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黄土地区水土流失导致生态环境日益恶化,加剧黄土高塬边坡失稳,沟头不断前进,塬面逐年萎缩,常常会威胁人民的生命和财产安全。降雨尤其是暴雨所引起的黄土边坡失稳是造成水土流失的主要因素之一,而黄土地区地下水位一般高于临河水位,降雨为地下水提供源源不断的水源。地表水在降雨过后入渗到黄土边坡内部,坡体自重增加的同时,孔隙水压力也因雨水入渗而增大;在黄土坡体部分地表水转为地下水的过程中,坡体的抗剪强度随之减小;在不断干湿循环作用下黄土极易开裂,裂缝呈现出节理特征。通过对沟头边坡进行人工降雨模拟径流小区现场原位试验,在降雨过程中分时段收取水样,分析边坡的冲刷后产流产沙特征和降雨入渗规律;借用观测的陡坡资料,对黄土陡壁进行降雨冲刷破坏,研究黄土沟两岸陡壁在降雨滑塌的演变过程及机理;同时通过ABAQUS数值模拟考虑基质吸力的沟侧边坡的稳定性,阐明边坡雨水入渗随坡度、降雨雨型的变化关系,揭示产流机理,探讨边坡失稳,明确边坡失稳与降雨强度和坡度等因素的关系,为黄土水土流失防治及边坡的防护,提供理论支撑和科学依据。以下为主要研究内容:1.在野外现场进行原位人工模拟边坡降雨试验,结合土壤因素、降雨雨型、植被覆盖条件和坡度4个自然因子,土壤分别设置马兰黄土和离石黄土,降雨雨型分为3小时短历时降雨和24小时长历时降雨,边坡的覆盖条件为植被和裸坡,以及5°、15°和30°不同坡比,分析黄土天然边坡的坡面产流产沙特征,为黄土水土流失防治及生态恢复研究提供理论依据。2.实地调查位于庆阳周边的黄土地区沟道边坡破坏情况,同时为研究黄土沟两岸陡壁在降雨塌落的演变过程及机理,在长4m,宽1m,深1.7m的长方形基坑边,对垂直坡面直接降雨冲刷破坏。降雨强度为1mm/min条件下,对长边基坑垂直边坡进行长周期的坡面冲刷试验。3.在岩土饱和—非饱和渗流理论下,考虑降雨入渗的影响,利用有限元软件数值模拟,对不同降雨雨型和坡度工况下的黄土边坡降雨入渗规律和稳定性进行分析,在极限平衡理论基础上,得出对不同工况下的边坡稳定性系数,同时根据数值模拟结果证明强降雨的入渗深度一般不超过4m。