Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của sự thẩm thấu mưa đến độ ổn định của mái dốc tích lũy chất thải than chưa bão hòa
Tóm tắt
Sự không ổn định của mái dốc liên quan đến tỷ lệ thẩm thấu mưa tăng lên gây ra sự giảm sức chịu cắt và mất lực hút, dẫn đến mái dốc có xu hướng gãy. Ảnh hưởng của sự thẩm thấu mưa đến độ ổn định của các mái dốc đất sét và cát đã được phân tích, nhưng hiệu ứng của sự thẩm thấu mưa đến độ ổn định của mái dốc tích lũy chất thải than chưa bão hòa cần được nghiên cứu. Do đó, một mái dốc tích lũy chất thải than có xu hướng thất bại tại khu vực Phúc Tân ở Đông Bắc Trung Quốc đã được xem xét để đánh giá cơ chế gãy của nó dưới các sự kiện mưa khác nhau. Các tác động sau năm sự kiện mưa khác nhau đối với độ ổn định của mái dốc đã được phân tích về mặt vật lý, điều tra một cách số học, và kết quả từ cả hai phản ứng không liên kết (thủy lực) và liên kết (thủy cơ) đã được so sánh bằng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn. Đã quan sát thấy rằng sự ngâm nước và rửa trôi quyết định dưới các điều kiện mưa khác nhau gây ra độ biến dạng tối đa tại đỉnh mái dốc do giá trị tối đa của hệ số thấm của chất thải than. Thời gian quan trọng của cường độ vừa phải (147 mm/ngày) của mưa cho sự không ổn định của mái dốc tích lũy chất thải than được xác định là năm ngày. Các kết quả từ phân tích phần tử hữu hạn trong bài báo này làm rõ thêm rằng sự gia tăng thời gian trong quá trình thẩm thấu mưa gây ra sự thay đổi trễ trong áp suất nước lỗ rỗng dương, dẫn đến giảm hệ số an toàn và tăng biến dạng. Kết luận rằng độ ổn định của mái dốc tích lũy chất thải than chưa bão hòa chịu ảnh hưởng lớn từ hiệu ứng liên kết của ứng suất và áp suất nước lỗ rỗng so với phân tích không liên kết (thủy lực), vì các giá trị hệ số an toàn nhận được sau năm ngày thẩm thấu mưa lần lượt là 0.9 và 1.1.
Từ khóa
#thẩm thấu mưa #độ ổn định mái dốc #chất thải than #phân tích phần tử hữu hạn #áp suất nước lỗ rỗngTài liệu tham khảo
Biot MA (1941) General theory of three-dimensional consolidation. J Appl Phys 12(2). https://doi.org/10.1063/1.1712886
Cai F, Ugai K (2004). Numerical analysis of rainfall effects on slope stability. Int J Geomech 4(2): 69–78. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1532-3641(2004)4:2(69)
Casagli N, Dapporto S, Ibsen ML, et al. (2006) Analysis of the landslide triggering mechanism during the storm of 20th-21st November 2000, in Northern Tuscany. Landslides 3(1): 13–21. https://doi.org/10.1007/s10346-005-0007-y
Chatra AS, Dodagoudar GR, Maji VB (2019). Numerical modelling of rainfall effects on the stability of soil slopes. Int J Geotech Eng 13(5): 425–437. https://doi.org/10.1080/19386362.2017.1359912
David K (1989) Fluvial Forms and Processes: A New Perspective 1998. Arnold, London.
Fox GA, Wilson GV (2010). The role of subsurface flow in hillslope and stream bank erosion: A review. Soil Sci Soc Am J 74(3): 717–733. https://doi.org/10.2136/sssaj2009.0319
Fredlund DG, Xing AG (1994) Equations for the soil-water characteristic curve. Can Geotech J 31:521–532. https://doi.org/10.1139/t94-061
Fredlund DG, Rahardjo H (1993) Soil Mechanics for Unsaturated Soils. John Wiley & Sons, New York. https://doi.org/10.1002/9780470172759
Iverson RM (2000) Landslide triggering by rain infiltration. Water Resour Res 36: 1897. https://doi.org/10.1029/2000WR900090
Mahmood K, Kim JM (2012). Effect of hydraulic conductivity on suction profile and stability of cut-slope during low intensity rainfall. J Korean Geotech Soc 28(6): 63–70. https://doi.org/10.7843/kgs.2012.28.6.63
Kukemilks K, Wagner JF, Saks T, et al. (2018). Physically based hydrogeological and slope stability modeling of the Turaida castle mound. Landslides 15(11): 2267–2278. https://doi.org/10.1007/s10346-018-1038-5
Liao Z, Hong Y, Wang J, et al. (2010). Prototyping an experimental early warning system for rainfall-induced landslides in Indonesia using satellite remote sensing and geospatial datasets. Landslides 7(3): 317–324. https://doi.org/10.1007/s10346-010-0219-7
Liu H, Wang C, Zhang S, Wang B (2017) Landslide mechanism of a slope in Nanhuan Road, funxin, Northeast China. Model Meas Control B 86(2), 484–501. https://doi.org/10.18280/mmc_b.860213
Liu X, Zou L, Song B (2012). Research on unsaturated hydromechanical coupling characteristic of a slope considering rainfall infiltration and stability assessment. Disaster Adv 5(4): 1615–1622. https://doi.org/10.1007/978-3-319-53498-5
Lu N, Likos WJ (2006). Suction stress characteristic curve for unsaturated soil. J Geotech Geoenviron Eng 132(2): 131–142. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2006)132:2(131)
Matsumaru T, Uzuoka R (2016). Three-phase seepage-deformation coupled analysis about unsaturated embankment damaged by earthquake. Int J Geomech 16(5): C4016006. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000699
Mahmood K, Ryu JH, Kim JM (2013). Effect of anisotropic conductivity on suction and reliability index of unsaturated slope exposed to uniform antecedent rainfall. Landslides 10(1): 15–22. https://doi.org/10.1007/s10346-012-0325-9
Meng Q, Wang H, Cai M, et al. (2020a) Three-dimensional mesoscale computational modeling of soil-rock mixtures with concave particles. Eng Geol 277: 105802. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2020.105802
Meng QX, Xu WY, Wang HL, et al. (2020b) DigiSim — An open-source software package for heterogeneous material modeling based on digital image processing. Adv Eng Softw 148: 102836. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2020.102836
Ng CWW, Shi Q (1998). A numerical investigation of the stability of unsaturated soil slopes subjected to transient seepage. Comput Geotech 22(1): 1–28. https://doi.org/10.1016/S0266-352X(97)00036-0
Philip JR (1991). Hillslope infiltration: Planar slopes. Water Resour Res 27(1): 109–117. https://doi.org/10.1029/90WR01704
Qi S, Vanapalli SK (2015a) Hydro-mechanical coupling effect on surficial layer stability of unsaturated expansive soil slopes. Comput Geotech 70: 68–82. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2015.07.006
Qi S, Vanapalli SK (2015b) Numerical analysis of slope stability in expansive soil: a case study of field test in Henan province, China. In: The 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost. September 2015. Québec City, Canada.
