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黄土边坡降雨侵蚀特征的物理模拟试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
黄土边坡的侵蚀破坏是引起黄土地区公路边坡自然灾害的主要诱因。通过建立室内边坡降雨冲刷物理模型, 进行黄土边坡侵蚀破坏的模拟试验, 再现边坡溅蚀、片蚀、沟蚀、坍塌的基本破坏过程, 并对坡面降雨冲刷的演变过程和侵蚀机理进行了细致的描述和分析。试验表明:在一定的降雨雨强下, 径流TSS(携砂能力)和单位面积侵蚀泥沙量随着试验坡度的增加逐渐增加, 而径流总量、侵蚀干泥沙量随着坡度的增加而相应变小。同时, 黄土边坡侵蚀冲刷过程中的主要侵蚀能力参数如坡面径流总量、汇流干泥沙量、侵蚀干泥沙量等与降雨雨强之间存在相应的关系。 相似文献
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针对县级地质灾害气象风险预警面临的精度及模型建设问题,根据广东省地质灾害主要发生在坡面残坡积浅表层的突出特点,通过对典型地质灾害进行物理模拟试验和数值模拟,研究广东省浅表层斜坡失稳发生机理。研究表明：边坡在暴雨条件下,斜坡岩土体容易在浅表层首先造成失稳,影响因素主要有降雨量、降雨历时、土体类别和坡体结构等因素。由此,对研究区划分斜坡单元,按各斜坡单元的坡长、坡度、岩土类型、分层及其关键物理力学参数开展斜坡单元概化分类,并将Green-Ampt降雨入渗模型和无限边坡稳定性评价方法相结合,优化构建了动力学斜坡稳定性评价模型。结合龙川县贝岭镇流域应用实例,初步探索了坡面单元尺度下地质灾害气象风险预警斜坡失稳动力学预警技术,可为广东省开展以斜坡单元预警为主要方式的县级地质灾害气象风险预警提供支撑。 相似文献
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以70°辽西黄土陡坡为例,在降雨强度为2.7 mm/min条件下对边坡坡面冲刷破坏特征进行了室内物理试验模拟。试验发现：随着降雨的持续坡面水流能量不断增加,致使侵蚀强度增强;边坡的侵蚀方式从试验初期的片蚀,到中期的细沟侵蚀,最后演化为坡顶部的切沟侵蚀和坍塌。基于试验成果,采用SEEP/W程序对降雨条件下边坡降雨入渗规律进行数值模拟,发现在降雨过程中坡顶部所产生的水头压力最大,随高度降低呈减小趋势;运用PFC2D颗粒流软件从微观角度对坡体土颗粒运动情况进行模拟,结果发现位于坡顶的颗粒最先被径流冲刷带走,且下落速度很快。经对比表明：数值模拟结果和物理模拟试验现象基本一致,可为进一步研究黄土边坡冲刷破坏规律提供参考。 相似文献
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黄土开挖边坡在降雨作用下坡面破坏可分为片蚀破坏、沟状侵蚀、坍塌破坏3个阶段。通过野外现场地质调查,建立调查区域露天煤矿某段运煤大道处黄土开挖边坡三维数值分析模型,采用V-G模型设定渗流边界函数,并以此根据室内外实验设定初始负孔隙水压力;在有限差分软件中运用fish语言将野外现场测得的稳定渗透系数与边坡开挖高度关系编入渗流计算命令流中,模拟了不同降雨强度下孔隙水压力、开挖边坡位移、坡面冲刷程度、最大主应力变化情况,提出黄土区开挖边坡在降雨作用下沟状侵蚀在第三级台阶(坡高60m)左右破坏严重,坡高高于此高度应注意沟状侵蚀的剧烈扩展并加以防治;应在开挖边坡顶部以及台阶坡顶、坡肩处加强监测与防护治理工作。 相似文献
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降雨条件下松散堆积体边坡稳定性离心模型试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用新型介质雾化喷嘴离心场降雨模拟设备,进行了模拟降雨及格栅支护措施条件下松散堆积体边坡的离心模型对比试验。离心机模型与原型试验比尺为1:80,试验过程通过非接触定点高速摄影系统并结合粒子图像测速（particle image velocimetry）技术分析了试验过程中边坡的位移场变化。试验结果表明,松散堆积体边坡在未降雨条件下是十分稳定的;在进行模拟降雨后,边坡顶部沉降及坡面水平位移随降雨量的增大逐渐发展,尤其边坡表面区域发生明显变形;边坡的破坏模式有别于传统的圆弧滑动,在持续强降雨作用下,坡面逐层产生破坏,最终形成泥石流形态;通过采取坡面土工防护格栅支护条件后,堆积体边坡在降雨条件下稳定性显著提高,故采用边坡防护格栅是提高松散堆积体边坡稳定性的有效途径。 相似文献
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建立滑坡灾害多维度气象预警判据和划分“网格化”预警单元能够为滑坡灾害气象预警提供科学依据.本文以浙江省金华市磐安县205个降雨型滑坡为研究对象,首先,基于平均有效降雨强度-降雨历时（I-D）阈值模型,采用普通最小二乘回归（OLSQ）和分位数回归（QR）划分临界阈值曲线;其次,引入当日降雨量（R）,进一步优化I-D阈值模型,建立I-D-R阈值模型,采用不同参数估计方法对比不同阈值模型精度,选择最优阈值模型作为磐安县滑坡灾害气象预警判据;最后,基于降雨分布的差异性,在划分地形单元的基础上利用泰森多边形（VD）建立了乡镇级别的“网格化”预警单元.结果显示：（1）I-D-R阈值模型相比于I-D阈值模型具有更好的预警精度,且基于QR的I-D-R阈值模型效果更好,警告及以上阈值等级精度提升到50%,特别注意及以上阈值等级精度提升到88.9%;(2)采用基于QR的I-D-R降雨阈值作为磐安县51个预警单元四级气象预警（红、橙、黄、蓝）的判据,并提出相应的应急响应措施.研究成果提供了一种新的阈值模型,能够为磐安县区域气象预警提供借鉴与参考. 相似文献
