基于DE-MCMC方法的滑坡堆积体土壤水力参数反演研究

极端降雨条件下,入渗可急剧增大滑坡体中软弱结构面上的土壤含水量和孔隙水压力,是触发滑坡的重要因素。因此,土壤水动力模拟是滑坡预警系统的核心,其模拟结果的准确与否取决于土壤渗透特性的参数化。该文以汶川地震扰动区的银洞子滑坡堆积体为例,以土壤含水量野外观测数据为基础,基于Richards方程构建入渗模型,利用自适应差分演化算法的马尔科夫链蒙特卡罗方法(Differential Evolution Markov chain Monte Carlo,简称DE-MCMC)反演van Genuchten土壤水力参数。通过比较土壤含水量的模拟值与实测值的拟合程度,评估DEMCMC算法在土壤水动力模拟中的适用性。结果表明,基于DE-MCMC算法反演的后验参数极大降低了先验参数分布的不确定性,并显著提升土壤含水量的模拟精度。将DE-MCMC方法应用于滑坡水文,可有效率定土壤渗透特性参数,为降雨型滑坡预警提供更为可靠的土壤水动力模拟结果。

万州西溪铺松散堆积体成因分析及稳定性评价

根据勘探钻孔资料,对西溪铺一带松散堆积体的特征及成因进行了详细的探讨。研究结果表明:分布在基岩面高程190m以下的斜坡与基岩面高程140-150m平台上的粉质黏土夹碎石土层是由滑坡作用形成的(即西溪铺滑坡);分布在基岩面高程190m以上的粉质黏土夹碎石土层是由崩积、残积及坡积作用形成的;卵石砂土层是苎溪河的冲积作用形成的。对西溪铺滑坡的形态、滑动面特征、水文地质条件及形成年代等进行了论述,这些特征说明西溪铺滑坡曾发生过一次大型的堆积体滑动、多次小型的表层滑动,其是在一级阶地形成时代T1以后的几千年之内形成的。根据下伏卵石砂土层的地质结构,对西溪铺滑坡的稳定性进行了评价,评价结果表明库水位的变化对西溪铺滑坡的稳定性有巨大的影响,在滑坡的防治设计中必须引起高度的重视。

云南汤家山松散堆积层滑坡滑带土的微观结构与机理分析

云南省绥江县汤家山滑坡为一由冲、洪积物组成的松散堆积层滑坡。以该滑坡滑带土为主要研究对象,通过野外调查和室内试验,对滑带土的物理性质、微观结构和形成机理进行了分析研究。结果表明:滑坡体的物质成分为砾石、砂、粉砂和粘土,而滑带土主要由粉砂和粘土矿物组成,该滑坡为典型的松散堆积层—基岩接触面滑坡;与滑坡体物质相比,滑带土具有粒度明显变细、含水量变小和密度增大的特点;滑带土边界发育的微孔隙和微裂隙为地表水的入渗提供了有效通道;滑带土的粉粒和粘粒具有明显的定向排列特征,滑带表面发育有两组线形擦痕,反映该滑坡体局部可能发生过至少两次滑动。滑带土的整个力学行为可以概化为排水条件下正常固结土发生了首次剪切变形,后期在边坡开挖和降雨的联合作用下老滑坡体局部沿原有剪切面又产生了二次滑动。

滑坡充气截排水有效性数值模拟

为验证充气截排水在实际滑坡中能有效控制坡体地下水位和坡体稳定性,本文以小旦滑坡为例,在滑坡变形破坏发展特征分析和形成机制研究的基础上,采用数值模拟方法研究了充气截排水技术应用在此类滑坡治理中应用的有效性。通过二维有限元数值模拟,分析了不同充气压力下坡体稳定性的变化规律。结果表明:在滑坡后缘适当位置进行充气能够形成稳定的非饱和截水帷幕,达到降低潜在滑坡区地下水位的目的;小旦滑坡的最佳充气压力值为125kPa,在最佳充气压力作用下,小旦滑坡坡脚未开挖状态下稳定性系数由1.144增大到1.209,开挖状态下的稳定性系数由1.106增大到1.139;雨季边坡后缘入渗量增大的情况下,充气截排水对滑坡稳定性的提高作用更为显著。

堆积体滑带土非饱和-饱和渗透特性试验研究

我国西南地区水电工程近库坝区发育有大量的滑坡堆积体,这些堆积体在降雨、库水位升降等水动力条件下极易沿既有滑带产生变形和破坏。以澜沧江流域大华桥水电站大华滑坡为例,针对其滑带土开展了土-水特征曲线试验,分析了非饱和渗透过程的特性及演化规律,研究了不同围压和不同渗压条件下的饱和渗透特性。研究结果表明,采用VG模型可较好地描述大华滑带土的土-水特征曲线及其相对渗透系数的变化规律;通过饱和渗透试验分析发现,在相同条件下围压越大,滑带土的饱和渗透能力越弱,而渗压越大,饱和渗透能力越强,且滑带土饱和渗透表现出较强的非Darcy流特征,其渗透速度与水力坡降之间满足Forchheimer二项式关系,且当围压较低时,速度一次项对渗透的影响更显著。而随着围压增加,速度二次项逐步占据主导。

