降雨条件下秦巴山区浅表层土石混合体滑坡易发性研究

The research is planned to focus on the widely distributed soil-rock mixture(S-RM) slope in Qinba mountainous areas, through the indoor unsaturated permeation experiments and data analysis, to elucidate the relation between soil-water characteristic curve, the unsaturated permeability of soil-rock mixture and the structure parameters such as particle size distribution, porosity, particle shape and so on. Furthermore by analytical analysis of Richard equation and rainfall model experiment, combining typical strata model, multilayer composite S-RM infiltration model of Qinba Mountain areas will be established. Meanwhile through geological survey data gathering and field sampling, the relation between the Qinba mountainous S-RM thickness distribution and terrain geometry shape, spatial location, rock soil strength, historical landslide, wetness index parameters will be discussed, and quantitative description of S-RM thickness distribution over a current area will be established. Finally combining the two proposed models, the regional stability under rainfall of typical Qinba mountainous areas will be analyzed through slope unit subdivision, unit aspect analysis, representative profile extraction, sliding surface searching by ArcGIS, MATLAB, FLAC and other tools, the quantitative evaluation of regional susceptibility of shallow S-RM landslide under specified rainfall conditions will be conducted. The research could provide theoretical support for the establishment of forecasting and early warning system for disasters in Qinba mountainous area under rainfall conditions.

本项目拟针对秦巴山区广泛分布的土石混合体斜坡，通过室内非饱和渗透实验及数据分析，阐明非饱和土石混合体的土水特性、非饱和渗透参数与其自身结构参数如粒度分布、孔隙度、颗粒形状等参数的关系；通过对Richard方程解析分析及模型试验，结合典型地层模型建立秦巴山区多层复合土石混合体的入渗模型。同时通过收集地质调查数据、现场采样等手段，分析秦巴山区土石混合体厚度分布与地形几何形貌、空间位置、岩土体强度、历史滑坡、径流指数等参数的关系，建立定量的描述土石混合体厚度特征区域分布的模型。结合上述两种提出的模型，利用ArcGIS、Matlab、FLAC等工具对秦巴山区典型区域进行边坡单元剖分、单元倾向计算、典型剖面提取、滑动面搜索等分析，定量评价区域范围指定降雨条件下浅表层土石混合体滑坡的易发性，为建立降雨条件下秦巴山区地质灾害预警预报系统提供理论支持。

秦巴山区是我国地质灾害最为发育的地区之一，其主要地质灾害类型为降雨诱发的小规模浅表层滑坡。本项目针对秦巴山区浅表滑坡，在区域的降雨分布及时间变化规律、土石混合体饱和/非饱和渗流特性、土体的降雨渗流响应以及区域降雨条件下滑坡危险区域的预测分析等方面进行了研究。.研究收集陕南秦巴山区建国以来降雨数据，采用趋势分析、小波时序分析等手段，对秦巴山区降雨的时空规律进行了分析；分析发现秦巴山区整体降水从东北向西南递增；东部地区45mm/d以上级别的日综降雨强度出现较为显著的上升趋势，这与雨季降水上升规律基本一致，显示秦巴山区东部的降水无论从总体强度还是极端程度都存在上升趋势。.研究针对前表层土石混合体，制作了土石混合体饱和渗流装置等设备，进行了原状试样及重塑式样的吸湿脱湿测试以及Trim测试，对土石混合体结构与渗流特性进行研究。试验发现饱和渗透系数与土石混合体含石量和孔隙比满足指数关系，同时初步建立了土石混合体土水特性VG模型参数的结构参数表征方法。.研究还通过保留Mein-Larson的部分假设以及引入非饱和锐利浸润锋，提出了一种改进型非饱和锐利浸润锋模型，用以对降雨条件下土体含水率和水势变化进行理论计算。.此外，研究回归了秦巴山区小流域覆盖层厚度分布，初步建立了覆盖层厚度分布模型。.最终，研究提出了一种基于斜坡单元的区域降雨条件下斜坡稳定性分析方法，并将其应用于秦巴山区典型区域如镇巴、紫阳、略阳等关键区域的斜坡稳定性分析中。.本项目的研究，揭示了秦巴山区降雨趋势特征，致灾的物源土石混合体的渗流特性和降雨响应，并建立了滑坡危险性的分析预测方法，可为秦巴山区降雨条件下滑坡的预测分析提供依据。