Mein-Larson入渗模型的改进研究

降雨入渗模型对于降雨型滑坡稳定性的评价是相当重要的,目前常用的降雨入渗模型是Mein-Larson入渗模型,但该模型假定了土体初始含水率沿深度方向为一定值,而实际上土体初始含水率沿深度方向为非线性分布的.考虑到实际的土体初始含水率分布情况,提出了描述土体初始含水率的分布的反比例函数,对Mein-Larson入渗模型进行...     

基于降雨入渗的Newmark模型改进及地震滑坡危险性预测研究

滑坡是一种破坏性非常强的地质灾害,其中地震与降雨均为诱导滑坡发生的关键因素。从降雨期间发生地震的角度考虑,基于Green-Ampt降雨入渗模型对Newmark模型进行改进,推导两因素耦合作用下的边坡安全系数F_S。以云南省鲁甸县某一区域为例,分别开展无降雨、降雨无积水与降雨积水三种情况下的地震滑坡危险性预测及坡度与入渗深度因子对位移影响分析。通过比较上述三种情况,得到研究区域内的Newmark累积位移分布及危险性区划。结果表明：与未降雨情况相比,后两种情况下地震滑坡高危险程度区域面积占比计算区域随着降雨时间的增加从1%分别提高至9%、12%,滑坡低危险程度区域面积从51%分别降低至35%、33%;坡度值与入渗深度值越大,滑坡位移越大,危险性越高。Newmark改进模型充分考虑了降雨对地震滑坡产生的促进作用,能更好地反映出研究区每个场点相对的滑坡危险性,对滑坡危险性预测具有一定指导意义。     

连续降雨条件下某震后高边坡稳定性分析

基于饱和-非饱和渗流理论,综合考虑降雨入渗引起土体重量增加、渗透力增大以及抗剪强度降低等因素的影响,建立降雨条件下震后高边坡有限元模型,运用自编计算程序USLOPE-FEM进行稳定性分析。研究结果表明:未降雨之前,坡体塑性应变主要集中分布于松散堆积体下部与基岩分界面,边坡已经接近临界平衡状态;降雨量20mm/h时连续入渗使边坡上部土层含水量增加,负压区消失且出现饱和区;随着降雨时间延长,坡体表层暂态饱和区逐渐向内部推移,土体的重量和渗透力显著增大、抗剪强度明显降低,坡体中剪应力整体增大,塑性应变区向坡顶扩展而逐渐贯通;连续降雨6h后,临空面表层出现局部滑塌,连续降雨36h后整个堆积层将沿基岩滑塌逐步堵江。研究成果可为强降雨条件下边坡安全性评价提供参考,也为该边坡的失稳预警与滑坡防治积累资料。     

降雨条件下边坡体积含水率变化规律研究

持续降雨是边坡发生失稳破坏的主要诱因之一,基于饱和—非饱和渗流理论,对梅州市大埔县某边坡的渗流场进行模拟,研究在不同降雨工况下该边坡土体体积含水率的时空变化规律。研究结果表明:相同条件下,降雨强度越大(降雨历时越长),边坡表层土体体积含水率变化越大;降雨强度60 mm/d历时1 d的暴雨对边坡表层土体体积含水率的增幅作用存在着一定的滞后性,其余工况未表现出滞后现象;降雨强度为120mm/d和300 mm/d的两种工况各研究点任意时段体积含水率较为接近;当降雨强度达到60 mm/d以上时,边坡内部体积含水率空间变化主要受降雨历时影响,降雨历时越长,降雨入渗深度和体积含水率变化越大。     

