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降雨诱发的边坡破坏 | 边坡塌方分析(7)的留言精选

13天前浏览1047

1. 引言

本文简要回顾了Dr. Sarah Springman【2025年太沙基讲座获得者---牛津大学 Dr. Sarah Springman】在2022年在Reese讲座【2024年 Reese讲座 (2006-2024)】上的演讲---《Rainfall-Induced Slope Processes and Failures(降雨诱发的边坡过程和破坏)》,讲座大约1个半小时,需要这个视频的私信联系。

2. 演讲内容

边坡破坏受降雨和地下水流影响,饱和度和排水情况、地质构造、植被和变形前兆对破坏起到关键作用。通过监测和模拟,可以预测土稳定性和灾害风险,如体积、速度和距离,以便有效管理自然灾害。进行了一系列地质和工程试验,以了解土的特性和稳定性,通过数值模拟和实地监测,预测了土饱和度和稳定性,确定土的强度参数和稳定性条件,为灾害管理提供参考。利用自制的倾斜仪监测边坡变形,发现在边坡上出现了不同程度的位移。通过有限元和统一状态参数模型进行数值模拟,分析了土的稳定性。通过模型预测边坡的稳定性和可能的破坏模式,以便制定有效的管理措施。有效的管理措施包括植被加固、排水系统和定期监测。综合使用观测方法和科学模型,可以提高对自然灾害的预测和管理能力。

3. 参考

[1] (1996) Predicting rainfall-induced slope instability.
本文讨论的问题是由水的渗透引起的浅层边坡坍塌。这些塌方通常发生在世界上一些地区,在这些地区,由残积土组成的陡峭边坡会遭遇长时间的强降雨。据推测,这些边坡崩塌的机理是,土的原位吸力因湿润前沿的进入而降低,直到达到临界深度,土的抗剪强度不再足以确保稳定性。本文讨论了一种预测特定降雨事件(按强度、持续时间和重现期定义) 是否会导致湿润前沿进入这一临界深度的技术,并特别提到了南非北部省一些路堤的坍塌情况。

[2] (2007) Laboratory Rainfall-Induced Slope Failure with Moisture Content Measurement.

要针对降雨引发的边坡坍塌开发基于物理的预警系统,就必须全面了解坍塌过程。一套实验室规模的土边坡通过三种不同的水位升高模式受到失稳影响,以澄清崩塌的起始过程。土水分含量体积传感器记录了模型边坡对饱和过程的水文响应。模型试验的结果表明,模型边坡的破坏主要是在渗流区形成后,在坡脚附近形成不稳定区域,以浅层非圆形滑动为主要破坏模式。局部坍塌发生的边坡区域的体积含水量接近饱和值。然而,涉及整体失稳的大部分土坡仍处于非饱和状态。根据观测到的模型边坡含水量响应,引入了降雨诱发边坡坍塌的预测方法概念。

[3] (2009) A simple model for preliminary evaluation of rainfall-induced slope instability.

热带地区的边坡崩塌通常是由频繁降雨引发的。热带降雨的特点是全年降雨时间短、强度大,季风季节降雨时间长、强度小。在这种情况下,应将各种降雨模式纳入热带地区降雨引发的边坡崩塌分析中。本文旨在展示一个用于初步评估降雨诱发边坡崩塌的简单模型。首先确定了四种典型土的临界降雨模式。利用十年重现期的极端降雨量进行了渗流有限元分析。结果表明,降雨强度与土饱和渗透率之比在确定临界降雨模式方面起着重要作用。前降雨和主要降雨的两个临界组合,1 天、2 天、3 天、5 天、7 天、14 天和 30 天的前降雨,以及前降雨和 1 天主要降雨的临界组合的再分布是土吸力包络形成的原因。吸力包络代表了土中最差的吸力分布,通过改进的无限坡极限平衡法计算土坡的安全系数。根据数值模拟的结果,开发了 PERISI 模型。PERISI 模型计算出的吸力包络和安全系数与 Seep/W 和 Slope/W得出的结果以及 Rahardjo 等人 1995 年开发的模型得出的结果非常吻合。

[4] (2012) Centrifuge Model Simulations of Rainfall-Induced Slope Instability.

