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地震作用改变了震区内斜坡岩土体的结构和物理力学性质,导致震后降雨诱发滑坡的数量和规模有明显的增大趋势。现有关于震后降雨型碎石土滑坡的研究,多采用理论分析与数值分析的方法,缺乏验证手段。因此,本文以汶川地震灾区震后降雨型碎石土滑坡为研究对象,基于资料查阅和现场调查,分析震后降雨型碎石土滑坡的地质特征、成因,建立了均质和含顺倾软弱夹层的碎石土斜坡的地质力学模型。通过开展一系列的振动台模型试验,分析震后降雨型碎石土滑坡的形成过程。本文得到的主要结论如下: (1)地下水对均质碎石土斜坡动力响应特征及变形破坏规律的影响无地下水的碎石土斜坡内部加速度峰值(PGA)放大系数呈高程放大,水平向PGA明显高于竖直向,随振动荷载强度的增加,坡体内部同一高程水平及竖直PGA增加; 含地下水的碎石土斜坡内部PGA放大系数随高程的增加,呈先减小后增大的趋势;随着地下水位的增高,PGA放大系数的高程减弱区域增大,坡项加速度动力响应效果减弱;随振动荷载强度的增加,坡体中下部同一高程水平或竖直向PGA减小。因此,地下水具有减震效果。 无地下水碎石土斜坡坡顶易发生破坏,随着地震荷载强度的增大,坡顶破坏程度加剧;含地下水碎石土斜坡易发生坡脚破坏,随着振动加速度及地下水位的增大,坡脚破坏的程度加剧。 (2)含顺倾软弱夹层碎石土斜坡动力响应特征及变形破坏规律 在地震荷载作用下,相比均质斜坡,含顺倾软弱夹层碎石土斜坡易发生滑动破坏。破坏模式为水平位移的动力响应呈高程放大,朝向临空面运动;竖直位移的动力响应呈高程增大,方向竖直向下;由于水平抛射及上下错动,软弱夹层或附近易产生裂缝,上覆土体发生滑动破坏。 随软弱夹层倾角的减小或坡面角度的增加或地震加速度增大,坡体表面最大位移增大,坡体的稳定性下降。 (3)坡体结构对坡顶加载压力的影响 随着软弱夹层倾角的减小或坡面角度的增加或振动强度的增大,坡顶加载的影响区域增大,滑裂面位置在坡体内部更深的位置贯通,坡顶最大加载压力减小;与均质斜坡相比,顺倾软弱夹层的存在,使坡顶最大加载压力减小。 (4)震后降雨型碎石土滑坡形成过程 均质斜坡与含顺倾软弱夹层碎石土斜坡的形成过程既有相似性,也存在一定差异。相似性为:在地震荷载施加过程中,坡顶及坡面易形成横裂纹,坡体结构发生变化,下部振密,上部振松。坡体上部降雨入渗速度快,坡体下部降雨入渗速率慢,由于下部排水不畅,易产生超孔隙压力,细颗粒富集层积累水分,易成为潜在滑面,使抗剪强度下降,另外地表径流冲刷坡肩及坡面,发生表面侵蚀;差异性:在地震扰动作用下,软弱夹层易发生破碎,成为降雨入渗优先通道,又是潜在滑动面,较均质斜坡更易发生滑动破坏。 (5)震后降雨型滑坡孔隙水压力增长分为两种模式:a.缓慢上升型:前期无优先流通道产生,雨水经基质域入渗到传感器,逐渐积累,形成孔隙水压力;b.快速上升型:雨水沿优先流通道入渗,孔隙水压力快速上升。 (6)采用水平条分法,利用Bishop对安全系数的定义,同时引入斜坡岩土体抗剪强度影响参量λi,计算推导了满足土条力和力矩平衡的,在振动荷载施加过程中以及振动荷载施加后降雨作用下斜坡稳定极限平衡计算公式。