文摘

降雨是不可避免的一个主要因素,引发山体滑坡。然而,没有多少研究了地下水上升对边坡稳定性的影响。因此,本研究的目的是专注于地下水位的上升从斜坡的底部会导致山体滑坡,由于孔隙压力发展通过消除其他landslide-triggering因素(即。、渗透和地表径流)。饱和砂用于边坡建模和砂密度为1523公斤/米³,1562公斤/米³,1592公斤/米³进行了一个常数坡度角为45°。另一组实验也进行斜坡角度25°,60°和45°,维护砂密度为1562公斤/米³。通过观察,失败是启动第一个脚趾的斜率在轻度和重度或出现全面崩溃。滑动表面测量和维度包括在斜坡/ W计算的安全系数。总之,安全因素被发现在密度较高的土壤和最低的边坡角。然而,快崩溃的发生在土壤密度被确认,可以由孔隙水压力发展越快。

1。介绍

滑坡是一个高风险的全球现象经常发生在小或大的规模。它已经称为一种自然现象,但现在,它的发生往往是由于人类活动。山体滑坡的影响是对人类生命的威胁,可以摧毁任何现有的结构或属性的路径。各种因素可能导致山体滑坡的发生,和降雨是一个不可避免的引发因素特别是在热带国家像马来西亚。

从以前的研究,众所周知,降雨量有强烈影响生产滑坡在不同国家的山区1]。几项研究[2,3]表明,降水是导致滑坡的重要触发因素之一。Gofar et al。4)表示,降雨引起的滑坡是最常见的在热带地区的气候条件是由湿和干燥的时间经历了在马来西亚。他们证明了渗透过程增加边坡内的孔隙水压力和降低吸不饱和的政权。

减少雨水的渗透,导致土壤基质吸力所提供的抗剪强度,特别是在均匀土壤边坡剖面。一个二维无限实验室边坡模型由Yanusa et al。5)如图1研究分层的影响两个不同等级的土壤:V和VI级瞬时吸入分布在斜坡。边坡稳定性分析进行了使用斜率/ W获得它的安全系数。研究工作得出结论,一个毛细管障碍发生在分层土壤系统转换土壤粒径存在的两层之间的接口。安全因素被发现在分层系统改善了土壤吸力维护。尽管如此,如果突破发生在系统中,安全系数与均匀土壤系统相比显著降低。

王的研究和Sassa6)说,在不排水条件下,饱和样本越大孔隙压力将建在松散材料。然而,他们还研究了土壤与更大的渗透率会更快的耗散,从而导致较小的孔隙压力建立。密度较小的土壤孔隙比有助于降低渗透率也慢的耗散。

陆et al。7)透露,失败更容易提升者的脚趾斜率基于执行各种测试在不同降雨强度旨在研究孔隙压力发展斜率。他们研究了降雨持续时间之间的关系与泥石流的启动和降雨强度进行测试在一个盒子里的模型。也得出结论,孔隙水压力和含水饱和度斜率增加降雨持续时间与降雨强度上升快。在图2,想和褐色8)表示,一些雨水流失斜率和可能导致表面侵蚀如果有表面保护不足。土壤与高导磁率在图中还应当允许大多数水渗透到地下,造成水位上升的斜率(8]。

本研究着重于地面孔隙水压力之间的关系发展将水从底部上升斜率和地面条件或边坡稳定。不是已经完成了大量的工作在这个特定主题在沙捞越,马来西亚。沙捞越位于婆罗洲岛和接收的年降雨量3500 - 4000毫米。在热带国家,尤其是马来西亚,有季节性的降雨将允许对滑坡发生的易感性。因此,在这项研究中,一个同质砂斜坡模型与不同坡角和土壤密度上升的地下水条件下测试其稳定性。土壤水的速率上升低于土壤渗透性的测试使用渗透性测试。斜率/ W (9)是用于分析边坡的安全系数测试。本研究将通过代提供知识发生的山体滑坡引起的孔隙水压力增量的地下水位。因此,它是至关重要的在这个研究调查地下水对滑坡发生发展及其影响。

