降雨条件下北川斜坡破坏的数值模拟

本文采用FLAC的两相流模式和修正的Mohr—Coulomb模型,对北川地区震后土在降雨条件下的位移和速度矢量进行了数值模拟和分析,同时在室内进行了降雨条件下斜坡破坏的模型实验。分析结果表明：土体在沿坡面的最大水平位移发生在坡脚处,土体水平位移是衡量斜坡破坏的首要指标,可采用坡面特征点的位移突变作为斜坡破坏的判别标准;数值模拟得到的斜坡破坏与降雨历时关系与室内模型实验结果吻合较好。     

基于组合楔形体原理的采动坡体稳定性研究

地下采煤通常会引起地表严重开裂,甚至发生滑坡、崩塌等地质灾害,采动坡体的稳定性研究一直是工程实际关心的问题。本文以贵州省都匀市煤洞坡采动坡体为例,在斜坡破坏机制分析基础上,采用组合楔形块体原理构建了采动坡体稳定性系数计算方程,并从实验、经验类比、采空率等方面对采动坡体的强度指标进行了综合取值,计算了采动坡体在天然、饱水及裂隙水作用下的安全系数。结果表明:煤洞坡山体是处于稳定状态的,这与坡体上的裂缝位移监测成果是相符的。但在长时间降雨或暴雨情况下,煤洞坡山体稳定性就会逐渐变差,甚至发生滑动; 坡体稳定性安全系数随内摩擦角的降低而降低,随裂隙水充水高度的增加而降低; 一旦后缘块体挤压前缘块体时,就会存在一个安全系数急剧降低的阀值。从裂缝水柱高度与降雨渗入裂缝的雨水量关系出发,建立了裂缝水柱高与降雨量之间关系式。经计算当降雨量(短时间内)超过192mm,斜坡就会失稳。     

降雨入渗补给地下水数值模拟研究

针对在地下水资源评价中入渗补给量采用经验估算存在较大误差的问题,以神东矿区为例,在广泛调查矿区包气带岩性结构并结合野外取样、室内参数测定的基础上,采用数值模拟的方法建立包气带水分运移数值模拟模型,定量模拟矿区内不同地段降雨入渗强度,探讨影响降雨入渗强度的主要因素,计算得出研究区降雨入渗系数大致在0.18~0.27,分析认为影响降雨入渗强度的因素有降雨量、潜水埋深、包气带岩性等。其中在研究区广泛分布的风积沙对地下水资源起到了一定的保护作用。     

降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响

在降雨与浅层滑坡稳定性关系的研究中, 目前的研究往往忽略了降雨类型的影响.因此, 选取4种具有代表性的降雨类型: 均匀型、递增型、递减型以及峰值型为对象, 基于Rosso提出的降雨强度与地下水关系模型, 构建考虑降雨类型的浅层滑坡地下水位高度随降雨时间的变化关系, 研究不同降雨类型对浅层滑坡地下水位变化的影响.进而, 结合无限边坡理论, 建立浅层滑坡的稳定性计算模型, 研究不同降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响.研究结果表明: 降雨类型对浅层滑坡稳定性的影响是明显的, 递增型降雨作用下的浅层滑坡安全系数最小, 其次是均匀型降雨, 再次是峰值型降雨, 最大的是递减型降雨; 同时在确定浅层滑坡临界降雨量和进行区域浅层滑坡易发性研究时降雨类型的影响不容忽视.      

基于有效降雨强度的滑坡灾害危险性预警

选取湖北省恩施地区1 000 km2区域作为典型研究区, 在全面分析该区域历史滑坡资料的基础上, 根据该区滑坡生成与地层岩性之间的关系, 将研究区地层划分为高、中、低3类易发性岩组.分岩组统计降雨监测数据与历史滑坡信息, 得出有效降雨强度与关键降雨持续时间的散点图, 由此确定不同滑坡发生概率的有效降雨强度阈值, 提出该区的滑坡灾害危险性预警判别模型.基于样本区统计数据建立滑坡预测指标体系, 运用GIS得出研究区域的滑坡空间易发性区划结果, 并根据不同易发岩组-有效降雨强度模型, 叠加滑坡灾害易发性分区结果与降雨危险性预警等级分级结果, 对研究区的滑坡灾害危险性进行了预测预警.结果表明: 不同易发岩组-有效降雨强度模型所得预警结果与实际情况吻合, 预警模型具有考虑全面和预警精度高的特点, 在实际预警中切实可用.      

