考虑临界体积含水率作用的无黏性边坡模型试验_段荣丰.pdf

DOI:10.13379/j.issn.1003-8825.202206079开放科学（资源服务）标识码（OSID）考虑临界体积含水率作用的无黏性边坡模型试验段荣丰（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，广东深圳518000）摘要：针对路基边坡失稳进行分析，研究改进无黏性边坡模型试验，在恒定降雨强度下，边坡体积含水率随时间变化，将初始恒定体积含水率定义为临界体积含水率 iqs；通过图像处理技术，对不同土层厚度下边坡内部任意位置处的体积含水率与边坡位移之间关系进行分析。试验监测不同深度下的水分分布，对垂直方向的降雨渗透行为进行评估；在超过初始的 iqs后，体积含水率的增加会导致地下水位线的上升，从而诱发边坡变形，随即产生位移，iqs 可作为预测坡趾失稳指标；在边坡中上部范围内，当未超过 iqs 但土体内部已经形成饱和带时，边坡也会发生小部分位移。关键词：无黏性边坡；体积含水率；模型试验；边坡位移；饱和带中图分类号：TU45文献标志码：A文章编号：1003 8825(2023)03 0083 06 0 引言雨季极易发生特大滑坡，往往造成巨大的灾害损失和人员伤亡。研究边坡灾害的发生发展机理，减少滑坡造成的人员伤亡和经济损失，具有十分重要的意义。目前，发生特大暴雨时主要通过降雨时间和总降雨量对山区高速公路通行及住宅区进行预警，但警报发出后，常常在一定时段内并不发生灾害，却在解除预警一段时间后发生灾害，这对相关工作展开极为不利。预测地表塌陷的地质灾害，除了要考虑降雨量外，还要考虑雨水渗入到边坡土体内以及诱发边坡变形等因素1-3。许多学者研究和预测因降雨引起的地表塌陷土质灾害。陈锐志、Uchimura T、Osanai N、Moriwaki H、Uchimura T、侯林等4-9通过捕捉边坡剪切变形引起的应变来预测土体的崩塌时间、评估土体稳定性。邢月龙、赵明华、袁海梁、林渝、张忠传、宋宝宏等10-15根据降雨渗入边坡导致土体间吸力减小、孔隙水压力增大及两者因素结合，预测地表塌陷。LIU Z Q、郭鑫等16-17根据地下水位与地表位移的关系来预测崩塌发生的时间。朱岳明等18通过饱和-非饱和渗入边坡内的流量，分析土壤的含水率和计算边坡稳定性，进行地表崩塌预测和风险评估。先前的模型试验主要存在的不足为：部分试验采用均质土，野外往往是多重土组合作用；模型试验缺乏图像监测，不能还原粒子运动轨迹；试验因传感器监测数有限，缺乏多参数综合分析预测。从公路管理角度，如果监测到因降雨导致边坡微小变形，需立即进行封路，从召集人员到完成封路需花费数小时，而边坡裂隙扩展、位移积累往往非常迅速，易耽误救援。为进一步提升公路管理安全性与合理性，除了根据土体渗透系数和孔隙水压力发生来预测地表坍塌时间和安全系数外，还要对预测边坡变形和发生渗流失稳可能性进行研究。本文针对路基边坡失稳进行分析，通过圆柱试验测得稳定降雨条件下试样土的初始临界含水率；进行室内边坡模型试验，改进先前试验中传感器数量不足、监测区域有限的缺陷，进行多分布层、多传感器监测；根据监测数据推测浸润线的迁移过程，探讨临界体积含水率与滑坡发生的关系。1 初始临界体积含水率测定边坡模型试验研究通过模拟降雨试验测定初始临界体积含水率。Wang F W 等19通过圆柱试验，测试无黏性砂土在降雨条件下的入渗规律，发现在地下水位上升前，边坡含水率会恒定在某个值，该值小于饱和体积含水率，在地下水位上升后，边坡含水率再次上升直至饱和。因此初始临界体积含水率对研究边坡失稳、预测滑坡的重要性显著。1.1 试验方法圆柱试验以花岗岩风化土为试验材料。土体最 收稿日期：2022 10 08作者简介：段荣丰（1980），男，湖北黄梅人。高级工程师，主要从事道路与桥梁设计工作。E-mail：。