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蒸发蒸腾覆盖层相比传统覆盖层有许多优势,目前这种覆盖层主要应用于干旱和半干旱地区,但研究湿润地区垃圾填埋场蒸发蒸腾覆盖层的水分运移规律和工作性能很有必要。通过二维饱和-非饱和模型,分析覆盖层厚度、土壤类型、植被条件、气候条件等设计参数对蒸发蒸腾覆盖层防渗性能的影响,并对覆盖层中的水分运移规律及其工作性能和适用性进行研究。研究结果表明,随着覆盖层厚度和叶面积指数LAI增加,蒸发蒸腾覆盖层的最终透水量（穿过覆盖层水分）呈减小趋势,但覆盖层厚度和叶面积指数较大时透水量减小趋势不明显;拥有较大储水能力和适当渗透系数的覆盖层能够有效地减少透水量;降雨的季节性分布对蒸发蒸腾覆盖层性能有很大影响,当多雨期与高温期分布一致时,蒸发蒸腾覆盖层的性能可满足设计要求;在非饱和条件下,毛细阻滞型覆盖层利用粗-细粒土之间水力特性的差异形成毛细阻滞效应减少水分向下入渗,其防渗性能优于单一土层型覆盖层,但在不利气象条件组合下,该毛细阻滞作用可能失效, 其防渗性能将大大下降。 相似文献
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为研究西北非湿润区气候特征和毛细阻滞覆盖层高危易渗气象段,掌握该地自然气候条件下引发毛细阻滞覆盖层渗漏的气象机制,总结分析了西北干旱、半干旱气候区50年的降水、蒸腾蒸发和温度等气候特征。在西北某填埋场开展了毛细阻滞覆盖层足尺极端降水试验,验证了覆盖层在极端偶然降水事件下的防渗储水性能。耦合气候条件开展了土质覆盖层长期防渗性能分析,鉴别筛选出了西北干旱、半干旱气候区诱发渗漏的高危气象段,揭示了高危易渗气候段引发渗漏的气象机制。结果表明：（1）西北干旱、半干旱气候区4-11月降水多,12月-次年4月降水少,冬干夏湿,雨-热同期,利于土质覆盖层水分的存储-释放。（2）西北非湿润区极端偶然连续强降水量阈值在56.1～118.5mm之间,现场覆盖层极端降水试验累计降水量194.85 mm,土层存储量148.22 mm。在该区极端偶然连续强降水条件下毛细阻滞覆盖层能满足防渗标准。（3）长期服役中西北干旱和半干旱气候区,8-11月是毛细阻滞覆盖层的高危易渗气象段,11-12月次之,1-7月渗漏可能最低。该气候区土质覆盖层防渗设计和填埋场运营-管理-维护工作中,8-11月为关键气象段,建议进行重点校核... 相似文献
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考虑气相影响的降雨入渗过程分析研究 总被引：4，自引：1，他引：3
降雨入渗过程是水在下渗的过程中驱替空气的水-气二相流过程,对这一过程的精确模拟一直是渗流计算的难点,目前的处理方法通常是忽略孔隙气压力变化的影响。根据多相流理论,结合质量守恒定律和达西定律,建立了水-气二相流模型,模型的求解采用积分有限差分法和Newton-Raphson迭代方法,通过变换主要变量来表达相态的变化,实现了水相、气相边界条件及降雨入渗边界的精确模拟。利用上述模型对一土柱试验进行模拟,从而验证了模型的正确性,研究了一均质土层的降雨入渗过程,得到了孔隙水压力、孔隙气压力和毛细压力及含水率的变化过程。根据入渗率与地表孔隙气压力的变化关系,验证了孔隙气压力的增大对入渗水流产生阻滞作用。在求解非稳定渗流问题中,考虑空气压力变化的影响是值得研究的。 相似文献
