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《中国地质大学》 2004年
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降雨对滑坡灾害的作用规律研究

谢剑明  
【摘要】:研究降雨引发滑坡的规律性主要有两种途径,一是用统计分析的方法寻求降雨与滑坡相关性规律;二是研究雨水入渗引发滑坡的物理过程并建立定量的分析模型。 本文作者认为尽管国内外在滑坡与降雨的关系方面研究取得了不少进展,但是,区域统计研究与机理研究结合还不够。在机理研究方面,很多研究并未真正研究一次降雨过程,而是作出一定的假定条件,如假定定流量边界条件,假定基岩面平行于自然坡面等。 研究降雨对滑坡的稳定性的影响,问题的关键在于如何计算雨水入渗引起的瞬态渗流场,如果得到了瞬态渗流场的解答,就可以利用已经成熟的极限平衡法计算滑坡的实时稳定性变化。本文首先从宏观区域统计分析降雨与滑坡的相关性,并确定了一些滑坡预警预报的降雨阀值。在总结前人研究成果的基础上,参考了吴宏伟的研究思路,即从最简单的非耦合型的非饱和渗流控制方程入手,对非饱和土质滑坡,结合宏观区域统计分析的降雨条件,求出滑坡随降雨量、降雨强度、降雨历时不同时的暂态渗流场二维问题的数值解,从而掌握滑坡随降雨过程的实时动态安全因数。 本文的主要研究内容为: 1.采用统计分析方法,初步分析了浙江省降雨量和降雨强度和浙江省区域性滑坡的相关性,探讨了有效降雨量模型; 2.确定了浙江省宏观区域性滑坡的临界降雨量和降雨强度阀值,并将研究区滑坡灾害的预警等级划分为三个等级; 3.推导了饱和、非饱和渗流的基本微分方程,阐述了饱和、非饱和渗流问题的基本概念: 4.利用已有的二维饱和非饱和渗流软件模拟在不同降雨条件(降雨强度、降雨量、降雨历时、雨型)下滑坡体内的瞬态渗流场,并根据计算出的渗流场水压力,采用极限平衡法计算滑坡体的实时稳定性。 本文的主要研究成果为: 1.特大暴雨与滑坡的相关系数最大,其次分别为暴雨和大雨,说明特大暴雨和暴雨对滑坡灾害的影响极其重大,可直接导致滑坡的发生,本次调查的相当数量的滑坡是在特大暴雨或暴雨期间或之后发生的。 2.确定了有效降雨量模型,对于非台风区,选取降雨系数α=0.8作为有效降雨系数;对于台风区,选取α=0.7作为有效降雨系数。 3.确定了宏观区域性滑坡的临界降雨量和降雨强度阀值。将降雨量危险性等级和滑 坡灾害易发区等级叠加,把研究区滑坡灾害的预警等级划分为三级,即不预警区、初步 预警区和预警区。 4.数值模拟结果显示,对滑体1(深层滑体),SOmm/d的降雨对张村滑坡的稳定性 影响较小,ZOOmm/d和25Omm/d的降雨影响较大,25Omm/d的降雨的影响最快:对滑体 2(浅层滑体),10Omm/d、15Omm/d、ZOOmm/d、25Omm/d的降雨对坡体的稳定性影响都较明 显,且稳定性变化值较滑体1的大,即降雨对浅层滑坡的影响较大,与统计关系分析结 果分析的特大暴雨()100mln/d)与滑坡的相关性最显著相一致。 5.在相同的降雨量(ZOOmm/d与ZOOmm/sd、300mm/d与300mm/sd、叹OOmm/(l’。 4O0mm/sd)卜,降雨的持续时间对滑坡的影响结果是1大的降雨强度比5大的连续降雨 对滑坡体的稳定性影响更明显,且降雨量越大,1天的降雨比连续5大的降雨对滑坡体的 稳定性改变值越大。 6.通过对1998年6月8一22日的降雨模拟,可知对张村滑坡体1(深层滑体),当 稳定性系数从0.97变化为0.96时,张村滑坡后缘、侧壁、滑体内出现了人量裂缝;滑 坡体2(浅层滑体)的稳定性变化从1.404变化为1.263,变化幅度为0.141比滑体1的 0.01大,说明1998年6月8一21日的降雨对张村滑坡体的浅层土体影响更大。 关键词:弓长村滑坡,降雨,有效降雨量,阀值,统计分析,非饱和,渗流,数值模于以
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