台塬塬顶裂缝对黄土斜坡水文响应的影响

针对黑方台黄土滑坡,从现场灌溉试验监测数据和数值模拟分析着手,研究灌溉过程中台塬斜坡的水文响应以及对黄土斜坡稳定性的影响。结果表明：短期的灌溉并不能对地下水位形成有效的补给,但是却容易引起斜坡浅部范围内体积含水量增加,从而使得抗剪强度降低,最终在台缘顶部发生滑塌,台塬顶部裂缝的存在会使得浅部体积含水量增加速度加快,加速土体弱化,更易发生台塬顶部的滑塌;从长期灌溉模拟来看,裂缝的存在会加速地下水位的上升。从数据上论证了黄土斜坡受裂缝的影响特性,为研究黄土滑坡与地表水入渗的关系提供数据参考。此外,数值模拟与监测数据有很好的对应关系,用其模拟灌溉引起的斜坡水文响应是可行的。     

黄土裂隙的漫灌效应对斜坡稳定性的影响分析

以甘肃省黑方台地区滑坡为研究对象,在非饱和土特性试验基础上,根据地下水位的监测资料建立典型斜坡饱和-非饱和渗流模型,模拟斜坡灌溉作用后裂隙对斜坡渗流场的影响,研究斜坡裂隙效应对斜坡稳定性的影响。结果表明:灌溉水迅速沿裂隙下渗,形成渗流优势通道;裂隙附近土体的孔隙水压力迅速升高,导致其局部形成饱和区域;随着裂隙数量的增加,饱和区域明显增大,且裂隙的位置越靠近台塬边缘,对斜坡边缘的孔隙水压力及基质吸力影响越显著。综合斜坡稳定性分析结果可知:裂隙发育位置越靠近台塬边缘,斜坡稳定性越差;而裂隙数量的增加对于斜坡的稳定性影响更大,且裂隙对于斜坡稳定性的影响是一个短时间过程。夯填裂缝是控制滑坡发生的有效途径。     

压实黄土水分入渗规律及渗透性试验研究

为了研究压实黄土中的水分垂直入渗规律和非饱和渗透系数函数,在实验室内利用一维土柱垂直入渗模型试验装置,对两组压实黄土土柱试样分别进行了常水头入渗和降雨入渗试验。得到主要结论如下:（1）常水头入渗试验中,累积入渗量和湿润锋前进距离都随入渗时间呈幂函数形式增长,累积入渗量和湿润锋前进距离之间存在线性关系。入渗率在入渗初期最大,之后随入渗时间而快速降低,并在土柱试样底部出水以后达到稳定,且与湿润锋前进距离呈反比关系。（2）降雨入渗试验中,得到两组试样入渗过程中土-水特征曲线数据,分别用van Genuchten模型和Fredlund-Xing模型对两组试样进行了特征曲线拟合。并利用瞬时剖面法处理了入渗过程中水分和水势传感器的监测数据,得到两组试样的非饱和渗透系数,并拟合得到非饱和渗透系数与体积含水率之间的指数函数关系式。同时,采用van Genuchten和Fredlund等渗透系数模型分别对两组试样的非饱和渗透系数进行预测,通过对比模型预测结果和瞬时剖面法实测值,发现van Genuchten渗透系数模型预测结果更接近实测值。     