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黄土较松散,内部大孔隙和垂直节理发育,因其特殊的结构为雨水的快速入渗提供了通道。降雨型黄土浅层滑坡已造成了大量的经济损失与人员伤亡。为了有效减轻降雨诱发黄土滑坡对社会和经济的影响,开展降雨型滑坡室内实验研究,具有重大的现实意义。本文旨在研究不同降雨形式和不同坡体结构对黄土斜坡变形破坏过程影响,设计并进行了3组室内物理模型实验,分别为持续强降雨斜坡实验、持续强降雨斜坡（带垂直节理）实验和间歇性强降雨斜坡实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器3种传感器记录其内部变化。通过对每一个黄土斜坡体内传感器的读数变化及实验现象进行分析,同时对不同实验条件下实验过程及结果进行对比,进而得出降雨条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验前期,随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小,实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡体结构对斜坡稳定性的影响大于降雨形式的影响。 相似文献
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通过现场试验监测了3种不同覆盖层的内部水分运移过程,研究了不同植被对覆盖层防渗性能的影响。首先在室外自然环境中修建了3种覆盖层场地,分别是无植被裸土覆盖层、狗牙根草覆盖层（须根系植被）、香根草覆盖层（直根系植被）。在亚热带潮湿气候条件下培育一年,选择降雨量和蒸发量较大的7~9月份实时监测了3种覆盖层内部不同深度处的体积含水率和基质吸力。研究发现,香根草的存在使得覆盖层的渗透系数增大,从而减弱了覆盖层的防渗性能;相反,狗牙根草降低了覆盖层的渗透系数,从而增强了覆盖层的防渗性能。这主要是因为须根类根系（狗牙根草根系）和直根系（香根草根系）对土体中水分运移的影响不同。监测结果显示,在覆盖层较浅的位置（如5 cm深度处）土体内的含水率主要受降雨和蒸发的影响,有无根系对此处的含水率变化影响较小。在覆盖层深处（如50 cm处）,只有香根草覆盖层还受降雨和蒸发的影响,而狗牙根草覆盖层和裸土覆盖层深处含水率基本没有变化,这说明了香根草覆盖层根系影响了覆盖层深处,而狗牙根草根系只对覆盖层浅处有影响。 相似文献
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降雨诱发堆积体边坡失稳破坏是一种较为突出的滑坡灾害形式,近些年随着强降雨天气频率增大,诱发的堆积体滑坡问题尤为突出。围绕堆积体边坡在强降雨下的破坏机制,开展相关研究,探究了不同基质含量以及含石量分布对于堆积体边坡破坏模式的影响规律。首先,通过室内大三轴试验确定堆积体边坡试样在固定黏土含量10%,碎石含量分别为30%、50%、70%下的应力-应变关系;随后,开展降雨诱发堆积体滑坡的模型试验,研究强降雨条件下不同级配堆积体边坡的失稳破坏模式,分析坡顶位移以及堆积体内部含水率、土压力、孔隙水压力的变化规律,阐明堆积体不同部位细粒含量变化及细颗粒竖向迁徙过程;最终,揭示降雨诱发不同含石量堆积体边坡的失稳与破坏机制,相关成果能为堆积体滑坡的预警提供科学的理论依据。 相似文献
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强降雨诱发古滑坡的浅层变形是三峡库区最为严重的地质灾害,因此,探索暴雨作用下滑坡土体的入渗规律及其浅层变形机制具有重要的研究意义。以三峡库区的降雨型滑坡为研究对象,统计了降雨型滑坡土体的渗透特性分布特征,考虑强降雨作用,分别开展一维土柱入渗试验和二维滑坡模型试验,研究了不同降雨强度条件下滑坡土体的入渗特征以及对应的滑坡浅层变形机制。降雨入渗试验结果表明：降雨入渗土体的速度取决于降雨强度与土体渗透系数的相对大小,当降雨强度小于或等于土体渗透系数时,入渗能力随降雨强度增大而增大。当降雨强度大于土体渗透系数时,入渗能力反而随之减小。模型试验结果表明：强降雨入渗时,会造成地表土体暂态饱和,表层土体以下非饱和区内的气体被暂态封闭并受到表层孔隙水压力作用而压缩,导致孔隙气压力随降雨入渗迅速增大。对于三峡库区的降雨型滑坡,短时的暴雨会产生瞬态饱和区。封闭气体,这也是影响强降雨入渗能力的主要原因;同时封闭气体传递水压使得浅层土体的孔隙水压力骤增,这也是许多滑坡发生浅层变形和破坏的主要原因。 相似文献
