颗粒组分对泥石流形成形态影响研究(2)
时间:2014-03-18 11:25 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:周健王连欣贾敏才李业 点击次数:
3.1试验过程土体典型破坏形态
图9细砂70%位移云图表明:土体破坏特征为整体瞬时滑动,后部土体位移大,推动前部土体滑动,与细砂30%位移场明显不同.开启降雨300s时,试样处于雨水入渗阶段,土体主要发生竖向位移,最大位移达到2.3mm,如图9(a).降雨350s时雨水已经达到底部,并开始在水平方向的渗透如图9(b).降雨365s时中部土体剪切变形不断扩大,最大9mm,如图9(c).随着降雨继续,坡脚三角区域土体强度降低,后部矩形区域渗透力不断增大,土体产生大变形,呈流态状,推动前部土体快速向下滑动,从而发生流滑现象.整个位移场分析中,未见到明显的滑动面.
根据细砂含量60%~100%土体模型试验结果可知,整体流滑型破坏机理为土体渗透系数小,坡脚上部土体高度饱和、呈流态化,推动下部坡脚土体快速流动形成泥石流.对比两种破坏形态,雨水在土体中的入渗速度对土体破坏影响明显,而入渗速度取决于土体的渗透系数.渗透系数是泥石流形成的关键影响因素.
本次模型试验分析了颗粒组分对泥石流形成形态的影响.模型试验土层厚度薄,还不能完全反映现实情况下泥石流的形成,但是可以定性分析泥石流形成机理,在泥石流破坏形态和破坏机理研究中能够提供一些有意义的借鉴.
5结语
通过自主设计研发的小比例尺室内模型槽试验,借助相关测量设备,研究了人工降雨条件下颗粒组分对泥石流形成形态影响,得到以下结论:
1)降雨条件下,细颗粒含量小于30%时,雨水可以较好地从土体排除,从而形成稳定的排水通道,泥石流不再形成;30%~40%发生分级块体滑落;60%~100%土体发生整体流滑型破坏;40%~60%破坏形式复杂,为过渡形式.
2)发生分级块体滑落试验土体试验中有明显的裂缝的出现和发展,裂缝出现伴随着孔压的耗散和减小,雨水渗入裂缝导致孔压再次升高,孔压呈现出波浪起伏减小特点;整体流滑破坏土体试验中没有明显裂缝的发展,孔压变化呈一次性瞬时陡降.
3)流滑型破坏单位时间启动量大于分级块体滑动破坏,并且存在一个最优的颗粒组分,在降雨条件下渗透力相对较大同时基质吸力减小也相对较大,从而使得泥石流最容易发生,灾害规模最大.
4)随着颗粒组分变化,泥石流有两种典型破坏形态:分层块体滑落和整体流滑型破坏.分级块体滑落破坏形成机理是土体渗透系数较大,雨水快速渗透使坡脚发生破坏,上部土体失去坡脚支撑发生坍塌,发生分层块体滑落.整体流滑型破坏形成机理是土体渗透系数小,坡脚干燥而坡脚后部土体高度饱和呈流态化,后部土体推动前部坡脚土体快速流动而形成整体流滑破坏.
参考文献
[1]HUNGRO,EVANSSG,BOVISM,etal.Reviewoftheclassificationoflandslidesoftheflowtype[J].EnvironmentalandEngineeringGeoscience,2001,(Ⅶ):221-238.
[2]陈晓清.滑坡转化泥石流起动机理试验研究[D].成都:西南交通大学,2006:21-25.
[3]WANDG,SASSAK.Porepressuregenerationandmovementofrainfallinducedlandslides:Effectsofgrainsizeandfineparticlecontent[J].EngGeol,2003,69:109-125.
[4]YANGWM,WUSR,ZHANGYS,etal.Researchonformationmechanismofthedebrisflowonslopeinducedbyrainfall[J].EarthScienceFrontiers,2007,14(6):197-204.
[5]高冰,周健,张姣.泥石流启动过程中水土作用机理的宏细观分析[J].岩石力学与工程学报,2011,30(12):2567-2573.
[6]康志成,李焯芬.中国泥石流研究[M].北京:科学出版社,2004:41.
[7]LOURENCODN,SASSAK,FUKUOKAH.Failureprocessandhydrologicresponseofatwolayerphysicalmodel:Implicationsforrainfallinducedlandslides[J].Geomorphology,2006,73:115-130.
[8]SASSAK.Themechanismofdebrisflows[C]//ProceedingsoftheXIinternationalconferenceonsoilmechanicsandfoundationengineering.SanFrancisco:A.A.Balkema,Rotterdam,1985:37-55.