降雨条件下非均质土坡破坏机理研究与稳定性评价项目摘要

降雨是引起边坡变形破坏的主要因素之一。本项目研究以离心模型试验为主要手段，以降雨条件下非均质土边坡破坏机理和稳定性评价方法为主要目标。研制离心场中降雨模拟系统，保证边坡表面受雨均匀性好并能控制降雨强度和持时；实现边坡位移场和吸力/孔压的实时测量系统。从模型抽象、材料选取和制样方法三个方面建立非均质土坡的模拟方法。进行较系统的离心模型试验，观测不同条件下降雨引起非均质土坡的变形破坏过程。比较不同因素条件下边坡的位移场和吸力/孔压等物理量的变化过程，深入分析边坡入渗、变形和破坏过程三者之间的关系，给出典型边坡破坏模式和基本规律，揭示降雨条件下非均质边坡的破坏机理。基于对破坏模式、机理和基本规律的认识，划分典型的边坡型式和降雨条件，分析常用边坡稳定性评价方法的适用条件，提出相应的考虑降雨影响的非均质土坡稳定性分析方法。通过离心模型试验验证方法的有效性。

本项目以降雨条件下非均质土坡为研究对象，针对成层、含软弱夹层和裂隙的土质边坡，揭示其在降雨条件下的变形破坏机理。以离心模型试验为主要研究手段，着重探讨降雨条件下降雨条件下非均质土坡入渗-变形-破坏的基本规律、影响因素和物理机制。本项目研究取得了了以下成果： （一）可模拟非均质土坡降雨的离心模型试验及测量技术：在清华大学50g-t土工离心模型试验机中开发并改进场降雨设备和制样技术，形成科学有效的成层土、软弱夹层和裂隙模拟方法。目前已形成了一套科学有效的试验方法，能够满足研究中模拟降雨条件下含软弱夹层和含裂隙典型非均质土坡的需要。 （二）系统降雨条件下非均质土坡离心模型试验：完成了17组离心模型试验重点研究含软弱夹层、含裂隙边坡和成层土边坡的三类典型非均质土坡模型。其中，含软弱夹层土坡试验探讨了软弱夹层位置和层数影响，含裂隙土坡试验考虑了雨强和裂隙方向，成层土坡试验主要用于探讨黏性土-砂土层相互影响。 （三）非均质土坡在降雨条件下的变形与破坏机理：基于试验结果归纳了不同非均质土坡在降雨条件下变形和破坏产生发展的规律和过程，对比不同条件的非均质土坡破坏模式。在非均质黏性土边坡中，将变形的发展与土体吸力变化联系，利用入渗-变形的一致性规律揭示非均质黏土边坡的破坏机理；在成层土边坡中，探讨了黏性土层和砂土层的相互作用与影响。 （四）渗作用对边坡和支护措施的影响：开展了入渗条件下带有支护挡墙的土质陡边坡变形破坏的离心模型试验，分析了渗流作用下陡边坡与支护结构相互作用规律。 （五）入渗作用下边坡稳定性分析方法：通过渗流有限元分析计算得出土坡的渗流场，将该渗流场得出的浸润性等信息导入到边坡稳定分析软件中，综合计算入渗条件下边坡的稳定性。 2100433B

非均质性是一个地质学名词。

水文地质学中指在渗流场中岩层内各点的渗流系数随空间坐标而变化的性质。表征岩层透水性与空间坐标的关系。具此性质的岩层称“非均质性岩层”。反之,岩层内各点都具有相同的渗流系数,则称为“均质性”,岩层称“均质岩层”。均质和非均质是相对的,自然界中没有绝对均质的岩层。均质性2100433B

由于沉积环境、物质供应、水动力条件、成岩作用等影响，使油储层的不同部位，在岩性、物性、产状、内部结构等方面都存在显著的差异，这种差异称之为油层的非均质性。

由于沉积环境、物质供应、水动力条件、成岩作用等影响，使油储层的不同部位，在岩性、物性、产状、内部结构等方面都存在显著的差异，这种差异称之为油层的非均质性。一般把油储层非均质性分为宏观非均质性与微观非均质性两种。宏观非均质性包括层间非均质性、平面非均质性、层内非均质性；微观非均质性包括孔隙、孔道及岩石表面性质非均质性等。2100433B