浅坡破坏降雨判据的试验研究

在沙质边坡人工降雨试验的基础上，提出了基于内部响应的降雨判据预测边坡破坏的理论。描述浅坡破坏的通用模型中的关键要素是通过广泛的土壤水分和测压测量的测试确定的。观察到的倒退坡度破坏是由趾部破坏引发的，随后碎屑排放量突然增加。在土壤-基岩界面处的土壤水分与时间曲线上出现明显的过渡点，在破坏开始之前。斜坡对降雨的外部和内部响应都可以使用广泛采用的 I-D（降雨强度-持续时间）图来表示。测试的实验结果表明临界斜率状态的基于内部和基于外部的 I-D 包络之间的密切关系。这里提出的基于内部的 I-D 准则理论将有助于更准确地预测边坡破坏。(From Google Translate)

传统的基于气象学的降雨引起的浅坡破坏的预测本质上具有很高的不确定性。为了提高斜坡破坏预测的准确性，描述斜坡破坏和碎屑排放的地貌过程的通用模型是必要的。这需要更好地理解基于内部响应的边坡破坏机制。我们在 0.84 m 高、2.29 m 长和 0.645 m 宽的沙质斜坡上进行了一系列人工降雨测试，结合了广泛的土壤水分和孔隙水压力测量以及碎屑排放收集系统，以定量关联斜坡的内部和外部响应到降雨。我们还利用所获得的结果与小规模和大规模人工降雨试验的结果对降雨引起的边坡破坏机制进行了比较研究。然后提出了一种新的内部响应包络理论。它基于广泛采用的 I vs. D 框架，也基于沿基岩获得的内部土壤水分和测压响应包络与降雨诱发边坡破坏的关键时刻密切相关的实验证据。该理论将基于各种斜坡材料、斜坡和基岩几何形状以及 I-D 特征的数值模型进行推广。以下四项发现验证了 Huang 等人报道的人工降雨试验获得的结果。(2008, 2009), 并形成了降雨诱发浅坡破坏的新概念模型的基础: (1) 沙质边坡对降雨的外部响应是由失稳和冲刷引发的倒退破坏形式。坡脚。倒退失效过程的特点是具有独特的固体排放曲线，即总固体体积排放（Pv）与时间（t）的百分比曲线，在时间点为过渡点，代表从小脚趾过渡的关键时刻破坏为主要的倒退坡度破坏。(2)土壤含水量的内部响应以土壤含水量(ωs)与时间(t)曲线为特征，具有明显的过渡和峰值点，代表湿润锋的到来和饱和流场的形成。沿不透水地基使用湿度传感器测量的第一个过渡点 (Tm1) 的时间是斜坡破坏开始和随后突然碎屑排放的保守指标。沿不透水基础的峰值湿度 (Tmp) 时间是斜坡破坏开始的准确指标。(3) 模型砂质边坡孔隙水压力的内部响应也可以通过孔隙水压力水头（hp）与时间（t）曲线来表征。沿土壤-基岩界面测量的 hp (Tw1) 突然增加的时间表示互流形成的开始和坡脚周围正孔隙水压力的建立。该响应时间接近于碎屑突然排放开始（锡）的时间，因此与 Tm1 和 Tmp 作为斜坡破坏开始的前兆一样重要。(4) 土基界面饱和、沿土基界面的侧向互流和孔隙水的积聚导致坡脚倒塌和冲刷引发退退性浅坡破坏压力或坡脚周围地下水位的隆起。总之，对向下的湿润前沿传播、由于土壤-基岩界面饱和而产生的互流以及坡脚周围由互流引起的地下水位模式进行建模是开发通用模型的关键，该模型描述了降雨诱发的浅层边坡破坏过程。

Huang, C.-C. & Yuin, S.-C. 2010. Experimental investigation of rainfall criteria for shallow slope failures. Geomorphology, 120, 326-338.