降雨诱发碎石土斜坡破坏过程的室内试验研究

我国是滑坡泥石流多发国家,三峡库区一直为我国地质灾害多发区和重灾区之一。三峡水库蓄水必然产生大量的新的崩塌、滑坡和大范围的库岸再造。降雨与水库水位耦合将是三峡库区大量古滑坡复活和新生型滑坡产生的重要诱因。滑坡体一般由土、石混合体组成，碎石土斜坡在降雨条件发生破坏是三峡库区的主要地质灾害形式之一。本项目利用大型室内人工降雨滑坡模型试验装置，开展降雨诱发碎石土斜坡破坏失稳过程的试验研究，通过对大量试验数据的归纳与分析，并对照碎石土斜坡逐渐破坏发展过程的数字摄像资料进行深入研究，充分揭示降雨、入渗及坡面产流引起碎石土斜坡破坏的模式及其发展过程（破坏模式包括坡面侵蚀、滑坡及泥石流等）；与此同时，开展一系列有针对性的的室内土工试验，在深入分析研究上述试验成果的基础上提出降雨引起碎石土斜坡破坏的机理及与各种破坏模式相应的分析模型，研究成果对有效的防治滑坡灾害具有重大的理论和适用价值。

本课题经过三年的研究及试验工作，顺利完成了计划研究内容。理论上基于相似理论，推导了降雨诱发滑坡模型试验相似准则，获得了降雨诱发碎石土斜坡破坏过程的模型试验相似判据；通过小型示踪模型试验以及碎石土渗透侵蚀试验，研究了变化参数对碎石土斜坡变形破坏的影响规律，变化参数包括碎石土双重结构特性、密实度、初始孔隙率等；基于碎石土斜坡大模型试验，总结归纳了降雨引起碎石土斜坡破坏的模式及破坏机理，破坏模式主要包括牵引-拉裂式、推移式、蠕滑-坍塌式等三种模式，由于滑坡体物质组成及地形地貌等特征，机理相同情况下又会出现分级、分段、整体滑动等不同的运动破坏特征；通过试验数据的分析归纳及理论推导，建立了考虑集中渗流通道存在情况下的分析模型，该模型从水与碎石土相互作用的特点入手，将碎石土斜坡渗流分为集中渗流和均质渗流两部分，集中渗流通道中的水流运动用管流方程描述，并假定未发生渗透变形区域的渗流规律满足达西定律。试验设备研制方面，自主研制碎石土小模型示踪试验槽，进行27个小模型碎石土示踪试验；自制碎石土渗透侵蚀试验装置，进行16个碎石土渗透侵蚀试验；为深入研究三维应力状态下，碎石土在内侵蚀作用下的渗透特性及力学特性，研究开发了大型碎石土渗透侵蚀三轴仪，并委托加工厂家加工设备。已发表期刊论文3篇，其中EI检索2篇，及投稿期刊5篇；其中SCI2篇，EI3篇 。专利申请一项，专利名称：大型碎石土渗透侵蚀三轴试验方法及试验仪器。