强降雨作用下碎石土斜坡室内模型试验研究

强降雨是碎石土滑坡的主要诱发因素。通过室内人工强降雨对碎石土边坡进行研究,在雨强为1.6 mm/min下研究了初始含水率与降雨历时相同时不同斜坡坡度(缓坡22°和陡坡31°)下模型边坡的变形特征和雨水入渗特征。结果表明:随降雨历时增加,坡体沉降值及坡体内部水平位移不断增加,其中在坡腰0.5 m处和坡脚处最大累积水平位移分别为1.99 mm、1.82 mm(缓坡),0.42 mm、0.29 mm(陡坡);降雨过程中,坡体入渗过程是自上而下发展变化的,降雨结束时坡脚雨水入渗深度最大,坡顶次之,坡腰最小,且在缓坡坡顶和坡腰处雨水入渗深度比陡坡大;在同一雨强下,降雨结束后缓坡最终沉降值比陡坡大,且在坡脚处沉降值最大。以上结果有利于对降雨入渗诱发碎石土滑坡的失稳机理和变形机制的进一步研究。     

考虑水力耦合作用的降雨诱发土质滑坡过程数值模拟研究

为探究水力耦合作用对降雨诱发土质滑坡过程的影响机理,从边坡失稳和滑坡运动2个方面进行综合分析。结合Richards模型和无限边坡模型描述降雨入渗条件下土质边坡含水率、基质吸力及稳定安全系数演化,采用Iverson-George模型描述土质滑坡运动过程中内部孔压、速度及厚度演化,通过模拟土体非饱和入渗实验及深圳光明新区滑坡验证了模型的适用性;以含水率为衔接因子将降雨诱发土质边坡渐进失稳到滑坡运动相耦合,搭建可考虑水力耦合作用下降雨诱发土质滑坡全过程的数值模拟流程。结果表明：同一初始条件下,土体渗透系数越小,滑坡运动能力越强,土体趋于饱和时含水率越大,滑坡运动能力越强,相比于渗透系数而言土体含水率对滑坡运动影响程度较大。为描述水力耦合作用下降雨诱发土质滑坡过程提供了一种定量化的数值方法。     

地下开采沉陷对滑坡灾害的影响分析

我国西部矿区大部分位于山区及丘岭地区,这种条件下开采往往会导致滑坡灾害的发生。利用FLAC3D模拟地下开采地表沉陷规律,分析开采沉陷对滑坡稳定性的影响。通过GeoStu-dio软件模拟降雨入渗下滑坡暂态渗流场,将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析,并考虑基吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨渗透系数、裂缝位置和深度对滑坡稳定性的影响。研究表明:降雨是诱发黄土层采动滑坡的主要因素,开采沉陷对采动滑坡稳定性的影响受控于采动区滑坡体结构形态、入渗能力、裂缝位置和深度。     

降雨入渗对基坑工程安全性影响的研究

很多市政工程以及基坑工程在降雨入渗后 ,出现滑坡等事故 ,本文应用非饱和土壤水分运动基本理论 ,建立了降雨入渗模型并编制了计算程序。在计算模型中 ,考虑了降雨过程中土壤入渗能力的变化 ,在此基础上 ,采用非饱和土强度理论 ,编制了可考虑基质吸力影响的边坡安全系数计算程序 ;讨论了降雨强度、降雨持续时间、土壤初始含水量和土的渗透系数等参数对降雨入渗及边坡安全性的影响。     

降雨入渗对三峡库区堆积层滑坡稳定性的影响

基于三峡水库库水位调控方案和极端降雨情况,笔者利用有限元模拟库水位在175~145m波动和降雨时红石包滑坡Ⅲ的暂态渗流场,将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析,并考虑基吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨降雨强度对滑坡稳定性的影响,并考虑暴雨与库水位骤降共同作用下滑坡的稳定性。研究表明:滑坡稳定性的影响受控于滑坡土的入渗能力和滑坡结构形态;当暴雨强度为300mm/d时,红石包滑坡Ⅲ的临界降速1m/d。其成果将为库区滑坡治理提供科学依据。     

