入渗对冰碛层滑坡的稳定性影响分析

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中高纬度山区出露大量具有倾向临空面的冰碛物斜坡。在降雨、河水上涨及冰雪融水等入渗的作用下,冰碛物坡体失稳破坏,可造成严重的生命财产损失。入渗对冰碛物斜坡稳定性影响的研究有助于科学地建立起冰碛物滑坡灾害预警机制及滑坡的防灾减灾技术,具有很强的理论意义和实践意义。本文在前人研究基础上,以西藏冰碛物滑坡为对象,通过室内外实验及数值分析研究入渗对冰碛物滑坡稳定性的影响,得出以下结论。  (1)冰碛物特殊的组分特征决定了其中的粘土矿物包裹聚集大颗粒的砂、砾、石块,使其颗粒闻镶嵌完好、结构致密。但是,在雨水、冰雪消融或其它条件下,将导致表层冰碛物土石块结构松散,形成架空结构,入渗率增大。  (2)入渗过程实质上是水分在土体内部的运移过程。随着入渗的进行,在重力和吸力的共同驱动下,浸润线向前推进,土体含水率重分布。同一时刻,含水率随土体深度的增加呈非线性减小;同一深度,含水率随时间的变化率同入渗率、上层土体渗透系数有关。在入渗的作用下,水分在土壤内部不断重新分布,最终坡体出现局部暂态饱和区,基质吸力为零。理论分析表明,坡体内部水分大体往坡脚方向运移,与示踪试验获得的结果相一致。  (3)湿润锋的推进引起水分的重分布。本质上,降低了土体的基质吸力。直接表现为抗剪强度的变化。试验结果表明非饱和冰碛物抗剪强度与含水率具有显著相关关系。其中,粘聚力随着含水率的增加呈一阶指数衰减关系,且在0~10%粘聚力衰减迅速。而相比于粘聚力,冰碛物的内摩擦角随着含水率的增加总体趋势是在减弱的,但没有明显的规律。  (4)将入渗作用下冰碛物坡体的水文响应过程应用到坡体的稳定性分析,结果表明,随着入渗的发生,稳定性系数不断降低,最终在局部暂态饱和区稳定性系数仅为0.916,坡体不稳定。利用Fredlund提出的非饱和抗剪强度理论改进Iverson理论框架,推导得到考虑基质吸力的坡体失稳理论模型Fs(Z,t)。
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