2。材料和方法

为了消除渗透和地表径流,landslide-triggering因素,介绍了水从底部的斜率在这项研究。图3显示了整个实验装置。多孔管被放在盒子底部的水将从斜坡的底部被诱导。图4显示用于介绍地下水管道的位置。

边坡模型准备在滑坡框(0.7×0.5×0.4厘米)与不同土壤密度和角度。普氏进行测试获得的最佳含水量和最大干密度的沙子。从图5,最佳含水量的百分比是21%,最大干密度是1635公斤/米³。然而,本研究中选择的密度是最大干密度的98%(1602公斤/米³含水率为19%)。这个选择是由于难以达到100%的最大密度模型盒子。所有的不同的密度值都选择在此基础上新的密度值最大密度的98%。这个选择的渗透率最大密度测量是1.5×10⁻³m / s。

土壤密度是由不同数量的件应用于不同斜率用4.5公斤的手压实机,和斜率的所需的角度。两个PVC站管道在斜坡的顶端驱动模型监测水位(图6)。流量计和控制阀的控制设备维护所需的流量引入边坡内整个实验。使用摄像机和位于两侧的山体滑坡盒捕捉任何物理实验中观察到的变化。

对于边坡稳定性分析、边坡/ W进行分析。Morgenstern-Price方法用于分析满足力和力矩平衡评价边坡的稳定性。在这个实验中,确定了滑动表面基于测试的物理变化斜率测试期间的监控。发达滑动表面包含在安全系数的测定使用斜率/ W。初始条件的安全系数是计算斜率(没有失败),点的外观轻微滑/崖坡,在存在大滑/崩溃坡。滑倒从录像确认在测试期间获得。

3所示。结果与讨论

两个参数是考虑在这项研究中,即土壤密度和坡角。测试条件涉及到不同的土壤密度,不同数量的紧凑排列,同时保持了含水率在19%,坡角45°。实验打算研究的孔隙压力发展斜率和它的安全系数在不同密度(1523、1562和1592公斤/米³)。密度对98%的被称为最大在19%含水率和干密度是0%(宽松条件),50%(中等密度),和88%的(非常密集),分别在相对密度。最低密度的计算相对密度被选为供试土壤密度值最低。直接剪切试验也在获得的抗剪强度参数进行砂样品。结果列在下表中1。在另一组实验中,介绍了条件B为了调查孔隙压力的关系发展和安全因素在不同坡角(25岁,45岁和60°),同时保持所有土壤模型在50%的相对密度。表1总结了实验的规范。每个条件(A或B)是检测三个版本(标记实验1、2和3)。

图7为不同的土壤密度提供了实验的一个例子(条件),通过一个摄像机,观察记录,如图7(一)当时翻译成一个示意图如图7(b)。从失败中模式,滑动面配置可以估计。基于图7、大位移的脚趾可以观察到,因为它首次引入到地下水。这在所有的实验中可以看到。

安全因素计算斜率/ W的边坡稳定分析三个不同阶段的斜率在初始条件,出现轻微滑/崖,在崩溃(图8)。的步骤被重复执行的一组不同的实验使用不同的土壤密度或坡度角。安全系数的关系,孔隙压力比发展,然后时间绘制和分析。

3.1。孔隙压力的变化

内孔隙水压力的变化斜率是基于水位的变化以PVC站管道。站管道的底部是位于脚趾与斜率的管道引入地下水位于立即在这一水平。方程(1)是用来确定孔隙水压力比在不同水位。测量值,作为一般的孔隙水压力比斜率,对应失败在斜率/ W分析输入条件。表2显示了测量孔隙压力比。 在哪里μ=孔隙水压力(kN / m²),γ_土壤=单位重量的土壤(kN / m²),h=厚度层上覆土壤(m)。

3.2。不同的土壤密度(条件)

