非饱和土的降雨-蒸发干湿循环模型试验及湿润锋移动规律

降雨型滑坡是我国主要的地质灾害之一，尤其在西南山区。基于典型非饱和土边坡的降雨试验及其物理模拟，运用非饱和土土力学等理论对降雨作用下非饱和土非稳态流的湿润锋移动规律，及其与滑坡的内在规律进行研究，采用Laplace变换和Green函数对非饱和土渗流进行分析，阐述湿润锋的迁移规律，在实验开展非饱和土的实验，重点实施了土坡的降雨物理模拟。降雨入渗湿润锋受到诸多因素的影响，其非饱和土的力学性质与维度，以及边界、水-力耦合都会对其产生影响。土层结构会影响降雨条件下湿润锋的分布，降雨过程中上粗-下细型土会在土层接触面上形成积水，产生孔隙水压力的突变。初始压力水头的绝对值越小，湿润锋移动越快，地下水位抬升也越快。耦合效应引起的地下水位的差异随初始压力水头的绝对值的增大而减小。松散堆积边坡破坏形式主要有整体滑动破坏、局部滑动破坏和流滑性破坏三种类型。坡度小的边坡湿润锋进展较快；对于缓坡，雨水易入渗到更深的区域，因而缓坡的滑动面变得更深。降雨入渗导致边坡变形，并于边坡后缘诱发裂缝。降雨渗透到边坡的裂缝对渗流过程和边坡失稳产生更大的影响，这使得边坡后缘的含水量和孔隙水压力的迅速增加。强降雨条件下边坡的浅层区域易形成暂态饱和区；当松散堆积土的变形增大，孔隙水压力不能迅速消散，从而形成流动滑动。在降雨入渗阶段，考虑耦合的地下水位上涨要落后于不考虑耦合的地下水位上涨。降雨强度越大，地下水位上升越快，非耦合与耦合情况下地下水位的差异随着降雨强度的增大而变得显著。该研究将有助于非饱和土渗流研究的推动，也对将降雨型滑坡的渗流分析具有意义。