非均质条件下河流包气带水分运移的原位试验

围绕非均质条件下河流包气带水分运移,选择渭河河漫滩开展原位试验。在渭河原位试验点开挖7 m×1 m×2.8 m的探坑,以一侧剖面为研究面,刨光成垂直平面并对剖面做保护工作,方便观测。在不同层位按不同深度、在不同岩性的层位上打孔,分别安装MP-917时域反射仪与水银压力计,监测含水率及地下水压力势,并采用自制Bauwer渗水仪做持续5 d的有压入渗试验,研究非均质条件下河流包气带水分运移规律及入渗速度与水头高度的关系。结果表明,包气带介质含水率分布与包气带结构有关,受岩性渗透系数制约,其中弱透水层的存在阻滞了水分的运移,包气带很难达到饱和,在弱透水层以上形成上层滞水并以非饱和流形式入渗。入渗速度随水层的厚度增大而增大,且入渗速度与水头高度呈对数关系。     

开挖扰动及降雨入渗影响的地表沉降特征研究

为研究施工扰动和强降雨浸透影响下的地层变形演化特征,采用通用离散元程序(UDEC),开展不同降雨强度及不同开挖深度组合下地表沉降特征的模拟研究,探索开挖过程中的地表孔隙水压力及位移场分布规律。结果表明:随着开挖深度的增加,孔隙水压力逐渐减小,而土层的沉降量明显增加,且两者均受监测点与开挖位置之间距离的影响;降雨条件下土层的沉降量易受开挖工况的影响,靠近土体上层的土质(如杂填土及碎石填土,黏性土和砂土等)在开挖后产生的沉降量变化相似,下层的土体(如构造破碎带)相对发生沉降量较小;此外,上层土体的性能松散,透水性较好,具有较大的变形特性,所以,降雨入渗会增加上层土体的沉降量。     

非饱和土边坡稳定的安全分析及进展

笔者基于基质吸力和土抗剪强度之间的关系和非饱和土力学理论 ,以基质吸力问题为中心 ,通过工程实例对影响非饱和土边坡滑动的各种内在及外界因素进行了参数分析 ,尤其对降雨入渗和裂隙影响的定量分析新进展进行了研究。研究结果表明 :非饱和土边坡稳定分析应加强考虑基质吸力对抗剪强度的折减影响 ,修正极限平衡方法对考虑降雨入渗 ,裂隙影响及暂态渗流的非饱和土边坡稳定性研究具有工程意义和实用价值。     

武汉市郊区蔬菜地土壤磷素释放的主要影响因素研究

以武汉市城乡结合部蔬菜地土壤为研究对象,通过室内模拟实验,分析施磷水平、土壤含水率、淹水深度、淹水时间等对土壤磷素释放的影响。研究结果表明:①高水平施磷易导致磷素在土壤中的积累,当积累量超过土壤吸磷极限时,在雨水、浇灌水等的作用下磷素易进入水体;②土壤含水率对Olsen-P影响不显著;③淹水深度对土壤释磷量有着很大影响,在淹水初期,随着淹水深度提高,土壤释磷量增加;④在3 cm和6 cm淹水深度下,在0~3 d时间里,样品土壤释磷量占到整个淹水期总释磷量的80%~95%以上,随后急剧减小日趋缓和,直至达到一个相对稳定水平。     

降雨条件下尾矿坝饱和-半饱和渗流模拟分析

降雨条件下,由于渗透压力的存在,降低了尾矿坝坝坡的整体稳定性,可能产生坝体自身的变形和破坏,甚至导致尾矿库溃坝发生.针对某尾矿库,分析了降雨条件下对尾矿坝渗流及稳定的影响,运用饱和-非饱和渗流理论及降雨入渗理论,分析了尾矿坝渗流场的变化过程,根据计算出来的瞬态渗流场,利用非饱和尾砂抗剪强度理论,对尾矿坝的瞬态稳定性进行了分析.研究成果对于提高尾矿坝降雨条件下安全运行,降低尾矿库溃坝事故发生率具有重要意义.     

Stability analysis and comprehensive treatment methods of landslides under complex mining environment—A case study of Dahu landslide from Linbao Henan in China

A case study of Dahu landslide from Linbao Henan in China was discussed in this paper. Based on various kinds of basic data, the 3D numerical model of a geological structure which possesses all kinds of information including the mechanical characteristics and the geometrical parameters of geological discontinuities were known from previous works. Thus, both the whole geological structure and all kinds of geological components involved in a slope can be visualized on computer, the complicated analysis and calculation can be then carried out easily and effectively. Firstly, the combination of 3D numerical model with the limit equilibrium analysis theory in slope stabilization can easily provide the present stability factor. Then according to monitoring data of the total station, the potential sliding trends are analyzed if landslides do not occur. Secondly, there are a number of uncertainties on the factors of multi-forms of disaster, such as, rainfall, earthquake, and mined-out area. The unascertained mathematics theory is applied to the stability comprehensive evaluation. It shows four landslide bodies get to be at unstable state if there are some inducements. Thirdly, sliding distance and movement scope were predicted if landslides occur. On the basis of the analysis above, the treatment of the landslide body called isolated method of culvert was proposed. It has solved the contradiction of landslide and mining radically, and provides important technical assurance for safety and sustainable development of mine.     

