初始土体含水率对泥石流方量影响的数值模拟

泥石流的启动机理是国内外地质灾害研究领域的热点和难点问题,但是目前针对初始土体含水率对泥石流启动方量影响的研究较少,无法对泥石流的风险评价提供有效支撑。以新疆维吾尔自治区苏约克河流域内典型的泥石流沟——乔库而泥石流为研究对象,利用PFC2D软件对该泥石流分别处于最小泥石流冲出量和物源区土体全部失稳启动两种工况下土体的含水率特征进行数值模拟研究。结果表明:(1)乔库而泥石流达到最小冲出量(10.1万方)时,物源区土体的含水率为31%~33%,即土体快达到饱和状态(土体饱和含水率为35%),此时物源区土体的黏聚力为19.2 kPa、内摩擦角为21.5°;(2)乔库而泥石流物源区土体全部失稳启动时,物源区土体的含水率超过了其饱和含水率,此时物源区土体的内摩擦角和黏聚力分别为9°和12 kPa;(3)乔库而泥石流物源区土体在降雨作用下仅能失稳,如果没有其他因素导致土体运移过程中剪切强度降低,将很难形成远程运动的泥石流,因此有必要对其运移机理做进一步研究。

基于指数型的浅层滑坡非积水降雨入渗模型研究

降雨诱发浅层滑坡稳定性评价的前提是计算边坡的湿润锋深度,目前较为常用的计算方法是基于改进的Mein-Larson降雨入渗模型,但该模型假定斜坡土体初始含水率均匀分布,实际上斜坡土体初始含水率分布是不均匀的,其表现出越靠近地下水位土体含水率越高的规律。为了体现这一实际情况,提出一种指数型的土体初始含水率分布函数,对传统的非积水降雨入渗模型进行了改进,并通过有限元数值分析对土体初始含水率分布函数和改进的模型进行了验证。结果表明:模型计算解与数值解较为接近,说明改进的非积水降雨入渗模型具有一定的适用性。

Mein-Larson入渗模型的改进研究

降雨入渗模型对于降雨型滑坡稳定性的评价是相当重要的,目前常用的降雨入渗模型是Mein-Larson入渗模型,但该模型假定了土体初始含水率沿深度方向为一定值,而实际上土体初始含水率沿深度方向为非线性分布的。考虑到实际的土体初始含水率分布情况,提出了描述土体初始含水率的分布的反比例函数,对Mein-Larson入渗模型进行了改进,并通过有限元数值模拟方法对改进模型进行了验证。结果表明:当降雨入渗在小于2.5 m时,改进模型理论解和数值解存在一定的误差,当降雨入渗在2.5~5 m时,改进模型理论解和数值解基本一致;改进的降雨入渗模型计算结果较Mein-Larson入渗模型更接近数值模拟结果,改进的降雨入渗模型更加完善和可靠,可推广应用到工程实际中。