降雨滑坡启动的临界条件与变形预测研究

作     者：李德心 

作者单位：中国科学院大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何思明

授予年度：2011年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：降雨 滑坡 滑坡启动 临界条件 前期降雨 变形预测 

摘      要：滑坡是地质灾害的主要类型,具有分布范围广、发生频率高、损失严重等特点。降雨是滑坡发生的主要诱因,降雨诱发的滑坡占滑坡总数的90％以上,一般认为,雨水入渗时会引起边坡抗剪强度降低、土层重度增加、非饱和土土层吸力丧失和产生超静孔隙水压力,这些因素的综合作用会显著降低边坡的稳定性,导致滑坡灾害的发生。要减少降雨滑坡造成的财产损失和人员伤亡,对其进行预测预报是最为有效的减灾措施,而降雨滑坡的预测预报的关键在于确定降雨滑坡启动的临界雨量,因此,开展对降雨滑坡临界条件研究具有重要的科学意义和现实需求。 5.12汶川地震诱发了大规模的次生山地灾害,导致成灾环境剧变,具体表现为大量山体被震裂,为灾后降雨入渗提供了良好的通道,灾后3年来,大规模的降雨滑坡的发生印证了这一推断。都江堰是本次地震的极重灾区,它位于成都平原西北边缘,地处岷江出山口,为龙门山构造带的中南段,跨成都平原和龙门山地区两个不同自然地理区,属四川盆地中亚热带湿润气候区,平均年降雨量为1225.4mm。我们选取都江堰为研究区域,开展降雨滑坡启动的临界条件研究,探索震后降雨诱发区域滑坡启动的降雨临界值、前期有效降雨量以及对滑坡变形预测。 论文首先将坡地水文模型与无限边坡稳定性模型耦合,建立降雨滑坡启动的临界降雨计算公式;其次是研究降雨时间过程对边坡地下水位的影响,揭示地下水位变化与边坡土体物理力学指标、降雨强度和渗流时间的定量关系,构建前期有效降雨量的预测模型;建立基于功能原理的边坡一维动力学模型,结合太沙基固结方程,研究滑坡运动过程中孔隙水压力的消散及其对滑坡动力过程的影响,揭示降雨滑坡从运动到静止的时空演化规律,构建降雨滑坡位移预测模型。 将相关理论成果应用于示范区域都江堰的研究,建立了滑坡启动的临界降雨量与边坡坡度、汇水区面积、地层岩性的定量关系;前期有效降雨受边坡坡度、渗流时间、渗透系数等多种因素的影响;最后揭示了降雨滑坡运动速率、位移与降雨过程的量化关系式。