斜坡单元支持下基于土体含水率的陕西省清涧县城区黄土滑坡危险性评价

滑坡危险性评价是减灾防灾的重要措施之一。通过野外调查,陕西省清涧县城区周边斜坡地带共发育滑坡138处,严重威胁县城安全。为了准确评价清涧县城区滑坡危险性,按照河流沟谷的发育情况和地形地貌的完整性,将清涧县城区及周边区域的斜坡地带共划分为925个斜坡单元,将斜坡单元按照不同的坡度、坡高和坡型分别进行不同土体含水率工况下的斜坡稳定性计算。计算结果表明,随着斜坡土体含水率的逐渐增加,城区内稳定斜坡的面积逐渐减少,不稳定斜坡的面积逐渐增大。依据陕北地区黄土斜坡土体含水率监测数据,分析计算土体含水率（w）的出现概率,w≤0.15出现的概率为0.622（概率很高）,0.15<w≤0.2出现的概率为0.2963（概率高）,0.2<w≤0.25出现的概率为0.0816（概率中）,w>0.25出现的概率为0（概率低）。结合斜坡稳定性计算结果和含水率出现概率,评价斜坡单元危险性。评价结果表明,清涧县城区危险性很高区面积3.27 km²,包含斜坡单元112个,已发生滑坡点92个;危险性高区面积4.19 km²,包含斜坡单元128个,已发生滑坡点36个;危险性中区面积8.75 km²,包含斜坡单元251个,已发生滑坡点6个;危险性低区面积15.20 km²,包含斜坡单元434个,已发生滑坡点4个。     

黄土中水分迁移规律现场试验研究

黄土地区降雨诱发滑坡是不争的事实,但黄土地区地下水位很深,降雨入渗地面后如何运移,与地下水有无直接联系,目前还不是很清楚。为此设计了人工滴水试验模拟天然降雨条件,通过在一深度为10 m的探井井壁上埋设土壤水分计,观测人工滴水入渗过程中不同深度土体含水率随时间的变化情况,以确定其入渗影响深度。监测结果显示：降雨量为3.82 mm/d (小雨)时,0.5 m内土体含水率变化明显,0.5 m以下土层含水率几乎没有变化;降雨量为10.31 mm/d(中雨)时,1 m内土体含水率有所增加;降雨量达25.21 mm/d(大雨)时,1 m内土体含水率增长明显,1.0～1.6 m范围内有微弱增长;随着深度增加,土体含水率变化逐渐滞后,增幅逐渐减小。这说明在干旱的黄土地区,若无明显入水通道,短期内降雨的入渗深度有限,很难到达地下水位;但深部古土壤层的观测结果表明,即使在其上部黄土中含水率变化极其微弱的情况下,古土壤中的含水率上升明显,表明黄土中非饱和渗流或水汽迁移是存在的。通过试验还表明,陇东黄土高原地区土壤中水分循环主要发生在浅层0.7 m以内的蒸发带。降雨入渗到蒸发带以内,若无后续降雨补给,则向上蒸发排泄;若入渗至蒸发带以下,则不受蒸发影响,得以继续向下迁移;当遇到不透水面时,会在层面附近富集,有限元模拟也较好地反映了这一规律。     

基于可靠度的黄土斜坡稳定性分析

以延安市宝塔区虎头峁黄土斜坡为研究对象,在野外详细调查和勘查的基础上,分析确定斜坡可靠度的随机变量为滑带土土体容重r、内聚力c和内摩擦角φ。分别用统计矩法、一次二阶矩法、几何法和蒙特卡洛模拟法计算斜坡的可靠度和破坏概率,得出安全系数为1.00~1.15,可靠度指标为0.35~0.45,破坏概率为32%~37%,说明斜坡具有较大的失稳可能性。计算过程表明,用几何法计算所得的可靠度指标精度最高,一次二阶矩法次之,统计矩法计算精度最低,蒙特卡洛模拟法可作为一种校验方法,对其他方法进行校验和对比。在不需要获取传统的定值安全系数的情况下,可用几何法计算斜坡的可靠度指标,方法较为简便。当需要同时获取安全系数时,应使用统计矩法或一次二阶矩法计算。     