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根据覆盖层边坡特性设计室内降雨试验模型,提出初始含水率分布沿高程呈反比例分布。根据边坡表面未饱和时降雨入渗受总降雨量控制的基本假设,建立了不排水状态下覆盖层边坡降雨入渗的解析计算方法。基于上述降雨入渗理论,考虑非饱和土抗剪强度变化规律,建立适用于非饱和覆盖层边坡的边坡稳定性计算方法。分析了覆盖层厚度、初始含水率分布参数以及覆盖层边坡角度对边坡稳定性的影响规律。具体结论如下:(1)覆盖层边坡内部初始含水率分布可采用反比例分布近似表示,基于总降雨量控制假设,得到可考虑初始含水率分布的覆盖层边坡降雨入渗解析计算方法。(2)基于半无限空间体边坡假设,给出覆盖层边坡在降雨入渗条件下不同位置滑动面的稳定系数计算方法。(3)在相同降雨量条件下,边坡初始稳定性随覆盖层土体厚度的增加而下降。降雨入渗对覆盖层边坡稳定性的影响随着上覆土层厚度的增加而减小。(4)当降雨量相同时边坡稳定性随着覆盖层土体初始含水率分布参数的增加而下降,降雨时间越长,初始含水率分布对边坡稳定的影响越明显。(5)不同角度的覆盖层边坡稳定性均随降雨量增加而逐渐减小。在初始状态下边坡角度增加所引起的最小稳定系数下降幅度最大,随着降雨量的增加,边坡稳定性受角度影响逐渐减小。 相似文献
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作为替代型垃圾填埋场封顶,毛细阻滞型腾发封顶具有诸多优点,但目前主要在欧美干旱、半干旱地区使用,对其在湿润气候区工作性能的研究较少。选用低塑性粉质黏土和砾砂作为填料,在杭州市一露天环境构筑模型土柱并培育植被,量测自然降雨、蒸发和植被蒸腾作用下土柱透水量、地表径流量和各深度含水率变化,探讨毛细阻滞型腾发封顶的工作机制。试验历时15个月,得到该封顶在降雨高峰期、晴热高温期、台风影响期和冬季阴冷期等时段的响应。试验结果表明,降雨和腾发作用下粉质黏土含水率变化较大,底部砾砂中也有较小幅度干湿循环,腾发可在整个封顶土层范围内起作用;当粉质黏土底部达到饱和,砾砂含水率接近4%时底部有水透出,此时该封顶暂时失效,后随水汽运移毛细阻滞界面功能恢复,该封顶仍能正常工作;试验过程中,降雨总量为1 782.6 mm,共产生地表径流为53.08 mm,透水为19.64 mm,其他降水均在土层吸持与腾发交替作用下最终返回大气,在试验期间该封顶能有效地阻止降雨入渗。 相似文献
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降雨入渗条件下软岩边坡稳定性分析 总被引：7，自引：0，他引：7
降雨条件下软岩边坡的失稳模式是进行边坡处治的基本依据之一。为研究软岩边坡在降雨条件下的稳定性,提出了一种既能考虑渗流场对边坡稳定性的影响,又能体现岩石软化效应对边坡失稳所带来的不利作用的新方法。运用二维渗流数值计算方法,对降雨条件下的边坡孔隙水压力大小及暂态饱和区面积在空间及时间上的分布进行了模拟。并将渗流场计算结果与暂态饱和区岩石软化试验所得岩石物理力学参数随时间的取值相结合,采用强度折减法分析软岩边坡在降雨入渗条件下的稳定性。对算例边坡的研究表明：降雨入渗条件下软岩边坡的失稳在降雨初期表现为边坡表层局部分层垮塌。随着降雨历时的增长,失稳形式则表现为局部分层垮塌与整体滑移相结合。降雨停止后,边坡负孔隙水压力的消散,对软岩边坡安全系数的继续降低具有一定的延缓作用。 相似文献
