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。基于典型非饱和土的加湿试验、降雨-蒸发干湿循环的物理模拟，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。在了解典型非饱和土渗流基本特征的基础上，分析湿润锋的推进方向特征，探索降雨-蒸发干湿循环过程中湿润锋的迁移特征。开展不同应力状态下非饱和土加湿试验，探究降雨过程中非饱和土强度的动态变化规律。基于模型试验结果，建立降雨-蒸发作用下非饱和土非稳态渗流中湿润锋的迁移模型，从理论上分析湿润锋与滑坡的内在联系。对降雨-蒸发干湿循环过程中非饱和土水分迁移模型求解，了解模型参数的强弱主次关系，揭示降雨-蒸发对非饱和土暂态孔隙水压力分布的影响。结合工程，将研究成果应用于降雨型滑坡以及土坡的渗流评价。该研究将有助于推动我国非饱和土土力学的发展，也对地质灾害及滑坡渗流分析具有理论意义与工程价值。

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。