林国财1,2
, 谢兴华2
, 阮怀宁1, 朱珍德1, 卢斌2, 徐晨城1,2, 路晓刚3
1. 河海大学 土木与交通学院,江苏 南京 210098;
2. 南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京 210029;
3. 海东市平安区水利局,青海 海东 810699
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFC0401704);国家自然科学基金重点项目(51539006);国家自然科学基金雅砻江联合基金资助项目(U1765202)
作者简介:林国财(1993—),男,福建漳州人,硕士研究生,主要从事边坡渗流研究。E-mail:354439494@qq.com.
通信作者:谢兴华(E-mail:iamxiexh@163.com).
摘要:天然降雨和高坝泄洪雾化雨入渗对大坝下游边坡有两方面影响,一是升高含水率使土体重度增加,导致其下滑力增加;二是升高土体含水率,降低土抗剪强度和阻滑力。因此,降雨入渗引起的滑坡时有发生。对此设计了室内人工降雨物理模型试验,分析研究砂土质边坡降雨入渗情况下,边坡内部水分扩散过程和规律以及暂态饱和区扩展过程,计算各入渗时刻边坡的安全系数,分析入渗发展对边坡稳定性变化过程及其特征的影响。试验分析结果表明:降雨入渗率先在边坡表面形成暂态饱和区,随着降雨持续,暂态饱和区逐渐扩大;雨强越大,降雨期间形成的暂态饱和区越大,边坡稳定安全系数的降幅就越大;试验得到了降雨入渗深度随降雨历时和强度变化的经验式。增大降雨强度会使试验砂土的含水率更接近于饱和含水率,但无法使砂土完全饱和。降雨入渗对边坡稳定性的影响不仅仅发生在降雨过程中,降雨停止后,水分入渗过程延续,边坡稳定性持续降低,水分入渗在一定的延后时间内继续威胁边坡安全。雨强为144 mm/h条件下边坡稳定安全系数在6 h时降到了最小值1.196,最大降幅达38.2%。
关键词:降雨入渗暂态饱和区非稳定渗流物理模型试验
高坝泄洪时,由于水流掺气、散裂和水舌入水时的溅水形成雾化流,雾化流受上游大气与水舌风及下游地形条件的综合影响,在大坝下游附近一定范围内形成一种密集雨雾现象[1]。泄洪雾化形成的密集强降雨会引起很多边坡稳定问题。天然降雨尤其是暴雨也是引起边坡发生失稳的原因之一。泄洪雾化雨或强降雨对边坡稳定性的