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期刊: Soils and Foundations

作者: Yu Huang, Zhengying He

工作單位: 同濟大學(xué)

韌性的概念已在多種系統(tǒng)中廣泛研究，以評估和降低動態(tài)環(huán)境中的風(fēng)險。然而，對于人工設(shè)計和自然形成的坡面系統(tǒng)，普遍適用的雨水韌性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)卻很少被考慮。本研究提出了一種新穎的方法，以在降雨條件下實施坡面系統(tǒng)的雨水韌性設(shè)計。這種方法結(jié)合了韌性設(shè)計理念和坡面系統(tǒng)在降雨條件下的穩(wěn)定性分析。穩(wěn)定性分析通過結(jié)合飽和–非飽和滲流分析和Morgenstern–Price方法來解決。提出了一種以設(shè)計為導(dǎo)向的韌性標(biāo)準(zhǔn)，包括吸收和恢復(fù)措施，以使坡面系統(tǒng)的設(shè)計更加合理。本文展示了中國東南沿海地區(qū)坡面系統(tǒng)的雨水韌性設(shè)計的示例案例?？紤]了地質(zhì)材料性質(zhì)的空間變異性，以識別恢復(fù)策略的關(guān)鍵時間點。分析了八種恢復(fù)策略的韌性特征，包括吸收能力、恢復(fù)能力和恢復(fù)時間，以增強坡面系統(tǒng)的韌性。將傳統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)納入比較，以驗證所提出的雨水韌性設(shè)計方法的有效性。雨水韌性設(shè)計可以為中國東南沿海地區(qū)的滑坡減緩提供重要支持。

圖1 人工干預(yù)的邊坡系統(tǒng)恢復(fù)過程

圖2 恢復(fù)力隨損傷和恢復(fù)的變化圖

圖3 邊坡系統(tǒng)的降雨-彈性設(shè)計流程圖

圖4 2019年3月和7月兩次滑坡發(fā)生前后的地質(zhì)剖面圖

圖5 2019年3月和7月兩次滑坡前后邊坡系統(tǒng)的降雨彈性設(shè)計流程圖示意地質(zhì)剖面，分別為花崗巖殘積土性質(zhì)空間變異性的隨機場的一種實現(xiàn)：( a )粘聚力( kPa )；( b )摩擦角(°)

圖6 不同降雨強度下自然邊坡系統(tǒng)性能演化：

圖7 通過MCS得到70 mm / h雨強下邊坡系統(tǒng)的性能演化：

圖8 四種不同的加固措施

本文提出了一種用于實施雨水抗韌性設(shè)計的新穎方法論。該方法融合了抗韌性設(shè)計理念和斜坡系統(tǒng)在降雨下的穩(wěn)定性分析。穩(wěn)定性分析是通過結(jié)合飽和-不飽和滲流分析和Morgenstern-Price方法來解決的。提出了一種面向設(shè)計的抗韌性準(zhǔn)則，包括吸收和恢復(fù)措施，用于斜坡系統(tǒng)的可靠設(shè)計。給出了東南中國沿海地區(qū)斜坡系統(tǒng)雨水抗韌性設(shè)計的說明性案例，考慮了地質(zhì)材料屬性的空間變異性以確定恢復(fù)策略的關(guān)鍵時間點。分析了包含吸收能力、恢復(fù)能力和八種恢復(fù)策略恢復(fù)時間的抗韌性特征，以增強斜坡系統(tǒng)的抗韌性。為了驗證所提出的雨水抗韌性設(shè)計方法的有效性，考慮了傳統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。得出以下結(jié)論：

1. 與傳統(tǒng)設(shè)計方法(關(guān)注加固的最終效果或斜坡系統(tǒng)的魯棒性)相比,所提出的雨水韌性設(shè)計不僅包括傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),還考慮了整個恢復(fù)過程的恢復(fù)能力和時間。因此,雨水韌性設(shè)計方法可以實現(xiàn)更全面和準(zhǔn)確的設(shè)計,以減輕山體滑坡風(fēng)險。

Yu Huang, Zhengying He,Rainfall-oriented resilient design for slope system: Resilience-enhancing strategies,Soils and Foundations,Volume 63, Issue 2,2023,101297,ISSN 0038-0806