斜坡降雨入渗的改进Mein-Larson模型

土壤初始含水率分布是影响湿润锋下移的重要因素之一.传统的降雨入渗模型仅假定初始含水率均匀分布,并没有考虑非均匀分布的情况.以Mein-Larson降雨入渗模型为基础,假定初始含水率随垂直于坡面方向深度呈线性分布,推导了一种新的滑坡降雨入渗函数,弥补了原模型只能用于初始含水率均匀分布情况下的不足.研究结果表明:初始含水率分布对湿润锋下移有较大影响,在初始含水率呈线性分布的情况下,坡体表面含水率越大,含水率随垂直于坡面方向深度的变化率k值越接近零,湿润锋下渗速度越快,当k=0时,新模型退化为Mein-Larson降雨入渗模型,证明Mein-Larson降雨入渗模型是新模型的一个特例.与有限元法得到的结果对比表明,提出的降雨入渗新模型计算的湿润锋下渗深度与数值解结果相接近,证明了该方法的可靠性.      

降雨诱发浅层黄土滑坡变形破坏机制

由降雨引发的浅层黄土滑坡灾害具有致灾性强、范围广、影响面积大等特点,是黄土高原地区危害严重的地质灾害类型。经典算法采用安全系数描述坡体稳定性,难以对坡体变形破坏的起始位置和实际失效面加以识别,限制了滑坡变形过程的描述和滑坡有效预测。以非饱和土吸应力理论为指导,基于Hydrus中的Slope Cube模块,建立黄土斜坡水-力耦合模型,结合黄土地区易滑坡形态统计数据,针对凸型、凹型、直线型3种坡型与30°、40°、50°三种坡度组合,计算了不同降雨条件下的坡体稳定性响应。结果表明,不同坡型的黄土斜坡对降雨条件具有明显的响应。相同降雨量、相同坡度条件下直线型坡发生浅表层破坏的可能性最低,凹型坡次之、凸型坡的稳定性最差。与之相对应的,相同条件下凸型坡失稳时间最短、凹型坡次之、直线型坡最长。本研究可为浅层滑坡的早期识别和预报提供支撑。     

水致黄土深层滑坡灾变机理

在黄土地区,雨后观测和人工降雨试验均表明地表水在黄土中的入渗深度有限,并不影响黄土深部的含水率。因此水分入渗是否直接造成斜坡深层滑移颇受争议。本文通过黄土地区自然降雨条件下的现场观测,发现地表水在黄土中的入渗沿垂直剖面可以划分为3个带:即活动带,稳定带和饱和带。活动带受大气降雨和蒸发的影响,为瞬态流,向下则转化为稳定流;稳定带含水率不变,但仍有稳定的水分运移至地下水位。地下水以下降泉的形式排泄。在入渗和排泄条件长期不变的情况下,地下水位可维持动态平衡。若地表入渗量加大,如灌溉或管道漏水等,稳定带含水率升高,并伴随地下水位抬升,以达到新的平衡,此水文动态转化过程会诱发滑坡。以延炼滑坡为例,分析了长期地表水间歇性滴渗条件下,边坡的水力动态变化过程,及其对边坡稳定性的影响。观测及分析结果表明,黄土深层滑坡主要与地表水入渗导致的地下水位抬升有关,由于其过程缓慢,容易被忽视而致灾。     

降雨引发的兰州黄土滑坡时空规律分析和临界降雨量预测

降雨引发的兰州黄土滑坡时空规律分析和临界降雨量预测     

基于Richards传导方程的降雨型浅层滑坡稳定性分析

基于描述流体在多孔介质中毛细传导行为的Richards方程,Iverson（2000）推导了斜坡中任意深度处的孔隙水压力对降雨入渗的响应方程,本文在此基础上进一步推导了降雨型浅层滑坡稳定性计算表达式。该表达式考虑了坡体非饱和区饱和度和坡体重度在降雨入渗过程中的变化。算例结果表明：降雨入渗过程中浅层滑坡稳定性系数逐渐降低,且在降雨停止后的较短时间内达到最小值,之后逐渐增大,但增大速率比降低速率要低。这种变化趋势在不同初始地下水位竖向埋深情况下是一致的,但稳定性系数随初始地下水位竖向埋深增大而减小。降雨历时和降雨入渗率对浅层滑坡的稳定性均有显著影响,表现为降雨历时和降雨入渗率越长（大）,稳定性系数降低幅度越大,但后者的影响受到滑坡体竖向渗透系数的控制。     

