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粉煤灰综合利用杂志
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基于粒子图像技术 (PIV) 的裂缝边坡破坏机理分析 *
Failure Mechanism Analysis of Cracked Slopes based on Particle Imaging Video (PIV)

刘广进1  ,  齐高明2 ,  余咏钊3  ,  郭    霞4  ,  谢东武5 , 6

(1 .  浙江振硕岩土工程有限公司 ,浙江 杭州 311400;  2.  居安勘测有限公司 ,浙江 杭州 311700;  3.  浙江纳智地理

信息科技有限公司 ,浙江 杭州 311400;  4.  核工业湖州勘测规划设计研究院股份有限公司 ,浙江 湖州 313200;

5.  同济大学 土木工程学院 ,上海 200092;  6.  同济大学 岩土及地下工程教育部重点试验室 ,上海 200092)

摘   要 :降雨条件下,裂缝边坡雨水入渗速度更快 、稳定性更低,易诱发滑坡。针对常见的裂缝边坡形态, 搭建室内模型试验,详细分析降雨作用下裂缝边坡的失稳趋势,结合粒子图像技术  (PIV)  捕捉粒子的流动状态并量化裂缝的危害,确定不同降雨强度下具体的滑动状态。结果表明:模型试验结果呈现了破坏状态,PIV 计算准确给出了粒子各种运动状态信息;降雨强度从50 mm/h 提高到 90 mm/h 使得滑坡发生的时间加快了 85% ,  粒子的最大流动速度增加了 68% ;  裂缝的存在进一步加剧了破坏,相比较无裂缝边坡的致滑距离也随之增大 ,有竖向裂缝的边坡滑动距离较无裂缝边坡增加了 11% ,  有内部裂缝的边坡增加了 20% ,  两种裂缝都有的边坡增加  了 25% 。研究结果进一步揭示了降雨作用下裂缝边坡的破坏机理,为相关裂缝作用的分析提供重要的参考。

关键词: 降雨 ;滑坡 ;裂缝 ;模型试验 ;PIV

中图分类号:P642. 22           

文献标志码:A            

文章编号: 1005- 8249   (2024)  06- 0149- 06

DOI:10. 19860/j.cnki.issn1005 - 8249.2024.06.027

 

LIU Guangjin1  ,  QI Gaoming2 ,  YU Yongzhao3  ,  GUO Xia4 ,  XIE Dongwu5 , 6

( 1 . Zhejiang Zhenshuo Geotechnical Engineering Co. ,Ltd.  ,Hangzhou 311400 ,  China;  2.   Juan Survey Co. ,

Ltd.   ,Hangzhou 311700 ,  China;  3 . Zhejiang  Nazhi  Geographic Information Technology Co. ,Ltd. ,

Hangzhou 311400 ,  China;  4. Nuclear Industry  Huzhou Survey ,  Planning ,  Design and Research Institute Co. ,

Ltd. ,Huzhou 313200 ,  China;  5 . Collage  of Civil Engineering ,  Tongji  University ,  Shanghai 200092 ,  China;

6. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of the Ministry ,  Tongji University ,

Shanghai 200092 ,  China)


Abstract: Under rainfall conditions, the presence of cracks in slopes can accelerate rainwater infiltration, reduce slope stability, and thus induce landslides. For the slopes with cracks, an indoor model test is constructed to analyze in detail the destabilizing trend of cracked slopes under rainfall, combine Particle Imaging Video (PIV) to capture the flow state of particles and quantify the crack hazard to determine the specific sliding state under different rainfall intensities. The results indicate that: the model experiment effectively restored the failure state, and the PIV calculation accurately provided various motion state information of particles; by increasing the rainfall intensity by 80%, the occurrence time of landslides was accelerated by 85%, and the maximum flow velocity of particles was increased by 68%; The presence of cracks further exacerbates the damage, and the sliding distance of slopes without cracks also increases accordingly. The sliding distance of the slope considering vertical cracks increased by 11%; The slope considering internal cracks has increased by 20%; Both types of cracks are considered to have increased by 25%. This study further reveals the failure mechanism of cracked slopes under rainfall, providing important reference for the analysis of related crack effects.

Keywords :  rainfall; landslide; cracks; model testing; PIV


*基金项目: 国家自然科学基金项目  (41977227) 。

作者简介:刘广进  (1981 —)  男 ,本科 ,高级工程师 ,研究方向:水利水电工程地质勘察与水工结构。 

收稿日期:2023- 09- 12