降雨循环条件下碎石土滑坡运动特征试验研究.pdf

摘要

我国是全球地质灾害最为严重的国家之一，诸如滑坡和泥石流。尤其是在降雨

的影响下，碎石土边坡容易发生形变并失去稳定。在本研究中,通过实地调查与文献

阅读，独立建立了针对降雨循环条件下引发的碎石土滑坡模拟平台。本实验采用了

三种不同条件的物理模型实验，考虑了块石的空间排布、降雨量两个关键变量因

素，进一步分析了块石不同位置排布、不同降雨强度条件下坡体的运动特征。同

时，通过数值模拟分析了降雨型碎石土的雨水渗透机制，并以物理模型实验结果对

数值模拟的准确性进行了验证。本研究的成果意在为山地降雨诱发的碎石土滑坡等

自然灾害的预防提供理论依据，并深化此类坡体运动变形机制的理解，包括理论分

析、实验观察以及数值模拟研究，提出了新的研究方向。主要发现表明：

（1）通过对团石板库岸边斜坡进行现场勘查以及资料的收集与分析，我们发现

该斜坡是由历史上发生的崩塌和滑动堆积形成的滑坡区域。这一区域的边坡稳定性

受到多种因素的影响，其中关键因素包括地质的构造、强降雨以及库水位的波动

等。

（2）本研究通过现场调查和室内实验，采用不同块石分布以及不同降雨强度作

为变量，设计了一系列物理模拟实验。研究了在五十年一遇、一百年一遇的两种降

雨强度条件，两种不同块石分布情况下，碎石土构成的边坡内部含水量、孔隙水压

力和土压力的变化情况，以及其变形和破坏的表现。进一步探讨了这三种情况下碎

石土边坡的变形运动特征，把破坏过程细分为局部发育、扩大阶段和失稳破坏三个

阶段。

（3）利用有限元模拟软件，本研究对不同降雨强度的碎石土边坡稳定性进行了

评估。结果表明，随着降雨过程的延续，边坡的稳定性系数呈现下降趋势。

（4）在相同的降雨强度下，通过物理和数值模拟的实验发现，随着降雨持续时

间的增加，坡体中的雨水渗透深度逐渐增加，饱和土层自坡脚向上部逐步扩散。雨

水在坡体中渗透得越深，其对坡体内土壤的含水量、孔隙水压力的影响也越为广

泛，导致坡体的饱和区域扩大，土壤强度降低，进而降低坡体的稳定性。

关键词：碎石土、降雨强度、块石空间分布、物理模型、数值模拟、运动特征

Abstract

Weareoneofthecountrieswiththemostseriousgeologicalhazards

intheworld,suchaslandslidesandmudslides.Especiallyunderthe

influenceofrainfall,gravelsoilslopesarepronetodeformationand

destabilisation.Inthisstudy,asimulationplatformwasindependently

developedforthesimulationofgravelsoillandslidestriggeredby

rainfallcyclingconditionsthroughfieldinvestigationsandliterature

readings.Threedifferentconditionsofphysicalmodelexperimentswere

usedtofurtheranalysethemotioncharacteristicsoftheslopeunder

differentlocationsofblockarrangementandrainfallintensity,taking

intoaccountthespatialarrangementofblocksandrainfallamountasthe

twokeyvariables.Meanwhile,therainwaterinfiltrationmechanismof

rainfall-typegravelsoilwasanalysedbynumericalsimulation,andthe

accuracyofthenumericalsimulationwasverifiedwiththeresu