地震后降雨作用下堆积体滑坡模型试验研究

为研究震后降雨作用下堆积体滑坡的灾变机理、裂缝发展规律、滑坡启动时间等问题,以甘肃省舟曲县江顶崖滑坡为对象,采用振动台及人工降雨模型试验,开展4组相同地震烈度不同降雨强度的震后降雨试验。研究结果表明：(1)地震作用使坡体发生剪切破坏,震后降雨工况坡体呈现土体流失的浸蚀破坏,在坡脚处产生明显的剪出口,震后降雨作用诱发堆积体滑坡发生局部失稳。(2)地震作用使坡体中部产生剪切裂缝与错台,后缘处产生“圆弧状”张拉裂缝,在后期降雨中,裂缝变形随降雨强度增大而加剧,并在降雨中期发生突变变形。(3)地震烈度相同的情况下,滑坡启动时间与降雨强度呈指数函数关系,土体沉降变形与降雨强度呈对数函数关系。研究成果可为堆积体滑坡在震后降雨作用下的预警及防治提供参考。     

坡地土壤降雨入渗性能的径流-入流-产流测量方法与模型

坡地土壤的降雨入渗性能对于水文过程、作物水分利用、灌溉管理、土壤侵蚀等方面的研究和实践非常重要. 提出了测量坡地降雨条件下土壤入渗能力的径流/入渗方法. 依据水量平衡原理, 根据径流在坡面上的推进过程和有积水情况下积水深度随时间的变化过程推导得到了计算土壤入渗率(入渗能力)的数学模型. 采用两种工况: 雨强为20 mm/h、坡度0°和雨强60 mm/h、坡度20°, 径流/入渗坡面长度比均为1:1测量土壤入渗性能. 还用双环入渗仪测量了入渗性能用于比照. 用含水量10%的粘黄土进行室内试验, 获取了相关的数据, 并据此计算得到了两种工况的降雨入渗率曲线. 结果表明, 这种新方法可以很好地表征土壤入渗性能的概念, 并能获得很高的初始入渗能力. 分析了这种测量方法和计算模型的合理性. 采用降雨量、入渗量对比方法, 计算了上述两种工况的测量误差各为1.82%/1.39%和4.49%/3.529%(试验/模型), 说明了该方法的测量精度. 由于初始阶段供水能力的限制和土壤团聚体崩解的影响, 双环入渗仪测量得到的瞬态和稳定入渗能力均远小于用该方法测量得到的结果. 本方法可以克服以往降雨器和双环入渗仪方法的不足, 可以用于测量坡地降雨/径流/土壤侵蚀等因素影响下的整个降雨入渗过程曲线. 为相关研究提供了有力的工具.     

玉树地震滑坡分布调查及其特征与形成机制

2010年4月14日青海省玉树县发生了MS7.1地震.文中基于现场考察与遥感影像目视解译的方法,对玉树地震滑坡进行分析,并制作了玉树地震滑坡空间分布图.结果表明,该地震触发了约2 036处滑坡灾害,总面积约1.194km2;地震滑坡分布受主地表破裂控制作用强烈;滑坡类型多样,但以崩塌型滑坡为主;滑坡有5种成因机制:人工开挖坡脚型、地表水入渗致坡体震动滑动型、断裂错断震动型、震动型、后期冰雪融化或降雨入渗型;除地震主地表破裂外,还有许多坡体裂缝,主要分布在主地表破裂带SE端的SW盘,该部位在地震中受到了强烈的挤压作用.     

降雨和地震耦合作用对滑坡稳定性的影响——以甘肃西和Ⅲ号滑坡为例

以甘肃省西和县西山Ⅲ号滑坡为例分析了地震与降雨耦合作用对滑坡稳定性的影响。采用GEOSTUDIO软件对其进行了天然及地震降雨耦合作用两种条件下的数值模拟。通过计算结果对比可知,西山Ⅲ号滑坡在天然状态下处于稳定状态;地震降雨耦合作用对西山Ⅲ号滑坡的稳定会起到很强的削弱作用,滑坡将处于失稳状态。在此处采用的计算条件下,相同降雨量下地震与不同降雨强度的耦合作用显示,降雨强度越小雨水入渗相对越多,地震作用下超孔隙水压力影响区域越大,滑坡越不稳定。     

