黃土邊坡降雨條件下破壞機(jī)理室內(nèi)模型試驗(yàn)研究.pdf

1、降雨是引起各種地質(zhì)災(zāi)害的重要因素之一，尤其是黃土塬、梁、峁等地形發(fā)育完全的黃土地區(qū)，為黃土邊坡的地質(zhì)災(zāi)害提供了天然條件。通過建立室內(nèi)邊坡模型，控制雨強(qiáng)、作用時(shí)間、邊坡坡腳等研究降雨引起的黃土邊坡失穩(wěn)過程，并利用土壓力盒、水分及孔隙水壓力傳感器等監(jiān)測土體內(nèi)部各項(xiàng)參數(shù)的變化，結(jié)合降雨過程和邊坡破壞發(fā)展過程進(jìn)行了針對性的分析。同時(shí)，運(yùn)用數(shù)值分析軟件建立與室內(nèi)模型試驗(yàn)同尺寸的數(shù)值模型，分析孔隙水壓力、滲流方向、抗剪強(qiáng)度等隨降雨的變化。主要研究內(nèi)

2、容或成果如下:
　　(1)浸潤線發(fā)展規(guī)律:相同邊界條件下，40°與55°邊坡模型的浸潤線推移規(guī)律保持一致:降雨前期，邊坡各處浸潤線向土體推移速率基本保持一直，為0.11m/hr;隨降雨邊坡表面土體飽和，坡腳處產(chǎn)生積水，坡頂、坡面的浸潤線推移速率下降，且坡面下降的更為嚴(yán)重，而在坡腳處的浸潤線推移速率受積水影響大于坡頂及坡面處的;40°邊坡模型的浸潤線推移速率較55°邊坡模型的快;同時(shí)，數(shù)值計(jì)算模型得出飽和-非飽和區(qū)域分界線對下方土體

3、影響深度約5cm，且不隨外界條件變化;坡面處的雨水入滲方向隨降雨與坡面夾角不斷減小，甚至保持平行。
　　(2)室內(nèi)模型監(jiān)測數(shù)據(jù)變化特性:通過對兩個(gè)模型試驗(yàn)土體內(nèi)部埋設(shè)監(jiān)測元件，再結(jié)合邊坡破壞發(fā)展過程，著重分析了不同點(diǎn)含水量、應(yīng)力與孔隙水壓力隨降雨時(shí)間的變化特征。
　　(3)黃土邊坡的失穩(wěn)過程:降雨入滲→上部土體容重和水壓增加→裂縫產(chǎn)生、發(fā)展→坡腳軟化坍塌和土體內(nèi)部孔隙緩慢貫通并不斷擴(kuò)大→形成上下貫通的通道→邊坡體下滑力增加及

4、抗剪強(qiáng)度降低→沿孔隙貫通的通道形成軟弱層→產(chǎn)生破壞。并針對邊坡破壞形態(tài)得出其對應(yīng)的破壞模式:40°和55°邊坡模型都屬于由坡腳軟化坍塌引起的牽引式破壞。
　　(4)在一定循環(huán)間歇降雨雨強(qiáng)下，邊坡的安全系數(shù)與降雨時(shí)間有著直接的關(guān)系，邊坡的安全系數(shù)隨著降雨時(shí)間的增長而降低。穩(wěn)定系數(shù)減小的速率存在明顯的分界點(diǎn):降雨初期，安全系數(shù)減小的速率相對較大，隨著降雨時(shí)間的持續(xù)，當(dāng)達(dá)到某時(shí)刻時(shí)，此時(shí)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面完全處于飽和區(qū)，且在隨后的時(shí)間段內(nèi)，