降雨引发排土场滑坡的预警准则研究*

为降低降雨引发排土场滑坡的风险，提出更加科学、实用的降雨滑坡预警准则，以贵州某矿山排土场的实际情况为例，建立排土场在线监测预警系统，并基于FLAC3D软件，对安全系数与边坡位移的关系以及降雨与边坡位移的关系进行数值模拟。结果表明:降雨是影响排土场滑坡的主要因素，且降雨影响具有滞后性，降雨量可作为排土场滑坡的预警指标；排土场滑坡预警等级与排土场安全系数存在密切相关性，可根据排土场安全系数确定滑坡红、橙、黄、蓝预警等级；可根据模拟结果确定降雨引发排土场滑坡的预警准则。研究结果具有较强的实用性，为排土场滑坡事故的预防和控制提供科学指导。     

基于斜坡单元的浅层滑坡风险区划——以华南松岗河小流域为例

针对华南丘陵山区浅层滑坡灾害的形成机理及特征,对滑坡风险影响因素进行重点研究和筛选,提出了丘陵山区浅层滑坡灾害风险分析指标体系及其区划方法。从浅层滑坡的发生机理出发,选用斜坡单元作为山区滑坡灾害风险区划的基本单元,并利用DEM完成单元的划分。将影响滑坡灾害形成的地形起伏度、坡度、坡向、岩土结构面特征、地层岩性、风化层厚度、开垦切坡强度、居民点切坡强度、道路切坡强度九项因子作为小流域山区滑坡灾害的危险性指标,以道路密度、建设强度和开垦强度指数作为易损性指标,建立浅层滑坡灾害风险评价指标体系。最后,通过风险评价模型进行风险评价和区划。     

地震和降雨作用的矿山排土场稳定性分析

为了研究不同工况对矿山排土场边坡稳定性的影响,在调查分析排土场工程地质特征、散体和地基土物理力学性质、结构特征和稳定性影响因素的基础上,运用极限平衡法对排土场在正常运行、地震、连续降雨3种工况下的稳定性进行了分析。研究表明:3种工况下排土场均处于稳定状态,但在地震条件下排土场边坡稳定安全系数储备较低,可能发生浅层滑坡,对坡脚下部的高压线铁塔和铁路线构成威胁,提出了修筑防滚石挡墙,做好排土场安全监测、排水、日常安全管理工作等对策措施。     

西北黄土对克百威的吸附特征

采用批量试验的方法研究了西北地区黄土对克百威的吸附动力学和热力学行为,并对相关影响因素进行了分析。结果表明:黄土对克百威吸附的最优动力学方程为准二级动力学方程;克百威在黄土中的吸附较好地符合Freundlich等温吸附方程;黄土吸附克百威过程中的吉布斯自由能ΔG■、焓变ΔH■及熵变ΔS■都小于0,表明黄土对克百威的吸附为自发进行的放热过程,并且吸附过程中体系混乱度减小,黄土吸附克百威的主要作用力为氢键力;pH值为4~10时,随pH值增大克百威的吸附容量减小,且pH值为4~8时减小趋势较平缓,p H值为8~10时减小趋势很大;随供试土样粒径减小,克百威在黄土中的吸附容量增大,当土壤粒径从0.45 mm减小到0.075 mm时,吸附容量由0.009 mg/g增加到0.049 mg/g;克百威在黄土中的吸附容量受其初始质量浓度影响很大,随克百威初始质量浓度增大,黄土对其的吸附容量相应增加,克百威初始质量浓度从20 mg/L增至110mg/L时,其在黄土中的吸附容量从0.080 mg/g增加至0.206 mg/g。     

区域滑坡灾害地形地貌因子敏感性分析研究

为分析地形地貌与滑坡敏感性之间的关系,借助地理信息系统(GIS)空间分析技术和滑坡影响因子贡献率的数学方法,研究雅安市雨城区坡度坡向对滑坡的影响程度的大小。通过研究得到了每一区间的坡度和坡向对滑坡的贡献率,定量地分析了坡度、坡向对研究区域的滑坡发育的关系。研究结果表明,坡度20～30°区间的区域为滑坡最敏感的区域,坡向带90～120°区间是滑坡灾害最敏感的区域,但坡向带每一区域的贡献率差别不大。