段荣丰：考虑临界体积含水率作用的无黏性边坡模型试验 83 小密度 1.696 g/cm3，最大密度 2.055 g/cm3，孔隙比 0.6，渗透系数 1.91103 m/s，颗粒比重 2.714，风化土黏聚力为零，内摩擦角约 32。初始含水率2.5%，在持续降雨条件下，土体含水率显著上升而产生附着黏聚力，但在趋于饱和状态时黏聚力降为零，土颗粒容重 从 14 kN/m3上升到饱和的18 kN/m3。样品粒径曲线，见图 1。020406080100质量百分比/%0.001 0.010.1110100粒径/mm图1样品粒径曲线 采用 EC-5 土壤湿度计(十边形，测量精度3.0%)测定土壤体积含水率，使用前需校准，A、B 点埋深分别为 250、350 mm。圆柱试验条件及土壤湿度计分布，见图 2。将含水率 2.5%试样装入直径 150 mm、高 500 mm 的圆柱形管中压实，制备孔隙比 0.6 的土层柱。土柱边界条件为：上表面吸收水分，具有透水性；侧表面通过丙烯酸板密封使其不透水，抑制土壤孔隙水压力产生，确定土体形成饱和带，试验设置 72 个直径 2 mm 的空气孔；底部不透水，当水位上升时，可从孔洞处确认是否有漏水。AB150土壤湿度计丙烯管气孔100100450500图2圆柱试验条件及土壤湿度计分布（单位：mm）由土壤湿度计校准式（1）、式（2），可得实测电压值(x)与理论体积含水率(y)在 A、B 两点的关系，对圆柱模型试验的实测值进行校正。每隔 1 分钟测量一次，降雨强度设置为 30 mm/h，润湿面到达底部后饱和带形成，水位上升，各点体积含水率保持平衡。yA=0.0013xA0.32（1）yB=0.0013xB0.41（2）开始降雨 140 分钟后，A 点的体积含水率开始上升，230 分钟时暂达 0.26 的平衡状态，在 360 分钟后再次缓慢上升。B 点的体积含水率在开始降雨 200 分钟后开始上升，约 240 分钟达 0.26 的平衡状态，后在 320 分钟后再次上升。1.2 试验结果分析A 点的体积含水率在开始降雨约 230 分钟由于渗水导致渗透面下降而达到临界状态，10 分钟后B 点的体积含水率达到初始临界体积含水率。渗透面到达圆柱底部后，形成饱和带，由于饱和毛细带及 B 点、A 点地下水位的影响，体积含水率在约320 分钟和 360 分钟上升，再次增加。因此，将0.26 作为初始临界体积含水率 iqs，体积含水率是由于边坡上方的土体浸润而暂时稳定，以此作为相同物理条件下模型边坡试验的指标。2 基于临界的边坡渗透变形模型试验 2.1 试验方法为研究降雨引起的边坡内水分渗透的现象，采用宽 300 mm、长 1000 mm、高 700 mm 的模型，底部、背面及面向边坡的左侧使用钢板，为观察边坡位移，面向边坡的右侧使用 PET 板，土层厚度300 mm，坡度 35。试验边界条件：表土层和基底层间设置一层黏性土防水层作为人工滑动面，底部设置钢板隔水层，左侧面不透水，PET 板设有 5 个直径为 2 mm 的气孔，以此确认饱和带形成。为使边坡内的孔隙比为 0.6，每 100 mm 的水平层采用木制衬垫固定。在 A 点E 点位置安装了土壤湿度计，见图 3。隔水层基层土体700100 100 1004001000429571气孔土壤湿度计测线2测线312345A200250BCDE测线1图3气孔与土壤湿度传感器分布（单位：mm）土层交界处会形成饱和带，因此测点集中设置到边坡中部；在测线 2、3 的 100 mm和 200 mm 深度处分别设置测点（BCDE），探究沿深度方向体积含水率的变化。本文改进图像传感技术进行边坡位移测量的方法20-21，在 100 mm 深度处每个土壤湿度计位置，每点沿深度方向设置 3 个 10 mm10 mm 网格（简称模板）。边坡模型试验装置剖面，见图 4。