温州地区台风滑坡形成机理物理模拟研究

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位于我国东部沿海的温州地区常年遭受台风侵袭,台风强大的破坏力不仅直接导致建筑物倒塌,良田淹没等灾害,而且常诱发滑坡、崩塌和泥石流等次生地质灾害,给国家和人民造成巨大的损失。作者归纳总结了温州地区台风滑坡的发育特征,获得了滑坡发生的主要影响因素,对其成因进行了分析,认为台风滑坡的发生除了受到斜坡自身所处的地质环境条件影响之外,还与台风侵袭过程中台风大风和暴雨耦合作用密不可分;之后作者将影响斜坡稳定的内部和外部因素相结合,建立了台风滑坡的概念模型,并按斜坡上植被种类的不同分为了乔木类、灌木类和无植被生长类斜坡;再运用相似原理,通过物理模拟方法研究了斜坡在单因素作用下与多因素耦合作用下的变形破坏过程,取得了以下一些主要认识:台风滑坡主要为小规模的土质滑坡,方量在1000m3以内,多具有上部为覆盖层,下部为基岩的坡体结构,破坏面为二者接触界面或者土层内部软弱面,平面形态上多呈圈椅状或不规则圆弧状,坡度集中在20~40°之间,坡体上植被覆盖较好、类型多样。根据台风滑坡特点和实验设备条件,参考典型台风滑坡,依据相似原理,确定了开展该项实验较为合理的相似系数,设计了只改变降雨类型的单因素工况条件和利用正交试验方法确定的多因素耦合作用下的工况条件。在单因素作用下,根据监测曲线图,斜坡中部的位移变化量最大,斜坡上部的位移变化量随着降雨量的增加而增大,试验得到的监测曲线之间,监测曲线与实验现象之间相吻合。对于乔木类斜坡,在多因素耦合作用下,特别是与特大台风暴雨的耦合作用下,斜坡下部的位移变化量最大,并且土体破坏严重,说明台风暴雨通过较大强度的降雨软化土体,台风风荷载通过对乔木摇曳等作用效应,使坡体产生裂缝,更利于雨水下渗,使得已经软化的土体强度继续减小,风荷载作用下植被开始倾倒,带动坡体逐渐破坏,斜坡稳定性降低,植被主要表现出不利于斜坡稳定性的作用效应。乔木类斜坡的上部、中部以及灌木类斜坡,在多因素的耦合作用下其位移变化量和实验现象不明显,主要是由于台风风荷载不容易通过植被对斜坡产生较明显的作用效应,而且植被可通过其树冠遮挡降雨,可减小雨水对坡面的侵蚀,同时还与其根茎有加固土体,提高土体的抗剪强度和抗冲刷能力的作用有关,植被主要表现出利于斜坡稳定性的作用效应。该项研究成果可为进一步研究台风滑坡的稳定性提供参考,对今后我国台风作用强烈地区台风滑坡的危害性和危险性评价、预测和预报等工作提供一定的指导和借鉴意义。
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