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边坡失稳过程模型试验研究 总被引：5，自引：0，他引：5
采用一个1 m×2 m×4 m（高×宽×长）的模型槽,对素土和加筋土边坡的失稳破坏过程进行了详细的试验研究。试验设计了30°、45°和60°共3种坡度,坡面考虑了平面和凸面两种形式。通过倾斜模型槽,触发模型边坡失稳破坏,利用数码摄像机采集边坡破坏的发生、发展过程和最终形态,并对裂缝的开展、滑坡体形态以及模型槽倾斜角度进行了归纳总结。结果表明：边坡破坏呈现三维形态,坡度和坡面形状对滑体形态影响较大;同一坡度下,凸坡较平坡容易失稳,二者裂缝位置基本一致;加筋后,提高了边坡稳定性,破坏形态也发生改变。研究成果有助于更深入了解边坡失稳破坏过程及破坏形态,为边坡治理提供科学依据。 相似文献
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为探明坡面土壤侵蚀过程中细沟的演变规律,研究细沟形态特征量化方法是非常重要的。利用室内土槽模拟降雨试验,对比了45 mm/h、87 mm/h和127 mm/h雨强下容重分别为1.30 g/cm3和1.05 g/cm3两种黄土在20°陡坡坡面细沟发育形态的差异,并分别采用分形维数、拓扑参数对细沟沟网的形态特征进行量化描述,引入地貌信息熵理论进行坡面地貌信息熵计算,然后对各量化参数的敏感性进行了分析。结果表明,分形维数作为整体性的量化参数,对描述发育成熟的细沟形态差异不够灵敏;坡面地貌信息熵能够反映侵蚀过程中侵蚀程度的变化,对细沟发育程度的描述较为灵敏;细沟沟网的拓扑特征参数较好地体现了沟网内部结构的差异,可用于描述沟网内部结构特征的较灵敏参数。 相似文献
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为研究震后强降雨条件下沟道泥石流产生的力学机制及水力学机理,以都江堰市龙池镇银洞子泥石流沟为研究对象,构建坡面松散堆积体地下水位变化水力模型,按照水力学渗流理论,分析了震后泥石流形成区坡面松散堆积体内潜水位变化的特征和规律,定量研究了动静水压力对坡体的作用特点。根据理论分析、实例验证与物理模拟试验的研究结果,获得了对坡面松散物源启动力学机理、启动临界条件及启动模式的深刻认识: ①在强降雨激发作用下,随着坡体内潜水位不断升高,水力条件不断恶化,最终导致坡面松散堆积体发生失稳破坏; ②堆积体内潜水位高度是坡面面积(S I T D S I H ( P ) ( G d )
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强震使大量松散堆积物堆积于高山峡谷内,由于持续降雨的作用,导致泥石流在汶川灾区频繁发生。降雨强度和物源与泥石流的起动有着密切联系,分析雨强和物源与泥石流起动的相关关系,可得不同雨强下,不同物源区泥石流起动的特征。通过对典型泥石流沟（映秀镇烧火坪侧沟,牛莲花心沟）进行野外样品采集,将两条泥石流沟进行对比室内试验。控制起动坡度,降雨强度与颗粒级配得出不同坡度下泥石流起动的表面流形成流量,起动流量。同时,与非强震区（西昌市琅环乡）的泥石流简单对比,得到强震区泥石流起动的临界条件及雨强,为泥石流的预测和治理提供相应的理论依据。通过大量的试验结果,泥石流起动首先会形成表面流,然后形成冲沟,随着物源区雨强的增加,最终形成大面积松散堆积物失稳,整体起动。泥石流起动与汇水区面积成一定关系。 相似文献
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Rainfall is an important factor to trigger the slope failure such as landslides and debris flows. First, the relationship between rainfall duration with the initiation of debris flow and rainfall intensity was mainly studied by the series tests in a box model. Then, the rainfall induced responses of slopes and the initiation of slope failure were simulated by using the software FLAC2D based on the soil parameters in Weijia Gully, Beichuan County, Sichuan Province. The effects of the slope angle, rainfall intensity, soil parameters on the development of the stress, and pore pressure in the soil of the slope were analyzed. It indicates that largest displacements in the slope are mainly located near the toe. With the increase of the rainfall intensity, the effective stress in the slope decreases and the displacement increases. 相似文献
