مطالعه آزمایشگاهی زمین لغزش های ناشی از باران در خاک های غیراشباع

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرند

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان

چکیده

در بسیاری از نقاط جهان وقوع بارش­های طولانی و یا خیلی شدید اکثراً سبب وقوع زمین لغرش می‌شود. در این تحقیق، نفوذ باران به داخل یک شیب خاکی غیراشباع و شروع زمین­لغزش از طریق آزمایش بر روی مدل­های آزمایشگاهی بررسی شده و حدود آستانه شدت‌- مدت باران (I-D) برای ایجاد این زمین لغزش‌ها به­دست آمده است. در مدل‌های آزمایشگاهی از ماسه ریز استفاده شده و سطح مدل­ها دارای زاویه شیب ˚56 می‌باشند. بر روی این مدل­ها باران با شدت‌های مختلف به کمک یک سیستم پاشش کنترل شده اعمال شده و تا ایجاد زمین لغزش ادامه یافته است. در آزمایش‌های فلوم، مکش در خاک توسط مکش­سنج­ها، پیشروی جبهه ترشونده با زمان به کمک اندازه‌گیری موقعیت سطح از یک مرجع و تغییر شکل‌ها در خاک نیز به کمک انحراف­سنج‌های مینیاتوری اندازه‌گیری شده‌اند. بر اساس نتایج به­دست آمده برای مصالح استفاده شده، سطح گسیختگی هماهنگ با جبهه ترشونده یا در مجاورت آن بوده و شکل آن مکانیسم گسیختگی انتقالی را نشان می‌دهد، تغییر شکل‌های منجر به زمین لغزش به­صـورت ناگهانی رخ داده، شکـل I-D یک رابطه دوخطی را نشان داده و همچنین افزایش 40% در دانسیته نسبی نمونه­ها موجب افزایش سه برابری در مدت زمان بارش برای ایجاد ناپایداری در مدل­های فیزیکی گردیده­اند. نتایج این تحقیق می‌تواند برای مدل­سازی­های دقیق عددی زمین لغزه‌های ناشی از باران مفید باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Laboratory Study on Rainfall-Induced Landslides

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ahmadiadli 1
  • Amir Hassan Rezaei 2
1 Faculty of Civil Engineering, Islamic Azad University, Marand, Iran
2 Faculty of Engineering, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Frequently, rainfalls with high intensity and/or low intensity but lasting for a long time cause landslides in many parts of the world (Lu and Godt, 2013). To be used in early warning systems, rainfall intensity-duration (I-D) thresholds generally are the key to predict the time and location of rainfall-induced landslides (Wieczorek and Glade, 2005). In the current study, the flume experiments are used to develop I-D thresholds and to investigate the effect of soil relative densities on it are described (Ahmadi-adli, 2014).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Landslide
  • Rainfall
  • Unsaturated Soils
  • Slope stability
  • Physical Modeling

امامی تبریزی م، طاهری ساروقیه و، "تأثیر تغییرات تراز آب مخزن سد و استفاده از سیستم‌های زهکشی قائم بر پتانسیل لغزش در یک شیروانی خاکی"، عمران و محیط زیست تبریز، 1395، 46 (4)،99-109.

زمردیان م. ع، عبدالله‏زاده م، "تأثیر زهکش‏های افقی بر پایداری شیروانی بالا دست سدهای خاکی در حین تخلیه سریع مخزن"، عمران و محیط زیست تبریز، 1391، 42 (1)، 29-34.

Ahmadi-adli M, “Shallow landslides triggered by rainfall in unsaturated soils”, PhD thesis, Middle East Technical University, Civil Engineering Department, Ankara, Turkey, 2014.

Ahmadi-adli M, Kartal Toker N, Huvaj N, “Prediction of Seepage and Slope Stability in a Flume Test and an Experimental Field Case”, Procedia Earth and Planetary Science, 2014, 9,189-194.

Ahmadi-adli M, Huvaj N, Toker NK, “Rainfall-triggered landslides in an unsaturated soil: a laboratory flume study”, Environ Earth Sci, 2017, 76, 735.

Askarinejad A, “Failure mechanism of unsaturated silty sand slopes triggered by rainfall”, PhD thesis, ETH Zurich, Switzerland, 2013.

Crosta G, Frattini P, “Rainfall thresholds for triggering soil slips and debris flow”, In: Mugnai A, Guzzetti F, Roth G (Eds) Proceedings of the 2nd EGS plinius conference on Mediterranean storms, Siena, 2001, 463-487.

Eichenberger J, Ferrari A, Laloui L, “Early warning thresholds for partially saturated slopes in volcanic ashes”, Comput Geotech, 2013, 49, 79-89.

Giannecchini R, “Rainfall triggering soil slips in the southern Apuane Alps (Tuscany, Italy)”, Adv. in Geosci, 2005, 2, 21-24.

Godt JW, Baum RL, Lu N, “Land sliding in partially saturated materials”, Geophys Res Lett, 2009, 36, 1-5.

Guzzetti F, Peruccacci S, Rossi M, Stark CP, “Rainfall thresholds for the initiation of landslides in central and southern Europe”, Meteorol Atmos Phys., 2007, 98 (3-4), 239-267.

Guzzetti F, Peruccacci S, Rossi M, Stark CP, “The rainfall intensity-duration control of shallow landslides and debris flows: an update”, Landslides, 2008, 5, 3-17.

Iverson RM, Reid ME, La Husen RG, “Debris-flow mobilization from landslides”, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 1997, 25 (1), 85-138.

Lu N, Godt JW, “Hillslope hydrology and stability”, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2013.

Ma T, Li C, Lu Z, Bao Q, “Rainfall intensity-duration thresholds for the initiation of landslides in Zhejiang Province, China”, Geomorphology, 2015, 245, 193-206.

Nadim F, Cepeda F, Sandersen F, Jaedicke C, Heyerdahl H, “Prediction of rainfall-induced landslides through empirical and numerical models”, In: Proceedings of IWL-the first Italian, 2009.

Okada Y, “Changes in shear strain and subsurface flow prior to rainfall-induced landslide in 15 flume experiments”, In: Sassa K, Canuti P, Yin Y (Eds) Landslide science for a safer geoenvironment, Springer, Cham, 2014, 81-86.

Picarelli L, Olivares L, Damiano E, ‘‘Discussion to evaluation of landslide triggering mechanisms in model fill slopes’’, by W.A. Take, M.D. Bolton, P.C.P. Wong, and F.J. Yeung [Landslides, 2004, 1 (3), 173-184.] and ‘‘A fluidized landslide on a natural slope by artificial rainfall’’, by H. Ochiai, Y. Okada, G. Furuya, Y. Okura, T. Matsui, T. Sammori, T. Terajima, and K. Sassa [Landslides, 2004, 1 (3), 211-219.], Landslides, 2006, 3 (3), 269-272.

Rahimi A, Rahardjo H, Leong E-C, “Effect of antecedent rainfall patterns on rainfall-induced slope failure”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering., 2011, 137 (5), 483-491.