降雨诱发浅层冻土区边坡土剥落颗粒流模拟:以G214线典型冻土区路基边坡为例

为明确降雨诱发浅层冻土区边坡土剥落机理,以G214线典型冻土区路基边坡为例,基于颗粒流和等效降雨法,模拟不同坡度和冲刷速度下边坡坡面土的剥落过程,从边坡形态、颗粒运移规律、力链演化规律和剥落量等方面详细进行探究。结果表明:浅层冻土区边坡土受到雨水冲刷后,仅在坡面浅层部位出现坑槽,并提出边坡形态系数(τ)来定量化表征边坡形态的凹凸程度。边坡形态总体变化态势可概括为:笔直平坦(1.0≤τ<1.40)、粗糙不整(1.40≤τ<1.50)和凹凸不平(1.50≤τ)。土颗粒间接触力演化主要发生在降雨冲刷作用初期,冲刷过程中接触力演化特征并不明显。随循环次数增加,冲刷速度越大接触数量总体越少,但最终稳定状态下的接触数量近乎相同。此外,边坡浅层土在冻融循环作用下结构疏松是导致冻土区坡面土易被雨水冲刷剥落和坡面易形成冲沟的本质原因。