这项研究的重点是强降水(如飓风降雨)造成的山体滑坡。参照 2005 年日本台风 "纳比 "期间发生的山体滑坡,进行了一系列离心模型模拟。对使用砂粘土混合物的边坡进行模拟的程序进行了说明。模拟降雨事件的方法是将降水量逐级施加到边坡表面,直到降水量超过实地测量值。使用无限坡度分析法对不稳定性进行了研究,并讨论了降雨引发崩塌的机理。这项研究的结果表明,降雨量递增小于 200 毫米会导致局部坍塌,而总降雨量达到 400 毫米则会导致整个边坡坍塌。在降雨过程中,土表观内聚力的降低加上渗透造成的孔隙压力的增加是造成边坡失稳的原因。

[5] (2013) A Cell-based Reliability Analysis Model for Predicting Regional Rainfall-Induced Slope Failures. 

降雨引发的边坡坍塌是丘陵地形中最常见的灾害类型之一。本文介绍了一种采用分布式单元模型预测大面积降雨诱发的边坡塌方的方法。该模型由四个部分组成,即数字地形模型、空间降雨分布模型、降雨渗透分析模型和边坡可靠性分析模型。首先将数字地形离散化为网格,并分配每个单元中土的属性,采用通用克里金法估算每个单元的实时小时降雨强度。降雨渗透分析模型根据地形模型和获得的降雨信息给出地下水位和孔隙水压力水头,然后根据每个单元的安全系数分布计算出该单元的破坏概率。该方法能很好地预测降雨导致的边坡坍塌位置,发生时间也能在一定程度上预测出来。该方法有望用于降雨引发的边坡坍塌实时预警系统。

[6] (2019) Stochastic Analysis of Rainfall-Induced Slope Instability and Steady-State Seepage Flow Using Random Finite-Element Method.

许多研究人员都对非饱和降雨诱发边坡失稳的随机分析进行过研究。然而,在评估土壤参数和吸力的不确定性对这类边坡的影响时,随机有限元 (RFEM) 的适用性还不够。在本研究中,考虑到土壤参数的不确定性会导致土-水保持曲线 (SWRC) 湿润分支的不确定性;因此,可以得到与吸力有关的随机渗透系数曲线。为此编制了一个计算机程序,利用 RFEM 确定不同降雨强度和渗流条件下非饱和边坡的可靠性指数。在论文的后续部分,通过拟合最大剪切应变点,获得了不同模拟和降雨强度下的滑移面函数。最后,分析了滑移面的不确定性。

[7] (2020) A methodology for assessing rainfall-induced pore pressure changes in open pit slopes.

降雨引起的孔隙压力反应是边坡不稳定性的驱动因素,但人们对这一因素的了解却很少。这一知识空白在浅层尤为突出,因为浅层边坡对孔隙压力的变化更为敏感。本文的目的是利用一套半自动化工具,通过对一个正在运营的矿场测量到的孔隙压力响应进行深入的数据分析,加深业界对降雨驱动的孔隙压力波动控制的理解。本文介绍了分析降雨数据并将其与观测到的孔隙压力响应相关联的方法,介绍了极端降雨事件与由此产生的孔隙压力响应的幅度和滞后时间之间的经验关系。将短期极端事件的影响与实地降雨量和测得的孔隙压力的长期年际变化进行了比较。将孔隙压力趋势与历史坍塌数据库进行比较,试图将边坡坍塌的时间与降雨事件和观测到的孔隙压力反应相协调。本文为那些寻求将极端事件和气候多变性纳入基于风险的边坡设计过程的人提供了一种宝贵的方法。此外,还讨论了审查对地下水管理计划和降雨触发行动响应计划(TARPs)的影响。

[8] (2022) A Data Integration Approach for Assessment of Rainfall-Induced Slope Failure Susceptibility.