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Several giant debris flows occurred in southwestern China after the Wenchuan earthquake, causing serious casualties and economic losses. Debris flows were frequently triggered after the earthquake. A relatively accurate prediction of these post-seismic debris flows can help to reduce the consequent damages. Existing debris flow prediction is almost based on the study of the relationship between post-earthquake debris flows and rainfall. The relationship between the occurrence of post-seismic debris flows and characteristic rainfall patterns was studied in this paper. Fourteen rainfall events related to debris flows that occurred in four watersheds in the Wenchuan earthquake area were collected. By analyzing the rainfall data, characteristics of rainfall events that triggered debris flows after the earthquake were obtained. Both the critical maximum rainfall intensity and average rainfall intensity increased with the time. To describe the critical conditions for debris flow initiation, intensity–duration curves were constructed, which shows how the threshold for triggering debris flows increased each year. The time that the critical rainfall intensities of debris flow occurrences return to the value prior to the earthquake could not be estimated due to the absent rainfall data before the earthquake. Rainfall-triggering response patterns could be distinguished for rainfall-induced debris flows. The critical rainfall patterns related to debris flows could be divided on the basis of antecedent rainfall duration and intensity into three categories: (1) a rapid triggering response pattern, (2) an intermediate triggering response pattern, and (3) a slow triggering response pattern. The triggering response patterns are closely related to the initiation mechanisms of post-earthquake debris flows. The main difference in initiation mechanisms and difference in triggering patterns by rainfall is regulated by the infiltration process and determined by a number of parameters, such as hydro-mechanical soil characteristics, the thickness of the soil, and the slope gradient. In case of a rapid triggering response rainfall pattern, the hydraulic conductivity and initial moisture content are the main impact factors. Runoff erosion and rapid loading of solid material is the dominant process. In case of a rainfall pattern with a slow triggering response, the thickness and strength of the soil, high hydraulic conductivity, and rainfall intensity are the impact factors. Probably slope failure is the most dominant process initiating debris flows. In case of an intermediate triggering response pattern, both debris flow initiation mechanisms (runoff erosion and slope failure) can play a role. 相似文献
