降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理

发布时间：2024-05-22 01:08

　　为探究降雨入渗下裂土边坡水分运移时空特征与失稳机理,自主研制了足尺模型试验系统和光纤布拉格光栅(FBG)深部柔性位移系统,对边坡渐进破坏进行了全过程、多物理量联合监测,揭示了降雨入渗作用下裂土边坡的渐进变形和破坏演化模式;基于裂土边坡的渐进破坏模式,提出了土体饱和比概念,将裂隙深度范围滑体分为饱和层和非饱和层;以土体饱和度变化描述了含随机分布裂隙的边坡水分运移规律,并结合刚体极限平衡法探讨了由裂隙控制的边坡失稳机制。研究结果表明:对于未形成裂隙的边坡,连续降小雨时浅层变形受表层基质吸力控制;裂隙形成后,雨水沿裂隙快速入渗形成暂态饱和区,导致基质吸力降幅达82.50%～87.14%,而由其贡献的抗剪强度迅速损失,从而形成初期溜滑、片蚀等浅层变形,降雨停止后坡体仍处于蠕变过程,坡脚与坡顶位移增幅分别为23.40%和19.39%;蒸发后裂隙规模发展增大了雨水对渗流场的影响范围和边坡破坏规模;土体经历胀缩、蠕变而变得松散,裂缝区深部土体体积含水率较初始状态的增幅为205.7%;同一降雨条件下,初始裂隙深度愈深,稳定系数愈低,破坏愈快;对具有同一裂隙深度的边坡,其稳定系数随土体饱和比的增加逐渐降...

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【部分图文】：

图1模型试验系统与模型边坡

试验原型边坡位于池州长江公路大桥K17+000处,坡体出露灰白色残积土,具有弱膨胀性,边坡平均高度为3.5m。原设计坡率为1∶1,开挖后边坡因未及时防护,出现反复变形破坏,增加了边坡治理难度。模型试验框架尺寸为6.0m(长)×3.0m(宽)×3.0m(高),试验系统由槽钢....

图2监测元件布设示意(单位:cm)

天然降雨主要特性参数包括降雨强度、降雨均匀性和雨滴直径[23]。通过3种型号喷头组合实现不同降雨强度模拟,雨强率定范围为10.4～256.8mm·h-1,降雨均匀度大于80%,中数直径范围为1.473～2.562mm。区内6月降雨量最多,最大日降雨量为282.3mm。降雨历....

图3光纤光栅位移计标定结果

将光纤光栅柔性位移计视为等截面悬臂梁,其横截面形心在垂直方向的线位移为该截面的挠度,传感器变形后的轴线为一条平滑的连续曲线,满足平截面假定,柔性位移计的微小挠度即为相应位置的横向位移。自主研制标定框架并选取柔性位移计顶端、中部、底部进行弯曲变形室内标定,标定结果见图3,其中:f为....

图4裂隙发展与边坡破坏形态

表2模型边坡变形全过程特征Tab.2Characteristicsofwholedeformationprocessofslopemodel典型变形时间结束节点/h降雨阶段破坏阶段变形现象描述26.45连续小雨片蚀静置期出现的胀缩裂隙较浅,雨水快....

本文编号：3980179