑坡入渗特征及变形机制——基于一维和二维模型试验研究

强降雨诱发古滑坡的浅层变形是三峡库区最为严重的地质灾害,因此,探索暴雨作用下滑坡土体的入渗规律及其浅层变形机制具有重要的研究意义。以三峡库区的降雨型滑坡为研究对象,统计了降雨型滑坡土体的渗透特性分布特征,考虑强降雨作用,分别开展一维土柱入渗试验和二维滑坡模型试验,研究了不同降雨强度条件下滑坡土体的入渗特征以及对应的滑坡浅层变形机制。降雨入渗试验结果表明：降雨入渗土体的速度取决于降雨强度与土体渗透系数的相对大小,当降雨强度小于或等于土体渗透系数时,入渗能力随降雨强度增大而增大。当降雨强度大于土体渗透系数时,入渗能力反而随之减小。模型试验结果表明：强降雨入渗时,会造成地表土体暂态饱和,表层土体以下非饱和区内的气体被暂态封闭并受到表层孔隙水压力作用而压缩,导致孔隙气压力随降雨入渗迅速增大。对于三峡库区的降雨型滑坡,短时的暴雨会产生瞬态饱和区。封闭气体,这也是影响强降雨入渗能力的主要原因;同时封闭气体传递水压使得浅层土体的孔隙水压力骤增,这也是许多滑坡发生浅层变形和破坏的主要原因。     

三峡库区黄土坡滑坡滑带空间分布特征研究

黄土坡滑坡是三峡库区地质条件最复杂的滑坡之一,因巴东县城在历史搬迁过程中曾坐落于该滑坡体上而备受关注。为揭示对黄土坡滑坡起控制作用的临江1号滑坡滑带空间分布和工程性质规律,根据野外大型试验场隧洞群直接揭露,结合钻孔、室内试验和现场监测手段,对滑带空间分布、厚度、物质组成、物理力学性质和变形规律等方面进行了研究,获得了较系统全面的创新成果。研究结果表明:临江1号滑坡中存在双层滑带,下层主滑带呈南高北低东高中低状,位置靠近滑坡东部;次级滑带靠近滑坡西部;临江1号滑坡主滑带物理力学参数在空间分布上呈现不均一性,滑带强度的黏聚力和内摩擦角值随着滑坡主滑方向从后缘到前缘呈递增趋势,而滑带中的黏粒和粉粒含量随着滑带从后缘到前缘的延伸同样有所增长。临江1号滑坡次级滑带变形速率受控于滑带分布,前缘滑带变形速率明显大于后缘速率。滑带变形响应随滑带位置不同受外界因素影响程度各异,前缘受库水位升降显著影响,中后部滑带变形主要受降雨影响。     

三峡库区黄土坡滑坡非饱和水力参数研究

非饱和水力参数在计算滑坡降雨入渗过程与稳定性时是至关重要的材料参数。在三峡库区黄土坡滑坡上进行双环渗透试验,获取黄土坡滑坡表土层的饱和渗透系数。对黄土坡滑坡表土层的含水率和基质吸力进行实时监测,采集了黄土坡滑坡表土层中含水率和基质吸力随时间的变化数据,采用van Genuchten土-水特征曲线模型拟合了4个实时监测剖面的土-水特征曲线及其拟合参数。将饱和渗透系数与土-水特征曲线拟合参数代入van Genuchten渗透系数函数模型,求出了黄土坡滑坡表土层在非饱和条件下的渗透系数函数,为黄土坡滑坡在降雨作用下的稳定性计算提供了可靠的水力参数     