黄土丘陵沟壑区浅层滑坡堆积体植被演替特征及土壤养分响应

为了明确黄土丘陵沟壑区浅层滑坡堆积体植被演替特征及其对土壤养分的影响,本文选取了6个演替年限依次增加的植物群落(猪毛蒿+茭蒿、野菊花+早熟禾、杠柳+猪毛蒿、铁杆蒿+达乌里胡枝子+早熟禾、铁杆蒿+早熟禾和铁杆蒿+达乌里胡枝子),以立地条件类似且未发生滑坡坡面上铁杆蒿群落为对照,通过野外调查和室内试验,研究了物种多样性、植被盖度、地上地下生物量、枯落物蓄积量及土壤养分指标有机质、全氮、全磷含量的变化特征,并对植被特征和土壤养分指标进行相关性分析。结果表明:(1)随着演替年限的增加,Simpson优势度指数D和Margalef丰富度指数M_a呈减小-增加-减小的趋势,Shannon-wiener多样性指数H'和Pielou均匀度指数J_p呈增大-减小-增大的趋势;植被盖度、地上地下生物量、枯落物蓄积量、土壤有机质和全氮含量均呈增加趋势;(2)与对照组相比,演替初期植被盖度差异显著(P <0.05),地上生物量和枯落物蓄积量无明显差异(P> 0.05),地下生物量差异极其显著(P <0.001);(3)表层土壤全氮、有机质含量与植物盖度、地上地下生物量和枯落物蓄积量均呈正相关,全磷含量仅与枯落物蓄积量呈正相关。研究结果深化了黄土丘陵沟壑区植被演替规律及土壤养分对植被恢复响应的认识,为该区浅层滑坡堆积体的治理与生态恢复提供理论指导。

黄土高原北部丘陵沟壑区近160年土壤侵蚀量演变及其对ENSO事件的响应

对形成于1851~1861年的靖边(JB)聚湫内22.75 m沉积序列进行完整钻探,并基于XRF Core Scanning的元素分布划分旋回和年际冻融层,在高精度定年的基础上计算旋回及年际产沙量和产沙模数。结果表明:JB聚湫沉积序列由126个旋回叠加而成,且形成于1855~2014年的78个年份中。JB聚湫内旋回产沙量和产沙模数变化范围分别为0.27×10^4~22.44×10^4t和0.09×10^4~7.82×10^4t/km^2;年际产沙量和产沙模数范围分别为0.27×10^4~90.73×10^4t/a和0.09×10^4~23.40×10^4t/(km^2·a)。ENSO事件显著影响JB流域强降水作用下的侵蚀产沙,且在El Ni?o次年和La Ni?a年份发生侵蚀产沙的频率较高,可能是这些年份中东亚季风增强后带来更多强降水事件的结果。研究结果有效延长了黄土高原北部丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀演变历史,充分理解ENSO事件驱动下该地区侵蚀产沙的响应,为黄土高原北部坝库建设、水土流失治理和防洪减灾等提供理论依据。

高陡堆积体滑坡半坡桩无效锚固深度分析

半坡桩与普通抗滑桩的受力机制不同,用常规的设计方法半坡桩的锚固深度不足,可能导致治理工程失效。为了分析半坡桩无效锚固深度,在分析高陡堆积体滑坡特点的基础上,根据抗滑桩受力机制重新厘定了半坡桩的概念;以弹性半坡桩为例,用数值分析方法重点研究了弹性半坡桩无效锚固深度与总的锚固深度、滑面倾角及滑坡推力的关系。结果表明,弹性半坡桩的无效锚固深度受总的锚固深度影响较小,当总的锚固深度增加时,无效锚固深度在小范围内波动;弹性半坡桩的无效锚固深度与滑面倾角及滑坡推力呈指数正相关性,随着滑面倾角及滑坡推力的增加,无效锚固深度也在增加。

汶川震区不同植被下土壤组成及其分型特征

目前关于植被恢复对震区土壤颗粒、团聚体、微团聚体粒径分布的影响研究很少,故本文以植被恢复下汶川震区土壤为研究对象,采用土壤粒径分形维数的计算方法,研究了植被恢复类型下对土壤组成及分形特征的影响。结果表明:震区土壤风干团聚体以>5mm的大粒径团聚体为主,湿筛后,土壤团聚体粒径分布中<0.25mm粒径的团聚体为优势粒径,与对照样地相比,裸地、草地、灌木、经果林和玉米类型样地的土壤水稳性团聚体的MWD分别减小74.88%,40.30%,40.73%,46.98%和47.65%。震区土壤微团聚体组成以1~0.25mm粒径为优势粒级,0.25~0.05mm为粒径次优势粒级,该震区土壤微团聚体变化范围为2.327~2.853,呈现如下规律:玉米>经果林>灌木>裸地>草地>对照样地;震区土壤颗粒分形维数与土壤砂粒(1~0.05mm)呈负相关性(D=2.926~0.002 X_(砂粒)),与土壤粉粒(0.05~0.002mm)呈显著负相关性(D=3.05~0.008 X_(粉粒),p<0.01),与土壤黏粒(<0.002mm)呈极显著正相关性(D=2.595+0.009 X_(黏粒),p<0.01)。震区土壤遭受的扰动较大,导致震区土壤碎石含量增多,土壤微团聚体和土壤颗粒分形维数增大,通过对震区土壤结构特征的研究,可为震区灾后治理提供参考。

滑坡堆积碎(砾)石土作为心墙堆石坝防渗土料的初步研究

心墙堆石坝防渗材料类型较多,有粘土、土工膜、沥青混凝土等,碎(砾)石土应用较少。结合西南某工程,在天然土料贫乏的情况下,对发育在侏罗系地层中的滑坡堆积物———含块石、碎(砾)石土进行了研究,其各项技术指标均满足心墙防渗土料的质量要求,且储量丰富。