三峡库区典型降雨模式对滑坡稳定性影响研究

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在降雨对非饱和土斜坡稳定性影响的研究中,对降雨强度、降雨持续时间和降雨量的研究比较成熟,研究降雨模式对斜坡稳定性的影响相对较少,而根据滑坡与降雨关系的统计数据表明滑坡的发生规律与降雨模式有密切的关系。结合三峡库区的降雨特征,以花莲树滑坡为原型,对三峡库区滑坡临界降雨量进行了三维物理模型试验研究,获得了一个使滑坡整体破坏的临界降雨量,在此临界降雨量基础上利用有限元法模拟三峡库区典型降雨模式对滑坡暂态渗流场的影响,利用极限平衡法研究降雨模式对滑坡稳定性的影响。主要研究内容和成果如下:  1)以花莲树滑坡为原型进行了滑坡临界降雨量的物理模型试验研究,详细介绍了大型三维人工降雨滑坡物理模型平台构成,滑坡物理模型的研制,分析了降雨过程中滑坡坡体内渗流场、应力场和位移场的变化规律,试验结果为在库水位175m状态下,通过连续降雨导致该滑坡整体失稳破坏,滑坡临界降雨量为702.7mm,该降雨量远远大于三峡库区历史最大连续降雨量488.7mm。  2)利用有限元法模拟三峡库区典型降雨模式对滑坡暂态渗流场的影响规律。根据三峡库区降雨与滑坡的相关性分析及滑坡临界降雨量物理模型试验结果,以10天降雨总量为702.7mm为一次降雨过程,研究在相同降雨量,相同降雨时间及相同初始条件下,三峡库区五种典型降雨模式:均匀型、递增型、递减型、中间大型和中间小型降雨对滑坡暂态渗流场的影响。结果表明:不同降雨模式对滑坡坡体内的暂态渗流场影响有显著差异。不同的降雨模式下坡体内的暂态浸润线不同。相对于初始浸润线,各种降雨模式作用下,坡体内的浸润线都有所提高,其中递增型和中间小型降雨浸润线变化幅度最大;不同降雨模式下坡体内孔隙水压力变化规律有显著差异,降雨结束时均匀型、递增型、递减型、中间大型及中间小型降雨模式的最终孔隙水压力分别为112.40、195.74、80.11、91.81kPa和164.84kPa,最大差值为115.63kPa。  3)根据计算所得到的暂态渗流场的结果,考虑滑坡的重力作用,利用极限平衡法计算了不同降雨模式作用下,对花莲树滑坡在降雨过程中和降雨结束后10天的稳定性进行了分析,结果表明:在第四章模型试验研究的花莲树临界降雨量702.7mm条件下,均匀型、递增型、递减型、中间大和中间小型五种降雨模式安全系数最小值分别为1.07、0.985、1.057、1.037、1.035。五种降雨模式中只有递增型降雨模式使得滑坡失稳,其他几种降雨与模式下滑坡基本处于临界稳定状态,说明滑坡的临界降雨量可能受很多因素影响,降雨模式是其影响因素之一。递增型降雨模式下滑坡坡体内孔隙水压力变化显著,滑坡安全系数持续下降,下降幅度最大且降雨结束后持续下降,为最不利降雨模式。降雨对滑坡稳定性的影响具有滞后性,且滞后性与后期降雨强度具有很强的相关性,后期降雨强度越大,降雨对滑坡稳定性影响滞后性越明显。
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