基于TRIGRS模型的浅层滑坡稳定性分析

采用基于网格的瞬态降雨入渗(TRIGRS)模型,以滑坡灾害频发的陕南安康市东部巴山东段白河县为研究区,探讨模型适用性及不同降雨条件下边坡稳定性空间分布规律。根据中国土壤分布图并结合已有研究,选取模拟所需的水土力学参数。将模拟所得研究区稳定性分布图与实际滑坡目录对比分析进行TRIGRS模型精度评估,分别模拟连阴雨和短时间强降雨两种降雨情景,探讨研究区边坡稳定性空间分布规律,结果表明:1)TRIGRS模型在模拟预测降雨诱发型浅层滑坡时,结合受试者特征ROC曲线进行精度评估,曲线下面积为0.752,说明此模型在白河县进行滑坡模拟时具有一定的合理性与准确性,能反应该地区滑坡灾害的空间分布特征;2)连阴雨情景模拟下,极不稳定区域主要集中在北部低山地貌区,以冷水镇和麻虎镇为主,随降雨历时增加向东部和南部增多,西部仓上镇、西营镇和双丰镇的极不稳定区域面积较少,能承受长时间连续性降雨。短时间强降雨对边坡稳定性的影响更为直接,极不稳定区域随降雨强度增大而增加,以冷水镇和麻虎镇为主要防范区域。结合地形分析,极陡峭区域边坡稳定性最差,无法承受持续性降雨和高强度降雨,较陡峭区域更易受到降雨历时和降雨强度的影响,而平缓区域则能承受长时间及高强度的降雨;3)TRIGRS模型根据不同降雨条件预测易发生滑坡灾害的区域,为滑坡实时预报警系统提供了新的可能方法。     

中山市崩塌、滑坡地质灾害发育规律分析

随着社会经济的发展,人类工程活动日趋强烈,中山市崩塌、滑坡地质灾害呈加剧趋势。根据中山市1：50000地质灾害详细调查数据,结合中山市环境地质特征,对中山市崩塌、滑坡地质灾害的发育规律进行了分析。统计分析表明,4~9月是汛期雨季,是中山市崩塌、滑坡地质灾害的高发季节。崩塌、滑坡地质灾害多发生在坡高10~30 m的斜坡带上,均分布于山体坡脚,临近居民区及建筑物,与人类工程活动密切相关。本地区崩塌、滑坡地质灾害具有突发性强、规模小、危害性大等特征,为中山市今后崩塌、滑坡地质灾害防治工作提供基础依据。

     

基于Newmark模型的天水市北山地震黄土滑坡危险性评价

本文通过天水市北山野外调查和室内分析相结合的方法,开展基于Newmark累积位移法的地震黄土滑坡危险性分析。分析了研究区的孕灾背景,结合现有滑坡和不稳定斜坡的调查数据,在充分考虑了震源方位角和斜坡坡向角的角度关系基础上,对优势坡向角和劣势坡向角下的斜坡易发性进行分析计算,然后用回归方程求出PGA为0.3 g时斜坡的累积位移,最后计算出斜坡在地震荷载下的失稳概率。在此基础上,对北山进行地震黄土滑坡的危险性评价。分析结果表明:在Newmark模型的地震黄土滑坡危险性评估中引入斜坡坡向角和震源方位角关系,有利于提高小区域(大比例尺)风险评估的准确性。     