非饱和黄土动力液化研究——以党家岔滑坡为例

黄土具有极强的水敏性和动力易损性，黄土地区多次强震都引起过液化、滑坡等地质灾害，造成了严重的人员伤亡和财产损失，因此振动作用下高含水率黄土的液化问题不容忽视。在大量已有研究的基础上，以宁夏党家岔滑坡为例，研究振动作用下高含水率黄土的液化问题。现场调查发现高含水率滑带土并未达到完全饱和状态（饱和度达95%左右），在新鲜的芯样断面发现有明显的"流态化"液化破坏特征。借助室内试验和数值模拟技术，对党家岔滑坡非饱和黄土层的液化性能及液化发生机理进行分析。结果表明：（1）非饱和黄土层液化发生机理可概括为：地震作用下饱和黄土层孔隙水压力激增，高含水率非饱和黄土层孔压增长响应滞后，随着孔隙水压朝上部消散，地下水向上渗流，当平均有效应力接近0时，高含水率非饱和黄土层发生液化；（2）振动过程中不同饱和度黄土孔隙水压力增长响应具有滞后性，借鉴饱和黄土液化时孔压比的判别标准和Seed简化判别法，初步证实党家岔滑坡高含水率非饱和黄土层可发生振动液化，斜坡前缘和中部土体发生液化的初始饱和度范围分别为68.3%~100%和73.8%~100%，斜坡后缘土体不发生液化。     

基于人工边坡稳定性的降雨型滑坡预警预报模型设计与应用

由削坡建房遗留的人工边坡存在大量滑坡隐患问题,在降雨引发土质边坡自身动力变化分析条件下,以稳定性评价建模为基础,提出降雨型滑坡动力学预警预报模型.文中以广东省梅州市花岗岩地区为例,使用GIS技术构建了1727个预警分析单元,并进行关键地质环境因子赋值及与气象站点数据关联;按坡高、坡度等参数,分别构建16个边坡失稳动力学...     

地震动强度增大过程中边坡土体的损伤演化及其计算方法研究

地震作用下边坡失稳破坏过程也是土体损伤变形演化过程,当前边坡模型试验中土体损伤的定量计算方法尚未提出;研究以兰州新区职教园区内一填方边坡为原型,开展了地震动强度逐级增大条件下边坡失稳破坏的模型试验,研究边坡变形失稳过程中相关物理量随地震动强度的变化规律,进而提出土体损伤的计算公式。研究结果发现：在地震动强度增大过程中,坡肩土体损伤变形最为显著,传递函数频谱随地震动强度增大呈现有规律的减小变化,土体阻尼比随地震强度增大呈现指数函数增大变化,据此提出了基于归一化阻尼比的土体损伤量计算公式,该公式计算的土体损伤量也呈现指数函数增大变化,反映了地震动作用下土体的非线性损伤变形破坏过程。文中提出的土体损伤量计算方法可为基于模型试验的边坡稳定性评价提供理论依据。     

基于滑坡敏感性与降雨强度-历时的中国浅层降雨滑坡时空分析与模拟

本研究提供了一种基于滑坡敏感性与降雨强度-历时(I-D)的中国浅层降雨滑坡时空模拟的方法.该研究用到了滑坡敏感性指数与I-D阈值,实现了实时模拟中国整个区域内浅层降雨滑坡可能发生的时间与地点.论文主要包括三个部分:首先,介绍了前期中国滑坡敏感性的工作,整个区域按照滑坡敏感性的指数分为5类(低、较低、中、较高、高),其中较高与高敏感区域占到总区域的4.15%;其次,采用TMPA3B42的降雨产品分析近年来60起降雨滑坡事件,统计拟合降雨强度与历时的关系,并构建降雨滑坡响应阈值.最后,综合上述的工作,模拟了浅层降雨滑坡的时空分布,并通过实例进行了验证.本研究为浅层降雨滑坡模拟预测提供了一种理论依据,旨在能够为降雨滑坡灾害预警与防治提供帮助.     

