降雨诱发黄土填土边坡失稳的水文机理及预警阈值模型试验研究

降雨条件下，与填土边坡破坏演化相关的水力变化特征对于边坡破坏的预警至关重要。本研究对不同边坡类型的黄土填土边坡进行了一系列模型试验。在降雨过程中实时监测边坡的基质吸力、体积含水率、孔隙水压力和变形。同时分析了边坡裂缝的发展和破坏模式，进而研究了降雨诱发填土边坡破坏的预警策略。结果表明，降雨诱发的黄土滑坡具有滞后性。然而，体积含水量和基质吸力的响应早于孔隙水压力。当体积含水量和基质吸力分别达到最大值和最小值时，就会产生边坡破坏。斜坡上的裂纹演化机制始于拉伸裂纹首先在前缘表面附近产生，然后向后扩展。在下一阶段，靠近边坡侧面产生剪切破裂，最后，后缘产生贯穿边坡顶部至坡脚的拉伸裂缝，这不仅提供了控制水文过程的渗透通道的优势，而且演变为每个填方边坡破坏的后缘边界。随着降雨历时的增加，填土边坡呈现不同的破坏特征，揭示了部分饱和边坡的水力特性。此外，结合莫尔-库仑土中无限边坡稳定性分析，确定了不同坡角填土边坡的基质吸力和体积含水量阈值。提出了降雨诱发边坡失稳的预警阈值模型，为预警提供了新的框架。（From Sougou Translate）

对降雨诱发的近垂直和阶梯状黄土填土边坡进行了模型试验。研究了与边坡破坏演化和预警相关的水力变化特征。得出以下结论:(1)降雨入渗导致填土边坡中基质吸力降低，体积含水量增加。然而，当深度范围内的基质吸力和体积含水量分别降低到最低值和增加到最大值时，边坡不会发生破坏。然而，当降雨继续渗透时，边坡将发生局部和大规模的破坏，这表明降雨诱发的黄土滑坡具有滞后性。(2)不同降雨历时的填土边坡破坏特征表明，短期连续降雨诱发的近垂直填土边坡发生间歇性和突发性浅层破坏。长期连续降雨诱发的阶地填土边坡具有间歇性和渐进性浅层破坏特征。长期连续降雨诱发的近垂直和阶梯状填土边坡均出现渐进性深层破坏特征。(3)降雨条件下填土边坡不同破坏阶段的裂缝演化规律表明，拉伸裂缝首先在前缘面附近产生。之后，填土边坡前缘发生局部破坏，拉伸裂纹扩展至边坡后缘。此外，填方边坡的侧面会产生剪切裂缝。最后，后缘的拉伸裂缝在填方边坡的顶部和坡脚之间形成一个贯通点。拉伸裂缝不仅提供了控制水文过程的渗透通道的优势，而且演变成每个破坏的后缘边界。(4)短期连续降雨诱发了填土边坡的多阶段块体滑动和局部侵蚀破坏模式，而长期连续降雨诱发了填土边坡的面蚀和流滑破坏模式。(5)通过莫尔-库仑土中无限边坡的稳定性分析，模拟了降雨入渗对填土边坡稳定性的瞬态影响，表明基质吸力和体积含水量的变化对填土边坡的浅层破坏有重要影响。填土边坡预警阈值模型的研究不仅是对现有预警策略的补充，而且大大提高了降雨诱发填土边坡失稳预警的准确性。

Zhang S, Zhang X, Pei X, et al. Model test study on the hydrological mechanisms and early warning thresholds for loess fill slope failure induced by rainfall[J]. Engineering Geology, 2019, 258: 105135.