广西东南部花岗岩残积土降雨型滑坡的起动机理研究

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广西东南部充沛的降雨导致花岗岩残积土滑坡频发,严重威胁当地居民生命财产安全,制约社会经济发展,因此,明晰花岗岩残积土滑坡起动机理是该地区滑坡防治预警工作的科学基础。藉此,本文以广西东南部花岗岩残积土滑坡为研究对象,采用三轴剪切试验、人工土槽模型试验和理论分析等方法,分析残积土的力学特性,揭示滑坡起动模式的共性与差异,明确滑坡起动过程中土体物理性质参数的变化特征,最终探讨降雨入渗至滑坡起动的力学灾变机理。主要结论如下:(1)在等压/偏压固结不排水三轴剪切试验中,残积土的偏应力均在轴向应变小于3%时就开始迅速增加;此后,等压固结时的偏应力随着轴向应变增大而逐渐增加,并最终趋于稳定,试样呈现明显的应变硬化特征;偏压固结时的偏应力随着轴向应变增大出现不显著的回落,随后逐渐增加并保持稳定,试样稍有软化。(2)滑坡起动模式的共性与差异分别为:在降雨初期,雨水完全入渗至坡内,坡脚溢出浑浊水流且坡脚土体率先软化滑动;持续降雨导致地表径流形成,局部坡面出现结皮现象,甚至在地表径流的冲刷和雨水的溅蚀作用下,坡面发育短暂的低洼地带及交错连接的冲沟。然而,随着初始干密度增加,滑坡起动时间推迟,滑坡起动类型由突然滑动型转变为渐进破坏型,但降雨强度增大致使滑坡起动时间提前。(3)初始干密度增大导致残积土抵抗雨水入渗能力增强,含水率和孔隙水压力响应时间延迟,孔隙水压力变化量减小,但降雨强度的增加造成含水率和孔隙水压力响应时间提前,孔隙水压力变化量增大。孔隙水压力的波动变化特征可能与土体力学性状类型有关。(4)滑坡起动过程可分为五个阶段:雨水入渗、坡脚土体滑动、坡面径流与侵蚀、陡峭临空面形成、坡顶土体滑动。滑坡起动过程最显著的特点即是细颗粒迁移导致雨水富集,坡脚土体率先软化滑动。(5)孔隙水压力与剪切带的体积变化对滑坡起动影响明显。降雨入渗引起孔隙水压力持续增加,且剪切带的剪缩会导致超孔隙水压力形成,从而加速滑坡的起动。然而,当剪切带体积增加时,剪胀会促使孔隙水压力消散,进而延缓土体的滑动速度。
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