降雨作用下碎石土滑坡稳定性演化过程分析

不同的降雨强度和历时导致滑坡体内渗流场的动态演变,同时也影响着滑坡稳定性的变化,但目前对降雨作用下的滑坡稳定性变化规律的研究并不多。本文选取铜仁地区石灰溪滑坡进行案例研究,基于饱和—非饱和渗流理论和极限平衡理论,采用SLOPE/W模块研究在不同降雨强度及不同降雨历时组合工况作用下石灰溪滑坡在降雨中及降雨后1~7天的稳定性演化特征及规律。研究表明在不同降雨强度条件下,滑坡稳定性在第一天降雨过后急剧恶化,稳定性系数迅速减小,随着降雨强度的增大滑坡稳定性恶化明显,当降雨强度为100 mm/d时滑坡稳定性已经基本接近于整体滑动的状态;滑坡在降雨过程中稳定性系数迅速减小,随着降雨历时的增大滑坡稳定性恶化明显,当降雨历时为2天、3天时滑坡已经整体失稳。     

五尺坝地区库岸蓄水诱发型滑坡稳定分析

库水位周期性变化将改变原有水—边坡作用条件。结合三峡五尺坝库岸型斜坡地质条件,探讨了五尺坝滑坡成因机制,基于滑坡地质调查及变形破坏特征分析,其失稳模式概化为蠕滑—拉裂破坏,采用数值分析有限元软件Geostudio2007,对降雨入渗和库水位变化进行了数值模拟,提出坡体稳定系数在受到降雨与库水位升降导致的滑体内孔隙水压力的影响下有所减小,正常工况下滑坡整体稳定,极端工况滑坡会失稳。     

基于三维高密度电法的黄土灌溉水入渗方式研究

灌溉诱发型黄土滑坡是我国西北地区主要地质灾害之一.为研究灌溉水在黄土层中的入渗方式,对位于甘肃省的一处黄土层中无裂隙发育的农业用地进行了灌溉试验,通过人工引水灌溉模拟还原农业灌溉水的入渗过程,利用三维高密度电法对灌溉水的入渗过程进行了表征.其后,通过Res3 Dinv三维处理软件对监测数据进行了多次反演计算,利用Voxler软件平台对黄土灌溉水入渗过程的电法反演数据进行三维可视化处理.试验成果表明,灌溉水在浅层均质黄土层中主要以竖向的"活塞式"运移为主,侧向运移能力较弱.当深度达到5.5～6 m时,深部黄土中含水率几乎不再增加,其入渗方式发生明显变化,即可能由液态水运移转化为水汽运移.通过传感器监测数据及竖井验证,本次三维电法效果较好,证明利用三维高密度电阻率法在黄土地区进行灌溉水入渗方式研究是切实可行的.     

岷县漳县6.6级地震典型滑坡特征及其诱发机制

地震和降雨是滑坡产生的两大诱因。一般认为二者的耦合作用概率小,在现实中也较少发现有此种实例。岷县漳县6.6级地震中黄土地震滑坡广泛发生,本文通过现场调查,在相关降雨量数据、航空影像空间分析的基础上研究了两个地点(永光村滑坡和堡子村滑坡)的典型地震黄土滑坡的空间展布特征和发生、发展过程,分析了诱发机制。结果发现:(1)地震滑坡呈带状分布与地震发震构造走向一致;(2)位于极震区范围的永光村黄土滑坡具有泥流特征,土体含水量可达塑限以上,是由于过量降水和强地震动耦合作用下发生;(3)堡子村黄土地震滑坡则主要为强地震动所诱发,滑距较短,并具滞后发生特性。本结果对未来地震中滑坡的预防与防治具有借鉴意义。     