Rahardjo H, Li XW, Toll DG, et al. (2001) The effect of antecedent rainfall on slope stability. In: Toll DG (eds) Unsaturated Soil Concepts and Their Application in Geotechnical Practice. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-015-9775-3_8
Rahimi A, Rahardjo H, Leong EC (2011) Effect of antecedent rainfall patterns on rainfall-induced slope failure. J Geotech Geoenviron Eng 137 (5). https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000451
Sheng D, Gens A, Fredlund DG, et al. (2008). Unsaturated soils: From constitutive modelling to numerical algorithms. Comput Geotech 35(6): 810–824. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2008.08.011
Song YS, Chae BG, Lee J (2016) A method for evaluating the stability of an unsaturated slope in natural terrain during rainfall. Eng Geol 210: 84–92. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2016.06.007
Song YS, Hwang WK, Jung SJ, et al. (2012) A comparative study of suction stress between sand and silt under unsaturated conditions. Eng Geol 124: 90–97. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2011.10.006
Suradi M, Fourie AB, Saynor MJ (2016). An experimental and numerical study of a landslide triggered by an extreme rainfall event in northern Australia. Landslides 13(5): 1125–1138. https://doi.org/10.1007/s10346-015-0606-1
Tang D, Li DQ, Cao ZJ (2017). Slope stability analysis in the Three Gorges Reservoir area considering effect of antecedent rainfall. Georisk 11(2): 161–172. https://doi.org/10.1080/17499518.2016.1193205
Tiwari B, Ajmera B, Khalid M, Chavez R (2018) In: Farid A, Chen H (eds) Proceedings of GeoShanghai 2018 International Conference: Geoenvironment and Geohazard. GSIC 2018. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-13-0128-5
Tsaparas I, Rahardjo H, Toll DG, et al. (2002). Controlling parameters for rainfall-induced landslides. Comput Geotech 29(1): 1–27. https://doi.org/10.1016/S0266-352X(01)00019-2
Uchida T, Kosugi KN, Mizuyama T (2001). Effects of pipeflow on hydrological process and its relation to landslide: A review of pipeflow studies in forested headwater catchments. Hydrol Process 15(11): 2151–2174. https://doi.org/10.1002/hyp.281
Wang Y, Zhang B, Gao SH, et al. (2020) Investigation on the effect of freeze-thaw on fracture mode classification in marble subjected to multi-level cyclic loads. Theor Appl Fract Mech 111: 102847. https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2020.102847
Xiao W, Windley BF, Hao J, et al. (2003). Accretion leading to collision and the Permian Solonker suture, Inner Mongolia, China: Termination of the central Asian orogenic belt. Tectonics 22(6): 1059. https://doi.org/10.1029/2002tc001484
Xue K, Ajmera B, Tiwari B, et al. (2016) Effect of long duration rainstorm on stability of Red-clay slopes. Geoenviron Disaster 3(1). https://doi.org/10.1186/s40677-016-0046-9
Zhang H, Zheng J (2003) Geochemical characteristics and petrogenesis of Mesozoic basalts from the North China Craton: A case study in Fuxin, Liaoning Province. Chin Sci Bull 48: 924–930. https://doi.org/10.1360/02wd0459
Zhang LL, Fredlund DG, Fredlund MD, et al. (2013). Modeling the unsaturated soil zone in slope stability analysis. Can Geotechn J 51(12): 1384–1398. https://doi.org/10.1139/cgj-2013-0394
Zhang Y, Chen G, Zheng L, et al. (2013) Effects of geometries on three-dimensional slope stability Can Geotechn J 50: 233–249. https://doi.org/10.1139/cgj-2012-0279
Tao ZG, Zhu C, He MC, et al. (2021) A physical modeling-based study on the control mechanisms of Negative Poisson’s ratio anchor cable on the stratified toppling deformation of anti-inclined slopes. Int J Rock Mech Min Sci 138: 104632. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2021.104632.
Zhu C, He M, Karakus M, et al. (2020) Investigating toppling failure mechanism of anti-dip layered slope due to excavation by physical modelling. Rock Mech Rock Eng 53: 5029–5050. https://doi.org/10.1007/s00603-020-02207-y