由于粘土具有很高的膨胀和收缩势,路边的粘土边坡很容易因降雨而失稳。这些浅层边坡坍塌会损坏桥梁、路面、路肩、护栏和路边排水沟,每年公路机构都要花费数百万美元来恢复因边坡塌方而中断的服务。识别路边边坡的关键路段有助于做出积极主动的维护决策,从而减少紧急维修的需要,并将对交通的影响降至最低。本研究旨在探索整合公开数据的可能性,以识别易受降雨诱发边坡崩塌影响的粘土质边坡区段。研究采用水文和岩土模型相结合的方法,整合有关边坡稳定性变量的数据,如土特性、边坡角度和降雨量。数据整合方法有助于评估导致路边边坡坍塌的 10 年重现期降雨事件的最小降雨持续时间。建议的数据整合方法在某高速公路上进行了演示,那里的路边边坡由高塑性粘土构成。历史上的边坡崩塌被用来验证所建议方法。结果显示,过去 90% 的路边边坡坍塌都发生在 10 年一遇、持续时间为三天或更短的降雨事件易发区域。所提出的路基边坡崩塌易发性评估方法可帮助公路机构绘制边坡危险图、识别关键边坡并进行积极的修复。

[9] (2022) Investigation of rainfall-induced slope failures from an integrated perspective.

4. 集思广益

(1) 为什么不做渗流监测,所有的传感器的阙值报警都是历史出现的最大最小值结合现场检查的结果作为参考的了,外观变形一般情况下巡检人员甄别不出来。

(2) 传感器的性能是厂家的事,如何选择和安装,如何设定预警阈值是监测单位的事!

(3) 就如何做好监测预警工作,我再说几句:边坡监测工作属于地质工程或岩土工程范畴。厂家生产出具有相应功能的传感器或仪器后,监测服务单位在现场如何安装,安装在什么点位,需要监测单位具有全面和系统的岩土工程或地质工程专业知识。所以,加强对监测服务单位的专业要求就显得非常重要!科学的技术思路应该是,监测单位接受委托后,第一个环境就是到现场考察,以测绘手段掌握边坡参数 (坡高、坡角、坡长等),以地质调查手段了解边坡岩土条件 (土质还是岩质、土层厚度、岩层产状等);然后进行定性分析,分析其大致稳定状况,预测可能的灾变形式 (崩塌还是滑坡);根据预测的灾变形式制订监测方案,包括确定监测参数、监测主要剖面线、监测点数量,选定传感器类型,监测点位置等;相关人员商定确定主要预警参数及预警阈值;现场建立监测系统等。监测工作属于系统的专业的岩土工程或地质工程工作,不属于物联网工作范畴,不是看到能接收到传感器数据就可以了的,物联网技术只是岩土工程监测工作的技术手段之一。

(4) 我就是从事测绘监测的,说的不好听的,监测行业是个很专业的行业,但是谁愿意为了一个可能发生事情花大价钱买单呢,从业人员五花八门,价格就那么多。

(5) 我是一名从事道路工程16年的人,路隧桥从测量,监测,施工,计量,各项都会。我个人的看法,从航拍图看上部和滑坡下部,此处原为一非雨季无水的冲击沟壑,勘察时肯定不准,没体现,设计时也没做加固措施,如挡墙,骨架护坡,施工的清表后未做基底处理,比如修成台阶状,现在连续下大雨,上游汇水后从另一幅路基下渗透过来,造成路基基底冲刷,运营方也没有定期巡查,最终酿成灾祸,静一看,大家都没错,仿佛又都有错,反正死难者肯定是没有错。还有那些站着说话不腰疼的,什么埋传感器,什么监控量测,岀了事才来ggyy,你知道全国有多长运营的道路吗?这只是一种灾难,怎么去监控?还有那啥监控量测,我都不想说,当时塌了,我看到还有立了个棱镜杆在测的,你感觉你用全站仪测的三角高程,和位移能达到规范上的稳定值0.几毫米的变形量吗?不要较真,这就是几十万公里高速公路的一次偶发性地质灾害。

来源:计算岩土力学
通用UG岩土控制试验InVEST
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首次发布时间:2024-05-19
最近编辑:13天前
计算岩土力学
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