川东北地区强降雨诱发崩滑流灾害分析

川东北地区一直以来都是地质灾害高发地区,地质环境条件脆弱,极端降雨事件频发,是区域地质灾害预警高度关注地区。以2012年6月下旬到7月上旬持续强降雨诱发崩滑流灾害过程为例,通过统计方法,从空间和时间角度,分析地质灾害的空间分布、时间分布与降雨的相关关系,得到该区域降雨诱发地质灾害的规律特点及临界降雨判据。(1)川东北地区的降雨模式常见为数日持续降雨,且降雨中出现数次(2~3日)的极值雨量,在这种降雨模式下,考虑到前期降雨的累积效应,需要着重关注第二次的极值降雨,往往会诱发更大的群发灾害过程,并具有明显的滞后效应,此特点在巴中、达州、广元等地表现得尤为明显,而南充市的即时发灾特点更为明显。(2)川东北地区各市临界雨量不同,在少量前期雨量累计情况下,广安最低,约为25mm;其次是广元,约为50mm;最后是巴中、达州和南充,约为90mm。相关结论可为该地区的区域地质灾害预警研究和实践提供技术支撑。     

水库滑坡变形特征的模型试验研究

在库水位的反复变动下,水库滑坡表现出来的阶段性变形特征往往是预警预报的现实依据。以三峡库区簸箕石滑坡为例,在充分认识其地质原型基础上,开展了滑坡岩土物理力学试验。根据相似理论合理选择相似材料,并建立室内滑坡地质力学模型,设计符合原型地质环境条件的两个过程,对滑坡变形特征进行定量研究。结果表明:该滑坡的变形破坏具有突发性,前缘先出现变形,中后缘同时失稳。变形速率有先增大后逐渐减缓的规律,无明显征兆。     

黄土陡坡降雨冲刷试验及其三维颗粒流流-固耦合模拟

针对坡角为70°的黄土边坡,进行2.7 mm/min降雨强度下的室内坡面冲刷试验。根据边坡冲刷破坏的过程特征,将边坡侵蚀方式演变过程归纳为试验初期的片蚀、中期的细沟侵蚀、到后期的切沟侵蚀和坍塌。试验中坡顶处侵蚀强度大于其他部位,当坡面形成上下贯通的切沟之后,水流开始掏蚀沟槽底部土体,随着冲刷的持续,切沟两侧土体强度降低,坡顶土体发生坍塌。以此为基础利用三维颗粒流软件PFC3D对边坡降雨冲刷过程进行流-固耦合模拟,在模拟颗粒大变形的同时得到颗粒运动轨迹、孔隙率、流体单元内流速等重要参数,这些参数的定量变化过程反映了降雨过程中边坡遭受侵蚀程度及水流侵蚀能力的分布规律:坡顶处侵蚀最为强烈、水流侵蚀能力最强,且两者随高度降低呈减小趋势,与室内试验结果一致。     

含碎石紫色土坡面降雨入渗和产流产沙过程

在室内土槽模拟降雨试验基础上,观测了具有不同碎石体积含量紫色土的降雨入渗地表产流产沙量以及细沟间径流和细沟径流的流速,以期建立碎石含量与土壤流失的定量关系。研究结果表明:土壤中碎石混合对降雨入渗有正负两方面的影响,当碎石含量为20%~30%时,碎石的存在增强土壤入渗能力,当碎石含量提高到30%时,土壤的入渗能力被削弱。土壤中碎石混合通过不同的作用机制对坡面细沟间径流流速和细沟径流流速产生不同的影响,随着碎石含量的增加,细沟间径流平均流速逐渐增加,细沟径流的平均流速逐渐降低。土壤中碎石混合通过改变土壤的物质组成和结构,增强土壤的抗蚀性和抗冲性,随着碎石含量的增加,径流含沙率和土壤流失量显著降低,土壤流失比与碎石含量呈极显著指数负相关关系。     

基于人工降雨模拟试验的坡面水文连通性

为揭示降水入渗时坡面水文连通性特征以及坡度和雨强等对水文连通性的影响,研究基于人工降雨模拟试验,分别采用结构性指标径流长度（Flowlength,l_F）和功能性指标相对地表连接函数（Relative Surface Connection Function, F_RC）分析不同坡度坡面（5°、15°、25°;面积为150 cm×50 cm）在不同雨强（25 mm/h、50 mm/h、70 mm/h和86 mm/h）条件下的水文连通性。研究结果表明:坡面水文连通结构主要由l_F为0~100 mm的径流路径组成,其栅格频率高达90%以上,而l_F为100~500 mm的栅格频率为3%~8%。水文连通性的迅速发展主要集中在降水事件的开始阶段,而一定阶段以后入渗速率与地表储水速率基本持平,水文连通性呈现出较为稳定的发展趋势。坡度增大整体上有利于水文连通性的发展。5°坡面对应水文连通面积比率整体小于其他坡度。由于雨强增大到一定范围时将增加地表糙率,从而阻碍水文连通性的发展,研究中仅25 mm/h对应水文连通性明显区别于其他雨强,而其他雨强间则在多数情况下水文连通性差别较小。