在地质灾害的危害方面,滑坡仅次于地震,但滑坡发生的频率远远大于地震。诱发滑坡的因素很多,其中水文作用如降雨因素引起的滑坡在世界上分布最为广泛、活动最为频繁。本项目通过系统的现场监测、室内试验、数值模拟及理论分析等方法,着力开展降雨滑坡水文作用机制及其评价关键技术的理论与应用研究,在降雨入渗条件下的土体特性变化、滑坡的水文响应机制和形成机理等方面取得了重大突破,形成了具有多项自主知识产权的系统性创新成果。 主要内容包括:
(1)系统开展了滑坡土体的室内试验和现场模拟试验,深入研究了降雨入渗条件下滑坡土体的特性变化,对干湿循环作用下滑带土体力学性质的变化规律进行了探讨,并研究了水位变动条件下滑坡土体在不同的应力路径下的应力应变特征。
(2)基于损伤力学理论和多孔介质连续介质力学理论,通过大量力学试验,研究了不同含水率条件下土体强度特征和渗流侵蚀机制。
(3)通过大量的降雨滑坡实例分析,总结了降雨诱发滑坡的基本特征,对山区降雨滑坡的边坡类型进行了划分,分析了降雨作用下边坡易滑因素。
(4)利用GIS和logistic回归分析,根据暴雨的时空分布及与滑坡相关的地形、岩性、植被覆盖等因素,建立了暴雨诱发浅层滑坡的时空概率分析模型。
(5)率先开展了土体中封闭气泡对土壤渗透性能影响的研究,对滑坡土体中真实的水气两相运移基本规律进行了研究;通过自然降雨和人工降雨,研究了滑坡体中降雨入渗深度与入渗时间之间的理论关系。
(6)利用GIS技术,研究了边坡最危险滑动面自动搜索方法;针对降雨滑坡特有的水文作用机制,研发了系列量测装置,以实现滑坡土体现场大范围、高精度监测。
(7)系统开展了该研究成果在黄土边坡、土岩混合边坡以及填土边坡中的应用,监测并分析不同降雨条件下坡体中基质吸力、孔隙水压力和孔隙气压力等参数,深入研究了降雨条件下各参数随时空的变化过程和对滑坡的影响。
本项目主要理论成果及技术发明均为国内外首创,解决了降雨滑坡水文作用机制及其评价关键技术方面的诸多难题,在滑坡土体液化机理、水文作用机制、土体强度理论等方面处于国际先进水平,项目实施期间共获得授权发明专利3项、实用新型专利5项,软件著作权1项;发表学术论文38篇,其中SCI收录论文12篇,JCR1区4篇,JCR2区3篇,EI收录期刊论文18篇,中文核心论文8篇。本项目成果已在南水北调中线工程河南段渠道边坡设计,南湾、鲇鱼山、白龟山等水库库岸边坡加固,以及滑坡地质灾害治理中得到了广泛应用。在保障工程安全、优化工程设计、提高工作效率、改善施工技术水平等方面产生了巨大的经济社会效益,具有广泛的推广应用前景。