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垃圾填埋体不均匀沉降等容易引起压实黏土防渗层开裂,显著降低其防渗性能。将裂隙作为高渗透性的多孔介质材料,建立了含单一裂隙压实黏土层的饱和/非饱和渗流模型,数值研究了含裂隙黏土层中的优势渗流过程,对比分析了裂隙位置、深度、宽度和渗透系数对压实黏土层水分击穿时间和稳定渗漏量的影响。结果表明,含裂隙压实黏土层的渗流过程可分为3个阶段：初始阶段、击穿阶段和稳定阶段;底部裂隙对压实黏土层防渗性能的影响较小,而顶部裂隙和贯通裂隙的影响较大;水分击穿时间随裂隙深度增大而迅速缩短,为保证黏土层防渗性能,宜将裂隙深度控制在0.1倍土层厚度以内;水分击穿时间和稳定渗漏量随裂隙宽度、渗透系数的增大而分别缩短和增加,且当其达到一定值后逐渐趋于稳定;裂隙贯通后将显著降低压实黏土层的防渗性能,其稳定渗漏量随裂隙宽度和渗透系数的增大而呈线性增长。 相似文献
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综合模拟实验土坡降雨入渗的各种常见影响因子,实验结果表明:土质对降雨入渗能力的影响明显,土中粘粒含量越高,颗粒越细微,粒间孔隙越小,吸、保水性能越强,开始入渗速度较快,在一定时间后入渗趋于平缓,浸润线前锋位置与雨水之间存在滞后现象;土体结构都对土体入渗能力产生较大影响,随着土体密实程度的增加,土体水力传导度减小,其水分入渗能力明显降低,开始入渗速度较快,在30min过后入渗趋于平缓;在临界含水量内,渗透系数与饱和度成反比;在正常温度范围内,对渗透影响不明显;坡度与累积入渗深度基本呈凸形曲线关系;随着植被覆盖度增加,累积入渗量成直线增加。 相似文献
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强降雨可诱发新近纪软岩质滑坡滑移变形。1955年至今,降雨在陕西宝鸡诱发超过十起大型滑坡灾害。2011年9月19日,宝鸡市区72 h内的降雨量达到332 mm,北坡金鼎寺、簸箕山与高家崖滑坡出现裂缝,威胁市区居民安全。为分析滑坡的变形机制与降雨触发的滑体内地下水位的波动关系,2012—2015年,开展了降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡应力与位移等物理量的实时监测,统计分析了它们的频率、活动强度及累积变化规律,提出了滑坡的位移扩展模型。研究显示:(1)地下水的活动会影响新近纪软岩质滑坡的变形,但降雨量、地下水位、孔隙水压力、滑坡体应力与位移等物理量变化机制有差异,地下水位、孔隙水压力呈周期性变化,滑坡体的应力、位移的变化具有累积效应;(2)宝鸡市北坡滑坡运动变形具有蠕变、快速滑移两个阶段。降雨会触发的滑坡体各物理量出现加速变化,地下水位波动幅度为0.27~1m,孔隙水压力的变化幅度为10kPa,滑体浅层的水平应力变化幅度为5.6kPa;(3)在判断降雨能否诱发滑坡快速滑移过程中,既需分析滑体应力、位移变化的累积效应,又需分析新近纪软岩质滑带的摩擦破坏机制。 相似文献
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渗透性与降雨强度对堆积层滑坡稳定性的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
