降雨诱发浅层黄土滑坡变形破坏机制

孙萍萍, 张茂省, 江睿君, 贾俊, 刘峰, 刘蒙蒙. 降雨诱发浅层黄土滑坡变形破坏机制[J]. 地质通报, 2021, 40(10): 1617-1625.
引用本文: 孙萍萍, 张茂省, 江睿君, 贾俊, 刘峰, 刘蒙蒙. 降雨诱发浅层黄土滑坡变形破坏机制[J]. 地质通报, 2021, 40(10): 1617-1625.
SUN Pingping, ZHANG Maosheng, JIANG Ruijun, JIA Jun, LIU Feng, LIU Mengmeng. Deformation and failure mechanism of rainfall-induced shallow loess landslide[J]. Geological Bulletin of China, 2021, 40(10): 1617-1625.
Citation: SUN Pingping, ZHANG Maosheng, JIANG Ruijun, JIA Jun, LIU Feng, LIU Mengmeng. Deformation and failure mechanism of rainfall-induced shallow loess landslide[J]. Geological Bulletin of China, 2021, 40(10): 1617-1625.

降雨诱发浅层黄土滑坡变形破坏机制

  • 基金项目:
    国家重点研发计划《重大自然灾害监测预警与防范》(编号:2018YFC1504700)、国家自然科学基金项目《黄土水敏性理学机制及致滑机理》(批准号:41530640)、中国地质调查局项目《延安革命老区综合地质调查》(编号:DD20189270)、《黄河中游生态地质调查》(编号:DD20211398)
详细信息
    作者简介: 孙萍萍(1983-), 女, 博士, 高级工程师, 从事黄土地质灾害研究。E-mail: sunpingping203@gmail.com
  • 中图分类号: P642.13+1;P642.22

Deformation and failure mechanism of rainfall-induced shallow loess landslide

  • 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。

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  • 图 1  黄土斜坡变形破坏分析过程

    Figure 1. 

    图 2  基于单元的局部安全系数计算

    Figure 2. 

    图 3  斜坡几何模型与边界条件

    Figure 3. 

    图 4  直线形坡不同时间含水量等值线

    Figure 4. 

    图 5  直线形坡不同时间吸应力等值线

    Figure 5. 

    图 6  直线形坡局部安全系数场随降雨历时变化

    Figure 6. 

    图 7  不同雨强条件下直线形坡稳定系数随时间变化曲线

    Figure 7. 

    图 8  凹形坡降雨15 h含水量及吸应力分布

    Figure 8. 

    图 9  凹形坡降雨15 h局部安全系数等值线

    Figure 9. 

    图 10  不同雨强条件下凹形坡稳定系数随时间变化曲线

    Figure 10. 

    图 11  凸形坡15 h含水量与吸应力分布

    Figure 11. 

    图 12  凸形坡降雨15 h局部

    Figure 12. 

    图 13  不同雨强条件下凸形坡稳定系数随时间变化曲线

    Figure 13. 

    表 1  模型主要参数取值

    Table 1.  Main parameters selected for modeling

    参数 量纲 参数取值
    饱和含水量(θs) - 0.4
    残余含水量(θr) - 0.078
    饱和渗透系数(Ks) m/h 0.00104
    进气值参数(α) 1/m 3.6
    有效粘聚力(c`) kPa 45
    摩擦系数(Φ`) ° 28.5
    重度(Gs) - 2.6
    空间参数(n) - 1.56
    干密度(ρd) g/cm3 1.43
    液性指数(wL) % 28.8
    塑性指数(wP) % 9.5
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出版历程
收稿日期:  2020-05-06
修回日期:  2021-06-15
刊出日期:  2021-10-15

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