兰州地区某处浅表层重塑黄土的力学特性研究

浅表层黄土的力学性质主要受季节性降雨和干旱气候的影响,表现在黄土遇水后发生较大的沉陷及崩塌。开展浅表层黄土的力学特性研究可为防治黄土地区地质灾害提供一些参考。本文选取兰州某地区浅层黄土,进行重塑黄土的室内直剪试验与干湿循环条件下的直剪试验、无侧限抗压强度试验及渗透试验。结果表明：同一剪切速率下,含水率增加,黏聚力减小,内摩擦角变化很小;同一含水率下,剪切速率增加,黏聚力增加,内摩擦角变化也很小。重塑黄土的黏聚力随着干湿循环次数的增加而减小,内摩擦角变化不大。无侧限抗压强度随着含水率与干湿循环次数的增加而减小,超过4次干湿循环后其抗压强度差异不大,基本趋于稳定。重塑黄土渗透系数随着干湿循环次数增加而增大,随干密度增大而减小。     

兰州皋兰山黄土滑坡特征及灾度评估研究

皋兰山滑坡是西北地区非常典型的黄土滑坡,由3个次级滑坡构成,形成条件可概括为:新构造作用促使皋兰山强烈隆起,形成高达200～300m以上陡峻的自然斜坡,平均坡度在33.7°,临空条件好;构成斜坡的基岩为泥岩,其上覆盖很厚的黄土层,泥岩表面风化、破碎严重,不透水,黄土垂直节理发育,有利于地表水的渗入,在黄土与泥岩的接触面构成抗剪强度低值带;在地下水对下部软弱层侵润作用下,其抗剪强度大大降低;地震是促使滑坡产生的突发因素;同时,由于斜坡前缘建房开挖边坡及公园建设加载和绿化灌溉等,导致坡体稳定性明显降低,出现失稳破坏。通过野外勘查和位移监测及稳定性计算表明:目前滑坡总体上处于稳定状态,局部滑坡体复活变形迹象渐趋明显,其中变形最严重的是位于斜坡中下部并紧邻市区的Ⅰ3滑坡、Ⅰ4滑坡和Ⅲ滑坡。文章还对滑坡潜在损失进行了初步评估,并提出了防治方案和建议。     

黄土增湿方法的试验研究

黄土增湿方法有预湿法和掩埋法。预湿法增湿时间较快,增湿程度易于控制,增湿效果较好,但无法批量增湿,需单个分别处理,工作量较大。掩埋法可以批量增湿,但增湿时间过长,增湿均匀性较差。土体含水量越高,增湿试验所需时间越短。     

兰郑长输油管道甘肃段黄土滑坡成因分析及其防治对策

兰郑长输油管道甘肃段存在的黄土地质灾害以滑坡、崩塌、湿陷洞穴居多,尤以黄土滑坡灾害威胁最大。以甘肃段管道广家坪滑坡为例,分析了滑坡发育特征,提出了保护管道安全的治理方案,采取了挡土墙、削坡、工程护坡、截排水工程等综合措施。这对管道沿线发生的黄土滑坡治理工作具有指导意义。     

西宁海湖路深路堑黄土高边坡设计中抗剪强度取值分析

通过对西宁海湖路深路堑黄土高边坡的结构,抗剪强度与土体密实度、饱和度的相关分析,对比卸荷前后的土体物理力学参数的变化,提出了土体卸荷后边坡设计的抗剪强度的取值方法.     

陕北某黄土高填方边坡可靠性分析及坡型优化

本文以陕北某105m黄土高填方边坡为研究对象,首先对边坡填筑体的工程性质做了大量室内试验研究,依据研究区的工程地质条件和该填方边坡的具体情况,选择典型剖面建立计算模型,然后采用蒙特卡洛法分别计算出天然、暴雨工况下不同高度地下水位时填方高边坡的可靠指标和失效概率。通过分析结果得出该黄土高填方边坡目前处于稳定状态,最后采用模糊综合评判的方法在原始坡型设计方案和3种优化设计方案中选出最佳的坡型优化模型,为工程实际提供参考。