地表水诱发浅表层黄土滑坡机理研究

发布时间：2020-09-10 08:46

　　黄土较松散,内部大孔隙和垂直节理发育,因其特殊的结构为水的快速入渗提供了通道。为了有效减轻降雨和灌溉诱发黄土滑坡对社会和经济带来的巨大损失,开展两种类型滑坡的室内实验研究,具有重大的现实意义。本文以泾阳地区浅表层黄土滑坡为研究对象,开展室内物理模型实验,旨在研究不同降雨形式、不同坡体结构及滴灌条件下不同坡度对黄土斜坡变形破坏过程影响,设计并进行了5组实验,分别为持续强降雨斜坡实验、持续强降雨斜坡(含垂直节理)实验、间歇强降雨斜坡实验和滴灌条件下60°斜坡和45°斜坡实验,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记录其内部变化。根据实验过程及结果同时基于Geo-studio有限元软件的SLOPE/W和SEEP/W模块的数值计算结果,主要得到以下几点成果:(1)对实验中3种传感器读数变化进行了分析,对其变化规律及三者之间的关系进行了总结。同时将实验中产生的湿润锋、孔隙水压力、滑面的位置与数值计算得到的结果进行相互验证,最后还分析了斜坡安全系数与时间的关系。(2)根据实验中湿润锋的变化,得到了黄土斜坡的入渗规律,即在持续强降雨和间歇性强降雨斜坡实验中,斜坡渗透速度由大到小顺序是:坡脚后缘坡面。持续强降雨斜坡(含垂直节理)实验中,斜坡各处渗透速度由大到小顺序是:节理处坡脚后缘坡面。在滴灌条件下,斜坡渗透速度由大到小顺序是:灌溉点坡脚后缘坡肩。(3)根据实验过程和结果,总结出黄土斜坡变形破坏规律,即在滴灌实验中坡度越小,发生滑坡时所需的灌溉量越大,所形成的滑面深度越大,滑坡启动所需孔隙水压力增大幅度越大,滑动距离越远。在强降雨实验中,无节理条件下滑动面越深,滑坡启动所需的孔隙水压力增大幅度越大,同时滑坡产生需要的时间越长。另外根据降雨实验中不同实验条件所需降雨量不同,认为斜坡结构对斜坡稳定性影响比降雨形式的影响要大。(4)根据实验中斜坡变形破坏过程,总结了其变形破坏模式,其中持续强降雨均质斜坡破坏模式为:原始斜坡→坡肩侵蚀→坡脚侵蚀→后缘裂隙产生和扩展→→滑动破坏。持续强降雨含垂直节理斜坡破坏模式为:原始斜坡→坡肩侵蚀→坡脚侵蚀→后缘节理扩展→滑动破坏。。(5)本次实验所取得的研究成果很好地揭示了降雨、灌溉条件下黄土斜坡的变形破坏机理,即实验前期,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。中后期上部土体已饱和,孔隙水压力保持稳定,但由于后期坡体变形导致裂隙的产生或者原有节理的扩展,在变形过程中局部土体排水不畅,导致超孔隙水压力产生,有效应力随之减小,当土体强度减小至最低,小于其临界值,节理或裂隙相互贯通形成主滑面,滑坡发生。
【学位单位】：中国地质科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P642.22

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