Shallow destruction and movement characteristics of the inner dumping site under rainfall
ZHU Yongdong,WANG Xuedong,SUN Yanfeng,WANG Cui,LIU Guangwei
降雨条件下内排土场易产生侵蚀和浅层滑坡,揭示浅层滑坡启动与运动特征是内排土场浅 层滑坡机理研究的基础。 以内蒙古元宝山露天煤矿内排土场为原型,根据相似理论进行物理模拟 试验,研究内排土场浅层破坏特征。 在考虑实际非饱和浸润层的基础上,推导改进的 Green-Ampt 降雨入渗模型和内排土场稳定性分析方程,并划分边坡稳定系数对雨水入渗深度的敏感程度阶段。 借助离散元方法( MatDEM) ,构建降雨入渗与浅层滑坡模型,模拟内排土场降雨入渗和浅层滑坡的 全过程,并从动力学角度探究浅层滑坡的破坏特征。 研究结果表明:降雨入渗条件下,内排土场坡 面侵蚀从溅蚀凹槽到径流或面流。 随着雨水的进一步入渗,浸润峰以上土体开始整体失稳并呈浅 层破坏特征。 越趋于饱和的无黏性土体越易呈现颗粒流且越早滑动,从而表现为侵蚀现象。 根据 雨水入渗深度,内排土场稳定系数的变化可划分为高敏感、敏感削弱和低敏感 3 个阶段。 降雨前期 雨水主要以入渗为主,但随着雨水入渗深度的逐渐加深,水分运移路径也逐渐加大,降雨后期雨水 的入渗速率也逐渐减低。 浅层滑坡时,内排土场各层土体均呈现出运动速度迅速增加,并保持短时 的快速运动,然后逐渐减小,最后逐渐趋于稳定的规律。 滑坡表层、前缘土体的运动速度始终比底 层、后缘高,滑动期间由势能转换来的大部分动能被滑带附近的摩擦所消散。 持续的降雨会产生新 的饱和层和浸润层进而使浅层滑坡持续发生。 可以添加化工材料到坡表土来增加表层土黏性,进 而降低浅层滑坡中的坡面侵蚀规模。 应以较缓坡度对内排土场边坡进行堆积,这会有效地在浅层 滑坡过程中降低滑坡体的动能积攒且增加滑坡体间的摩擦损耗。 获得的内排土场稳定性分析方法 与浅层滑坡运动特征可为内排土场防灾减灾工作的开展提供参考。
dumping site;rainfall infiltration;shallow landslide;movement characteristics;MatDEM
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