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2019年6月10—13日,龙川县发生持续强降雨,导致全县境内发生大量滑坡、泥石流灾害,贝岭镇米贝村是三个重灾区之一。本文以贝岭镇米贝村6号沟发生的滑坡-泥石流链生灾害为研究对象,在野外精细化调查测量基础上,结合数值模拟分析与计算,对链生灾害特征与成灾机理展开研究。研究发现:①6号沟内共发育7处浅层土质小型滑坡,仅3号滑坡体与部分6号滑坡体转化为泥石流,构成泥石流主要物源,其余滑坡未构成持续性影响;②持续降雨下渗,坡体由非饱和向饱和状态转变,坡表形成连续饱和区,孔隙水压力的增加与孔隙水的软化促使土体强度降低,加之坡体饱和自重的增大,斜坡发生浅表层失稳破坏;③降雨的持续下渗与支沟沟源“漏斗状”地形下的地表汇水快速增大滑坡松散堆积体内的含水率,促使其物理性质发生变化,在重力势能下呈流态状启动、运动转化为泥石流。降雨结构影响滑坡-泥石流链生过程,前期降雨引发滑坡、后期降雨启动形成泥石流,滑坡与泥石流的发生表现出阶段性特征。研究成果有助于指导当地政府进一步开展滑坡-泥石流链生灾害的防灾减灾工作,也为该地区未来区域预警研究工作提供理论支撑。 相似文献
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人工降雨条件下冲沟型泥石流起动试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
下垫面以位于贡嘎山东坡的熊家沟为模型,开展了不同降雨强度条件下冲沟型泥石流起动的模拟试验,初步研究了冲沟型泥石流的形成机理和演化特征.试验研究表明:(1)在强降雨条件下,水体入渗速度、不同深度土体含水量变化与降雨强度呈反比例关系,降雨强度越大,越不利于水体入渗,而有利于坡面汇流、冲沟径流和下切侵蚀; (2)在强降雨和径流条件下,土体破坏方式、破坏程度以及泥石流形成机理表现出差异性.相对较小雨强降雨条件下,土体破坏方式以滑坡为主,泥石流形成模式表现为滑坡液化与转化起动,雨强较大降雨条件下,土体破坏方式以侵蚀垮塌为主,泥石流形成模式为洪流席卷垮塌体和沟床揭底; (3)起动试验中泥石流阵性特征明显.在强降雨条件下,雨强与泥石流的规模、黏度之间没有正相关性,雨强越大,泥石流黏度越小,试验中多出现的是高含砂洪流,而相对较小雨强作用下由土体液化转化形成的泥石流黏度较大.试验现象和结果与熊家沟泥石流起动、发生过程具有较高的一致性. 相似文献
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泥石流是一种多发的地质灾害，常对人民生命财产安全带来极大的威胁，其暴发不仅与降雨有关，还与众多地质环境因子相关。本文以流域面积、松散物质比率、沟床平均坡度为地质因子，以最大小时雨强（T）和总降雨量（R）的乘积作为降雨指数，在获取的泥石流地质因子和降雨指数因子综合样本库的基础上，采用遗传规划法建立了泥石流临界降雨指数智能预测模型，克服了以往以雨量为单一指标的预警模型的弊端，模型验证结果显示，泥石流预测精度高、适应性强。 相似文献
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基于功效系数法的泥石流灾害预警研究 总被引：5，自引：0，他引：5
泥石流灾害破坏力巨大,预测预报泥石流发生的可能性是防灾减灾的重要手段,也是国内外学者研究的热点。基于功效系数法原理,在综合分析泥石流灾害发生的气象、地质环境影响因素的基础上,选取了山坡坡度、相对高差、植被覆盖率、沿沟松散物储量、5 d累计降雨量、最大小时雨强和当日雨量为评价因子,采用改进后的层次分析法计算评价因子的权重系数,建立了泥石流预测预警模型。以岫岩地区泥石流为例对预警模型进行检验,预测结果较好地反映了实际情况。表明基于功效系数法的泥石流预测预警模型具备较高的可靠性和实用性,研究结果为泥石流预测预警提供了一种新的思路和方法。 相似文献
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坡面土体的崩塌活动是泥石流形成的初始过程。为了研究降雨条件下该过程中蕴含的随机性,选择典型泥石流源地坡面进行人工降雨实验,观测坡面径流和坡面土体活动特征。结果表明：坡面径流的产生与坡面土体的供给是2个相对独立的过程;坡面产流过程在时间上具有连续性,空间上具有均匀性,规模上具有稳定性;即使是在恒定的降雨强度条件下,泥石流的源地土体活动也表现为一个离散的土体崩塌序列,具有时间上的间歇性、空间上的聚集性、规模上的随机性,且在时间上服从泊松分布,在规模上服从规模-频率的幂率关系;坡面的水土过程是不完全同步的,泥石流的形成依赖于坡面土体补给的时间、空间和规模分布,这也决定了泥石流阵流的多变和流量的涨落。建立基于土体活动特征的随机性补给模型,结合分布式水文模型,是建立科学的泥石流预报模型的有效方法。 相似文献
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贵州省开阳地区富含磷矿矿床,是我国少有的特大磷矿区。从1958年开阳磷矿建矿至今,期间由于大量的开采磷矿、爆破岩石、修建道路、建设矿区等,曾经诱发了多次崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害。研究区域内大量矸石、矿渣和山体滑坡、崩塌堆积体等堆积于洋水河流域内,为泥石流暴发提供了大量的物源,强降雨条件下极易暴发大规模的泥石流过程,威胁沿途的矿厂设施和下游县城居民的安全,为此分析该矿区泥石流物源总量、分布情况、分布特征及其稳定情况,分析可能诱发泥石流的降雨强度和降雨时间,为该区泥石流预警预报和泥石流的防治提供一定的参考。 相似文献