路基工程 84 Subgrade Engineering2023 年第 3 期（总第 228 期）隔水层基层土体4295711000100 100100400700测线2测线312345ET1-1T1-2T1-3T2-1T2-2T2-3T3-1T3-2T3-3测线1ABCD图4边坡模型试验装置剖面（单位：mm）在 180 mm/h 及以下的降雨条件，测量精度0.1 mm，位移测量以土层侧面的二维运动为参考，通过 PET 板测定。研究中控制降雨量，使降雨第 15 次时不超过 iqs，进行了约 9 天降雨试验，在降雨第 6 次时，通过持续降雨测量体积含水率与地表直至坍塌时位移的关系。但在第 1 次降雨期间，由于测量困难，无法获得体积含水率和位移的数据，因此，将第 1 次降雨完成的时间设定为试验开始时间。研究发现：只有在超过 iqs的情况下才发生位移。2.2 试验结果分析试验降雨强度保持在 30 mm/h。饱和带附近土块发生位移，坍塌时间约在试验开始后 235 小时（14100 分钟）。降雨期间各测点的体积含水率与位移的关系，见图 5。试验得到 iqs约 26%。A 点：第 25 次降雨期间，土壤湿度计 AE 的示数低于 iqs时持续进行降雨，观察到 T1-1T1-3出现微小变形，但不是每个点都监测到位移。第6 次的降雨中，超过 iqs后继续进行降雨，发现所有监测点都发生了位移。0510152025303540体积含水率/%1012345位移/mm288057608640 11520 14400初始临界体积含水率初始临界体积含水率初始临界体积含水率AT1-1T1-2T1-3降雨2 5 mm降雨3 10 mm降雨4 20 mm降雨5 5 mm降雨6 265 mm降雨2降雨3降雨4降雨5降雨6监测时间/min a A点降雨2降雨3降雨4降雨5降雨6降雨2降雨3降雨4降雨5降雨60510152025303540体积含水率/%1012345位移/mm288057608640 11520 14400监测时间/min b B、C点T2-2T2-3T2-1BC0510152025303540体积含水率/%1012345位移/mm288057608640 11520 14400监测时间/minT3-1T3-2T3-3DE c D、E点图5降雨期间各测点的体积含水率与位移的关系 B、C 点：在第 25 次降雨期，由于降雨的持续发生，体积含水率显著升高，但监测点未发现位移；特别是在降雨 5 时，体积含水率短时间内超过了初始临界状态，但试验中停止降雨后，含水率骤降且未发生位移；而在第 6 次持续降雨条件下，B 点和 C 点的体积含水率迅速提高，由此产生了显著的位移。D、E 点：在第 2 至 5 降雨期间，含水率上升但未发生位移。然而，在第 6 次持续降雨中，E 点的体积含水率超过 iqs时发生位移，但D 点处却没有发生相同的位移现象。本文重点考虑第 6 次持续降雨的时间段发生的位移现象。各测线各深度体积含水率和位移随时间的变化，见图 6。为阐明位移的进展过程，研究展示每个测线的位移量。位移随时间变化，见图 7。A 点在约 50 分钟时体积含水率超过了初始临界状态，且上升速率有所降低。之后虽然体积含水率再次上升，但从 105 分钟后逐渐下降，在约140 分钟左右呈稳定状态。在 105140 分钟内A 点周围形成了饱和带（即充满空气形成的饱和带）。另一方面，约 120 分钟时边坡上测点位移呈现向上运动趋势，在 130 分钟时又稍微下降，测点位移发生在其体积含水率超过 iqs时。在 130 分钟后T1-1 位移大于T1-3 位移，边坡向下发生剪切变形。C 点体积含水率在 50 分钟开始变化并在 60 分钟时超过 iqs，在 105 分钟后出现稳定状态。B 点体积含水率在 110 分钟时超过 iqs，并在 180 分钟到达稳定状态。开始降雨后 102 分钟和 150 分钟时停止降雨，止水后，A 点和 C 点附近形成饱和带，饱和带逐渐上升，因此 B 点体积含水率上升。另外，在约 120 分钟 B 点附近开始产生位移，变形仅在超过初始临界状态 10 分钟后发生。T2-1 位移大于 T2-3 位移，边坡向下发生剪切变形。