本文基于非饱和渗流理论及非饱和土的Fredlund双应力变量强度理论,对一沿岩土接触面滑动的堆积层滑坡模型,分别进行了8种条件下的降雨入渗数值模拟试验,研究了不同土体渗透性及降雨强度对滑坡稳定性的影响。结果表明:(1)堆积层滑坡的稳定性与土体的渗透性有密切关系,在降雨后的短期内,土体渗透性越好,滑面孔隙水压力升高越明显,滑坡的稳定性降低程度越大;(2)降雨期间,埋深较浅的滑面,入渗雨水能够较快到达,对滑坡稳定性的影响较大;(3)在相同的降雨时间内,降雨强度越大,滑坡稳定性降低速率越快;(4)降雨强度影响着滑坡发生的滞后性,在降雨总量一定的条件下,若降雨强度较大,雨停后,滑坡稳定性继续下降的程度较大;(5)降雨总量控制着滑坡的最终稳定性。 相似文献
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膨胀土堑坡雨水入渗速率的影响因素与相关性分析 总被引：2，自引：0，他引：2
从土体初始含水率和降雨强度2个影响因素出发,通过现场试验分析了膨胀土堑坡雨水入渗速率的变化特性。试验结果表明,对于膨胀土堑坡,一定雨强连续的降雨才能使水分持续有效的入渗;土体含水率的变化主要取决于降雨的历时,而不是降雨强度。雨水入渗过程中,随着土体初始含水率的降低,坡面侵蚀程度有所降低。降雨强度较小时,雨水对坡面侵蚀不大;随着降雨强度的增加,坡面侵蚀逐渐加剧,但侵蚀程度逐渐收敛。植被的存在会改善土体的渗透性,同时也将大大降低雨水对坡面的侵蚀。 相似文献
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降雨使坡内地下水位上升,坡体的基质吸力和暂态孔隙水压力会随着降雨过程和时间呈现不同的变化趋势。采用抗滑桩、挡墙等工程防治后,针对滑坡体滑带土的性质变化以及抗滑结构的设置是否会影响到滑坡体的自然排水通道,导致坡体地下水位的抬升,从而影响滑坡防治效果等问题进行了研究。以鹰厦线K290滑坡为主线,通过开展滑坡饱和-非饱和渗流模型试验与数值分析,探讨了降雨入渗及地下水位变化下滑坡体及滑带土体积含水率与基质吸力的变化规律,以及其对滑坡防治前后坡体渗流场的影响。在此基础上,探讨了滑带土基质吸力对抗剪强度的贡献。研究表明：防治前后滑坡体及滑带土基质吸力受降雨强度等条件影响明显,不同深度处滑带土基质吸力变化呈现不同的变化规律,在土质滑坡的防治中应考虑抗滑桩的布置对滑带土性质的影响。 相似文献
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降雨诱发的黄土边坡失稳非常普遍。建立黄土边坡渗流场计算模型,基于非饱和土渗流控制方程。采用VG函数和Gardner函数分别描述土-水特征曲线和渗透系数曲线,利用行波约化和级数展开法推导降雨入渗解析解。利用数值反演法将模型试验数据对土-水参数拟合,证明了该解析解的有效性。对比分析试验值与解析解在不同工况下体积含水率分布规律,分析结果表明：边坡试验模型中的浅层测点体积含水率试验值与解析解较为接近,试验值在浸润锋下移的过程中所达到的体积含水率峰值相比解析解较小;边坡试验模型中的深层测点体积含水率试验值与解析解在前期存在一定误差,深层测点体积含水率解析解在初期增长速度相较于试验值较快,主要原因是较深土层浸润锋的滞后性。 相似文献
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降雨对工程弃土堆积体稳定性的影响分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于重庆库区工程弃土在经历极端降雨条件下达到不同的饱和度,应用GEO-SLOPE软件对其进行计算,采用非饱和土强度理论对其结果进行分析,结果表明:库区内工程弃土天然含水量较小,一定量的前期降雨量有利于增强其稳定性,但是在极端降雨情况下,高强度的降雨使土体迅速达到饱和,低强度且长时间的降雨使土体经历较长的时间达到饱和,最后由于基质吸力丧失,稳定性降低,导致滑坡。 相似文献