基于GIS的白龙江流域舟曲—武都段的滑坡危险性评价

本研究以围绕着白龙江流域的甘肃省南部的宕昌县、舟曲县和武都区部分地区为研究区,根据全国滑坡编目中得到的272个历史滑坡数据以及选取的高程、坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、归一化植被指数（NDVI）、降雨、岩性、距道路距离和距河流距离10种影响因子,利用三种具有代表性的定量方法：信息量模型、以及基于频率比模型的逻辑回归模型和人工神经网络模型对研究区内滑坡灾害危险性进行评价。三种评价结果均显示研究区内滑坡灾害的极高和高危险区主要沿白龙江河谷地区呈带状分布。从危险性分区图可看出,人工神经网络模型得到的分区图较为合理,既表现出沿河谷地区集中分布的趋势,也呈现出对滑坡历史数据较为独立的特征,这一研究结果与前人研究结果一致。根据受试者工作特征曲线（ROC曲线）对三种模型的精度进行检验,检验得到的AUC值分别为0.818、0.829和0.837,说明三种评价结果均具有较高的可靠性,基于频率比模型的人工神经网络模型相比其他两个模型具有更好的评价精度,能更好地进行滑坡危险性的预测和评价,其中高程、降雨、岩性以及距道路距离对评价结果影响更大,这四种影响因子重要性值占比为52.1%。为该地区的城市扩建与灾害预防预测提供了参考。     

盐分及含水率对甘肃黑方台黄土强度的影响研究

文章以甘肃黑方台灌区黄土滑坡区黄土为研究对象,开展了滑坡区盐分调查及水土化学特征分析,进行了不同易溶盐含量及不同含水率条件下的重塑黄土三轴固结不排水剪切试验,探讨盐分及含水率对黄土强度的影响。结果表明：滑坡区土样中易溶盐含量范围为0.15%～4.55%,易溶盐主要是以Na₂SO₄和NaCl为主;水化学分析显示灌溉水入渗及溶滤台塬黄土中的可溶盐,经优势通道在坡脚以泉点渗出等方式排泄并富集;试样抗剪强度随易溶盐含量的增加而提高,随含水率的增加而降低;不同易溶盐及含水率条件下,抗剪强度参数黏聚力变化范围为4.2～57.1 kPa,内摩擦角变化范围为23.1°～33.5°,黏聚力对易溶盐及含水率的变化更敏感。     

青藏高原多年冻土区热融湖塘对土壤物理特性及入渗过程的影响

全球变暖背景下高寒土壤水文过程的变化是流域水文学及生态系统稳定性研究的关键问题之一,以多年冻土区典型发育的热融湖塘为研究对象,基于土壤物理特性、入渗过程及土壤水分等的观测,并进行模型模拟.结果表明：热融湖塘改变了土壤的入渗过程,随着其影响程度的加剧,初始入渗速率降低,且在中度影响迹地降低幅度最大;稳定入渗速率与累积入渗量在表层逐渐增加,10与20 cm深度处均为先减小后增加,与土壤质地显著相关,且累积入渗量受制于稳定入渗速率变化;通过对比分析,Hoton模型更适用于热融湖塘影响迹地高寒草甸土壤水分入渗过程的研究.总之,热融湖塘的形成降低了高寒草甸土壤的持水能力,使其导水性增强,导致热融湖塘分布区域的产流能力降低.     

降雨对无支挡结构下隧道-滑坡正交体系的作用机理研究

通过大型地质力学模型试验,研究在无支挡结构下降雨对隧道-滑坡正交体系的作用机理。主要研究不同降雨阶段,隧道-滑坡正交体系下隧道纵向应变的变化特征及隧道不同横断面环向应力变化特点,并重点分析在不同降雨阶段,不同位置及其不同横断面滑体的位移变化特征。试验结果表明:(1)降雨可导致坡体横断面断裂而出现新的滑移面,从而导致坡体失稳。(2)在隧道-滑坡正交体系下,随着雨水的下渗及滑体土样含水率不断增大,隧道局部应变有明显突变,且山侧纵向应变比河侧应变要大。(3)在隧道-滑坡正交体系下,降雨使得隧道环向应力呈不均匀变化:隧道的底部应力大于顶部应力,山侧应力大于河侧应力,表明降雨可导致滑体蠕动或局部滑移,引起隧道不均匀受力及变形,这对隧道结构的安全非常不利。本次试验可为雨水充沛区的滑坡及隧道抗滑设计提供一定参考。