滑坡防治前后滑带土基质吸力特征研究

降雨使坡内地下水位上升,坡体的基质吸力和暂态孔隙水压力会随着降雨过程和时间呈现不同的变化趋势。采用抗滑桩、挡墙等工程防治后,针对滑坡体滑带土的性质变化以及抗滑结构的设置是否会影响到滑坡体的自然排水通道,导致坡体地下水位的抬升,从而影响滑坡防治效果等问题进行了研究。以鹰厦线K290滑坡为主线,通过开展滑坡饱和-非饱和渗流模型试验与数值分析,探讨了降雨入渗及地下水位变化下滑坡体及滑带土体积含水率与基质吸力的变化规律,以及其对滑坡防治前后坡体渗流场的影响。在此基础上,探讨了滑带土基质吸力对抗剪强度的贡献。研究表明：防治前后滑坡体及滑带土基质吸力受降雨强度等条件影响明显,不同深度处滑带土基质吸力变化呈现不同的变化规律,在土质滑坡的防治中应考虑抗滑桩的布置对滑带土性质的影响。     

三峡库区千将坪滑坡地质力学模型研究

三峡水库初次蓄水不久,千将坪即发生了特大型滑坡。通过对千将坪滑坡滑动区与影响区的勘察试验及对比研究,查明了千将坪滑坡的物质组成、结构及滑坡边界条件,分析了滑坡影响因素及其机制,建立了千将坪滑坡的地质力学模型。分析表明,千将坪滑坡为三峡水库水位上升与降雨联合诱发的水库新生型深层岩质滑坡,水库蓄水起主要和关键作用。     

三峡库区凉水井滑坡地质力学模型研究

针对凉水井滑坡两个不同的地质模型（地质模型一及地质模型二）进行了对比研究,认为地质模型二较为合理,即凉水井滑坡是顺层岩质古崩滑堆积体,目前还未形成统一连续的滑带,滑坡按不同的堆积形成秩序及稳定性相关关系分为主滑坡和后部牵引区。并对滑坡的影响因素及变形机制进行了简要分析,认为启动滑坡变形裂缝的根本原因是水库初期蓄水时库水对滑坡阻滑段的浮托、阻滑段滑带的软化和滑坡前缘表部松散坡体的侵蚀塌岸;而在水库运行条件下,滑坡的稳定性影响因素主要是降雨特别是暴雨和久雨。滑坡稳定性分析表明,滑坡自2009年5月以来一直处于缓慢的应力调整和应力释放过程中,滑坡变形总体处于蠕变状态。此外,还对滑坡的破坏模式及稳定性进行了预测分析,认为在未来特大暴雨久雨条件和库岸再造的共同作用下,滑坡表部岩土体将首先发生滑塌（模式一）,也有发生滑坡整体深层滑动破坏的可能（模式二）。     

三峡库区白家包滑坡变形特征与影响因素分析

针对三峡库区阶跃型滑坡,以白家包滑坡为例,统计分析滑坡位移、变形速率和裂缝监测数据。显示滑坡在2007年6月之前为蠕动变形初期,受降雨和库水位等外界因素的作用,6月滑坡发生剧烈变形,之后一直保持约75°方向滑动。滑坡体中前部位移速率大于后缘,其变形具有牵引式特点。滑体上裂缝与变形位移具有一致性,位移量越大的区域裂缝越发育。将位移速率与降雨、库水位和地下水进行影响机制分析,建立滑坡变形与外界动态影响因素之间的响应关系。结果表明降雨量和库水位变化是引起滑坡季节性变形的主要因素,其中降雨强度、库水位下降及下降速率是导致滑坡位移速率波动大小的关键因子。     

