降雨诱发堆积体滑坡室内模型试验研究

摘要

堆积体滑坡具有分布广泛、爆发频率高、持续危害大等特点,在我国滑坡类型中占很大的比例,严重威胁基础设施建设、人民生命财产安全。降雨是堆积体滑坡的主要触发因素,深入研究降雨条件下堆积体坡失稳规律对滑坡预测预报和防灾减灾具有重要的理论意义和工程实用价值。本文以松散堆积体坡为研究对象,采用模型试验和数值分析的方法,深入研究降雨条件下堆积体土坡的渗流、变形、破坏和颗粒运移的规律,探讨了颗粒级配、坡度和降雨特性等对入渗和土坡稳定性的影响。主要研究成果如下:
　　1.开发研制了降雨滑坡室内模型试验装置和相关测试系统。借助模型试验系统,对三种配制的堆积体土样进行了模型试验。
　　2.模型试验观测结果表明:(1)在相同坡度和降雨条件下,不同颗粒级配土坡的破坏模式有显著差别,砂性土S1、堆积体S2和堆积体S3土坡破坏模式分别为多级后退式破坏、冲蚀引起的局部浅层滑动破坏和块状滑动破坏。(2)坡内土体体积含水量、孔隙水压力和吸力随降雨历程响应明确。湿润锋到达后体积含水量和孔隙水压力持续增加而吸力持续减小,达到峰值后稳定。降雨停止后体积含水量和孔隙水压力立即降低而吸力逐渐增大。(3)坡体破坏瞬时土体位移有一个加速过程。(4)降雨入渗作用下堆积体坡细颗粒出现流失,颗粒流失的程度受级配影响。
　　3.通过模型试验对比,分析讨论了颗粒级配、坡度和降雨特性等对土体变形、入渗和坡体破坏的影响。研究表明:(1)连续降雨条件下,雨强越大体积含水量和孔隙水压力达到峰值的时间越短,强降雨强度条件下增大降雨强度不改变土坡的破坏模式。(2)间断式降雨土体正孔隙水压力的峰值比连续降雨略大,表明间断式降雨使坡内孔隙水压力产生累积效应,入渗更为显著。(3)降雨模式的变化不改变土坡的破坏模式,但间断式降雨下滑坡时间提前。(4)坡度对土坡破坏的影响显著,缓坡初始滑坡时间较陡坡的早,破坏时的累积降雨量小,缓坡弱雨滑坡的破坏面更加明显。(5)颗粒级配(含石量)对土坡破坏模式具有显著的影响,含石量越小,滑裂面越明显。含石量对细颗粒流失也有影响,含石量越大细颗粒流失越显著,坡脚细颗粒含量越大。
　　4.比较渗流模拟与试验实测数据,结果表明在试验初始阶段孔压分布有一定差别,但土坡局部饱和后计算模拟与实测较为吻合。边坡稳定性分析表明,在给定坡度变化范围内(37-45度),坡度对降雨入渗和土坡稳定性的影响并不显著;含石量对入渗和边坡稳定性影响显著,含石量越大入渗深度越小,安全系数越大,初始滑坡所需时间越长。

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第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容及创新点

第二章 室内降雨滑坡模型试验装置

2.1模型试验装置

2.2模型试验设备调试和传感器标定

2.3本章小结

第三章 滑坡模型试验方案

3.1试验方案

3.2室内土样的配置及土性测试

3.3坡面降雨条件

3.4模型试验步骤

3.5本章小结

第四章 模型试验结果

4.1 G1试验结果

4.2 G2试验结果

4.3 G3试验结果

4.4 G4试验结果

4.5 G5试验结果

4.6 G6试验结果

4.7 G7试验结果

4.8本章小结

第五章 试验结果分析

5.1破坏过程

5.2影响因素分析

5.3本章小结

第六章 降雨触发堆积体滑坡的数值分析

6.1非饱和土水力特性的估算

6.2数值分析模型

6.3数值计算结果及分析

6.4本章小结

第七章 结论和展望

7.1研究内容和主要结论

7.2存在问题和展望

参 考 文 献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文