在我国火成岩风化残积,强地震,尾矿排土及工程建设挖方倾倒形成大量松散非饱和土边坡,每年雨季期间失稳滑坡时有发生,量大面广。该类降雨诱发滑坡大多为浅层滑动,滑动面深度1-3m。目前针对此类滑坡的机理认识还不够深入,尚缺乏准确的评估方法和经济实用的防护措施,特别是浅层土体在低应力水平下剪胀性、密实度和含水率变化对非饱和土体抗剪强度的影响还有待于进一步研究,降雨诱发浅层土体失稳分析方法有待于试验数据的验证。针对这些问题开展降雨入渗诱发非饱和土边坡浅层失稳的相关研究具有重要的理论及实际意义。本文通过控制吸力的非饱和砂土无侧限抗压强度试验及Ng下边坡失稳离心模型平行试验,研究了低应力下非饱和砂土的抗剪强度及剪胀特性,验证了其对边坡浅层稳定性的贡献;通过不同g值下的水平地基降雨入渗离心模型试验,验证了非饱和土中的吸力及降雨入渗相似率。开展了降雨诱发非饱和粉土边坡浅层失稳的离心模型试验,有效揭示了非粘性土边坡在不同雨强下的降雨入渗规律及浅层失稳模式,建立了考虑剪胀性的非饱和土边坡浅层失稳分析方法及浅层再压实结合植被覆盖防护技术。本文所做主要工作和相应研究成果如下:(1)研制了机载降雨模拟装置,实现了不同雨滴粒径(10-100μm)的等效及全范围降雨强度(1-30mm/h)的模拟。Ng下的标定测试结果表明装置性能稳定,雾化效果良好,降雨均匀系数可达85%。建立了包括微型TDR,张力计及弯曲元的土体响应联合监测系统,实现了超重力下非饱和土体含水率,吸力及剪切波速的多物理量联合监测。(2)基于Green-Ampt模型,根据相似第一定理推导得出了降雨入渗过程中各物理量的理论相似率(原型:模型),即入渗速率,湿润区饱和渗透系数和湿润锋运移速率的理论相似率均为1:N,湿润锋处吸力水头和湿润锋运移深度的均为N:1,湿润锋处吸力的为1:1,入渗时间的为N2:1。通过不同g值(20-60 g)下离心加速过程中张力计实测数据对吸力相似率判定准则进行了验证,通过不同g值下非饱和地基降雨入渗试验结果验证了所推导理论相似率的正确性。(3)非饱和砂土无侧限抗压强度试验及非饱和砂土边坡失稳离心模型平行试验均表明,低应力下非饱和砂土具有明显的剪胀性。通过Fredlund&Morgenstern公式,和Zhan&Ng公式与Bolton公式两种方法分别确定了非饱和砂土的强度参数,代入到平行试验的数值模拟与反分析中,结果表明,非饱和砂土无侧限抗压强度试验及非饱和砂土边坡失稳离心模型平行试验均表明,低应力下非饱和砂土具有明显的剪胀性。通过Fredlund&Morgenstern公式和Zhan&Ng公式分别确定了非饱和砂土的强度参数,代入到平行试验的数值模拟与反分析中,结果表明,Zhan&Ng公式计算所得破坏时安全系数Fs及滑面均与实测结果更为吻合。Fredlund&Morgenstern公式计算所得边坡安.全系数值明显低于1,真实的安全系数被低估了20-30%。Fredlund&Morgenstem公式预测破坏g值明显低于实测值,而Zhan&Ng公式预测破坏g值与实测值更为接近。以上事实表明,Zhan&Ng公式较Fredlund&Morgenstern公式更适合于低应力下非饱和土边坡浅层失稳的分析计算。以上事实表明,Zhan&Ng公式较Fredlund&Morgenstern公式更适合于低应力下非饱和土边坡浅层失稳的分析计算(4)平行开展了三组不同雨强下降雨诱发非饱和粉土边坡失稳离心模型试验,研究结果表明,三组试验下的失稳模式均为先在近坡脚处发生局部失稳,后失稳范围逐步扩展,最后发生浅层整体滑动。李鹤,詹良通等针对东南沿海地区残积土边坡提出的I-D曲线,与试验中雨强和初次破坏所需降雨历时组成的三个数据点最为接近,验证了该警戒曲线的有效性(5)建立了考虑剪胀性的非饱和土边坡浅层失稳分析方法,通过SEEP/W分析得到不同降雨时刻边坡吸力分布,通过计算上覆土体自重得到不同时刻边坡浅层一定深度处土体竖向有效应力值,通过Zhan&Ng公式及Bolton公式确定浅层土体强度参数,通过SLOPE/W分析得到不同时刻边坡安全系数(6)提出了松散非饱和土边坡浅层再压实结合植被覆盖防护技术,利用上述分析方法对该技术进行了效果验证。结果表明,经过再压实处理后,土体渗透系数降低,边坡渗入雨量较再压实处理前大幅减少。地表植被的蒸腾作用可提高边坡浅层土体初始吸力,经历相同降雨量后,有植被层的再压实边坡浅层土体吸力较无植被层的明显升高,以上两种措施均可有效保持浅层土体的初始吸力。再压实后土体密实度增加,其强度特性类似于超固结土,需考虑剪胀角的影响,剪胀角使再压实土抗剪强度增加,从而使边坡浅层整体强度进一步提高。地表植被的根系对边坡浅层土体具有加筋作用,会进一步提高土体的抗剪强度。