滑坡相关方解石MC-ICPMS230Th/238U年代学初探:以三峡库区黄土坡滑坡为例

开展地质历史时期滑坡的年代学研究,是正确认识重大滑坡灾害历史发育过程、现状与未来发展趋势的重要基础之一。论文以三峡库区巴东县黄土坡滑坡为研究对象,在资料收集和野外调查基础上,在黄土坡滑坡临江Ⅰ号滑坡体3#支洞滑坡带上采集4个方解石晶体样品,并开展了MC-ICPMS ²³⁰Th年代学分析。黄土坡滑坡3#支洞次生方解石的U含量变化在30.9×10^-9~45.6×10^-9g/g之间,²³⁴U/²³⁸U比值波动在1.362~2.673范围,基本能满足高精度U-Th测年的要求。4个样品碎屑Th校正²³⁰Th年龄分别为155.2±18.6 ka B.P.、134.6±5.6 ka B.P.、70.9±8.5 ka B.P.和103.3±18.2 ka B.P.。年代结果表明,三峡黄土坡Ⅰ号临江滑坡体的滑动时代在155.2~70.9 ka之间。这些年龄数据虽然具有较大的误差,但年龄存在明显差异,可能反映了不同滑坡期次,印证了黄土坡滑坡滑坡体的多期次性,是一个发生频率高、多个崩滑堆积体和滑坡组成的特大型复合滑坡。定年结果与野外调查以及前人的研究结果一致,表明挑选滑坡体滑带纯净的次生方解石进行U-Th测年是研究大型滑坡年代学的一种有效手段。最后,将黄土坡滑坡年代期次与长江三峡及邻区新构造运动、地貌过程、气候变化和其他滑坡活动期进行对比分析,发现三峡库区黄土坡滑坡在新构造快速抬升时期广泛发育,并与暖湿多雨期相对应,表明黄土坡滑坡的发育演化受到新构造运动和气候变化耦合作用的控制。

     

三峡库区黄土坡滑坡滑带工程地质特征研究

在宏观分析滑坡地质特征的基础上,结合室内及现场试验对黄土坡滑坡Ⅰ号临江崩滑堆积体滑带土岩性、颗粒成分、矿物成分、微观结构、物理力学特征与崩滑体在水库回水条件下的变形进行分析研究。结果表明,滑带土中黏粒及粉粒含量较高,有明显的深层蠕变磨光面和擦痕,且含有亲水的黏土矿物成分和呈片状结构特征是滑带土在回水作用下易饱水软化的重要条件;滑带土饱水后力学强度降低是导致崩滑体蠕动变形的重要原因。     

三峡库区马家沟滑坡滑体粗粒土蠕变试验研究

为进行滑坡建模和数值模拟的需要,针对三峡库区马家沟滑坡滑体粗粒土开展了三轴蠕变试验,研究了不同围压、不同应力水平下滑体土的蠕变变形规律。试验表明,滑体粗粒土具有明显的非线性蠕变特征,蠕变过程可分为减速蠕变和匀速蠕变2个阶段;围压和应力水平对蠕变速率和蠕变阶段划分有重要影响。采用应力-应变关系为指数函数,应变-时间为幂函数的Singh-Mitchell（简称S-M）蠕变模型描述粗粒土的蠕变特性,与试验数据对比表明,S-M蠕变模型与试验结果具有较好的一致性,能很好地描述该粗粒土的蠕变特性。     

三峡库区千将坪滑坡失稳探讨

千将坪滑坡是三峡水库二期蓄水到139m高程水位期问发生的特大型滑坡,也是三峡库区近年来发生的规模较大的滑坡,受到了多方面的关注.滑体物质组成包括上部为残坡积粘土夹碎石和老滑坡堆积体、下部为沙镇溪组泥质粉砂岩两部分,沿基岩软层顺层下滑.根据滑动特征,可划分为顺层滑动、切层剪出以及滑覆堵江和过江反冲区三个区.本文重点研究了降雨、水库蓄水以及组合因素下滑坡稳定性变化特征.在蓄水前自然状态下,整体稳定系数K=1.18.未蓄水时暴雨状态下,稳定系数K=0.97,与蓄水前自然状态下比较,稳定系数降低20.9%;仅考虑蓄水而未降雨时,滑坡的稳定系数K=0.99,与蓄水前自然状态下比较,稳定系数降低18.3%;在蓄水到134m+强暴雨状态下,稳定系数K=0.93,与蓄水前自然状态下比较,稳定系数降低24.8%.反映了蓄水和降雨二者的组合对滑坡失稳影响是非常明显的.