图9介绍了在实验安全系数会随着时间而改变。一般来说,安全系数降低线性斜率随着时间的推移,直到失败或崩溃。之间的对比实验,实验3,砂的密度最高,显示了一个稍高的安全系数值比其他小滑移和崩溃的状态。在稳定性方面,实验3比其他实验;然而,小滑/滑坡发生更快在实验3中,可能由于边坡孔隙水压力的发展更快。

图10显示了更高的密度在孔隙压力增量沙子,特别是在实验3。这是由于土壤压实密度有更高的密度,因此,水损耗慢导致累积孔隙水随时间显著增加。小王和Sassa6]提到,生成的孔隙水压力迅速消散在土壤与更大的渗透率。它可以得出结论,低密度砂产生更少的孔隙压力由于更快的孔隙水压力消散。此外,也观察到孔隙水压力逐渐增加它之前失败之后迅速上升,直到达到峰值前发生秒失败。

分析在图11基于安全因素与孔隙压力比沿坡脚在实验开始之前,出现轻微的滑动,后立即崩溃的边坡模型。图表显示,安全系数随孔隙压力比的增加而减小。从图,突然下降出现小滑移安全系数的斜率的崩溃状态或主要滑移是观察。内的水位上升斜率也沿着山坡发生渗流引起的表面,与孔隙压力的增加率随着时间的推移,导致边坡的安全系数下降。

3.3。不同坡度角(B)条件

图12显示了安全系数的变化随着时间的推移,当坡度角随相同密度的沙子。边坡的安全系数是随着时间的推移逐渐减少,直到斜率失败了。从这项研究中,它显示了最小的边坡角比最高的稳定坡角随着孔隙水压力的增加,和失败之间的时差三个实验表明,不同坡角有不同的故障故障和安全因素在时间的增量水位上涨同样的速度。随着孔隙水压力的增加,有效应力降低,并可用在土体抗剪强度降低,从而降低了边坡稳定性(10]。

图13表明,孔隙水压力随着时间的增加而增加的三个实验。从下面这是由于恒定水位上升斜率。持续增加的水从下面可能会导致滑坡。在这个案例研究中,结果表明,不同坡角影响边坡破坏的时间开始。最小的坡度角需要长时间失败,而相比之下更大的边坡角需要更快的时间失败。

基于图14时,安全系数降低孔隙水压力增加。初始条件的实验显示最高的安全系数较低的孔隙水压力。从初始条件微小滑动的外表,孔隙水压力的增加,安全系数降低。随着土壤饱和,孔隙水压力增加,这将反过来,减少土壤的抗剪强度。这个条件降低了边坡的安全系数。不断上升的水位增加更多的孔隙水压力在土壤和引起边坡的主要滑移模型。

4所示。结论

在这项研究中,孔隙压力比发展沿着坡脚由于水位增量随时间增加。由于增加的水从底部,饱和的脚趾表面开始第一,发生了轻微的运动,导致脚趾滑动。这运动是紧随其后的是小崖附近发生的斜率,然后出现一个主要崖前立即崩溃。可以看到最糟糕的滑动在砂密度和最低最陡的坡角60°。

边坡的安全系数进行了计算和分析使用斜率/ W。从分析,边坡的安全系数随时间逐渐降低,直到斜率失败与孔隙水压力增加。坡度角显示较低的安全系数最高,相比之下的最小坡度角显示更高的安全系数。

在条件,进行了测试使用不同砂密度(相对密度)(1523年(0%)、1562年(50%)和1592年(88%)公斤/米³),发现密度最高的边坡具有较高的安全系数,但会导致更快的边坡破坏由于更快发展中的孔隙压力比斜率。这可能发生,因为慢的耗散率更高密度的沙子。

条件B,这是一组实验不同的坡度角(25岁,45岁和60°),表明不同坡角可能影响边坡破坏时发病。最小坡度角需要长时间的失败与一个更大的边坡角以更快的时间失败。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢教育部马来西亚(尔格/ TK03(01) / 1008/2013(05)),大学马来西亚沙捞越和岩土工程实验室的技术人员对项目的支持和援助。