多年冻土斜坡稳定性的模拟分析

摘要

气候变暖改变了多年冻土活动层的水热状态和物理特性，降低了斜坡的稳定性。目前多年冻土斜坡的稳定性分析多采用极限平衡方法，然而这种方法难以分析活动层水分场、温度场、应力场和位移场及其耦合效应下的斜坡稳定性。因此，将Mohr-Coulomb准则整合加入到冻土热-水-力模型之中，建立了多年冻土斜坡的热水力耦合模型(coupled thermo-hydro-mechanical model, THM),定量分析了夏季极端高温对多年冻土斜坡稳定性的影响。为了验证模型的有效性，选择了青藏高原东部多年冻土区某一滑坡为研究对象，通过构建极限平衡模型和THM模型计算了其稳定性，并对比分析了模拟结果和现场观测数据的关系。研究结果表明，THM模型模拟结果与传统极限平衡方法计算结果相吻合，且数值模拟得到的滑移面位置、位移量级和最终形态与现场实测资料相一致；在夏季极端高温条件下，当多年冻土活动层融化至1.45 m时，斜坡将沿着融化锋面失稳，且滑移面基本平行于坡面。研究结果对寒区各类工程边坡塌陷和热融滑塌的过程认识具有一定的参考价值。

关键词

多年冻土 / 极限平衡模型 / 热水力耦合模型 / 斜坡稳定性