T3-1 和 T3-3 点的位移发生在约 120 分钟，D 点附近观测点发生位移是在其超过 iqs之前。位移量的差不大，为刚性移动。E 点的体积含水率也是分三个阶段上升，其体积含水率在 185 分钟后呈稳定状态，推测相同高度水平方向饱和带的时间为 5 分钟左右。段荣丰：考虑临界体积含水率作用的无黏性边坡模型试验 85 12050105140100200300400500600051015202530354012345位移/mm01时间/min体积含水率/%AT1-1T1-2T1-3 a 测线112010518060102110150100200300400500600051015202530354012345位移/mm01时间/min体积含水率/%T2-1T2-2T2-3BC b 测线212050445185102150160345100200300400500600051015202530354012345位移/mm01时间/min体积含水率/%T3-1T3-2T3-3DE110 c 测线350图6体积含水率和位移随时间的变化曲线 0.51.01.5位移/mm深度/mm7282920501001502150501001502150501001502151.02.03.0位移/mm深度/mm728292时间/min时间/min时间/min1.02.03.0位移/mm深度/mm728292T1-1T1-3T2-1T2-3T3-1T3-3 a 测线1 b 测线2 c 测线3图7位移随时间的变化 每个测点超过 iqs的时间、位移发生时间及饱和带形成时间，见表 1。通过模拟降雨第 25 次的试验过程，验证了当体积含水率低于初 iqs时，边坡土体不产生位移。通过第 6 次持续降雨的试验，可以得出除 D 点外，在低于 iqs的条件下测点都没有发生位移，但在D 点位移发生在超过iqs之前。表1试验结果min测点位置超过初始临界体积含水率时间a位移发生时间b饱和带形成时间c间隔b-aA测线15012010514070B测线2上部11012018010C测线2下部6012010560D测线3上部345120225E测线3下部1151201855 2.3 试验总结试验过程中监测坡体的破坏，见图 8。第 6 次持续降雨的试验结果在每个测点达到初始临界时间、位移开始时间和达到饱和带的时间，见图 9。滑移线是依据边坡前部土体崩塌所拍摄的滑坡照片估算而得。每个测点在该时刻所表现出的超过初始临界状态和饱和带情况，见图 10。随着时间的增加，饱和带的产生从边坡边缘逐渐上升。另一方面，在 530 分钟的崩塌时间点，D 点的体积含水率超过初始临界状态，然而气孔 5 没有水浸出，可以推断边坡崩塌发生在饱和带附近，并在 185 分钟后，饱和带不会发生较大变化。a 俯视 b 正视图8模型边坡失稳监测 4295711000700400100 100 10072 气孔1饱和红 初始准饱和达到时间 分 绿 位移开始时间 分 蓝 饱和带时间 分 150 气孔4饱和1234550120120110120120345120ABCDE53088 气孔2饱和185 E饱和180 B饱和105140 A、C饱和102 气孔3饱和图9饱和带形成的时间分布（单位：mm）随着时间的推移，A 点、B 点、D 点均在 120130 分钟左右开始位移。边坡上的 A 点在 120130 分钟发生轻微的向上位移，这是由于该时段与形成饱和带的时段重合，由于饱和带上升的影响而使 A 点发生位移。在 A 点和 B 点，边坡的变形是在超过初始临界状态之后开始的，但在 D 点，变路基工程 86 Subgrade Engineering2023 年第 3 期（总第 228 期）形是在超过初始临界之前开始的，且变形与 A、B 点剪切变形并不相同，而是在像自由落体一样沿着边坡向下移动。研究认为，是因为 A、B 点的土体变形引起了 D 点发生了不同的形态的变形。4295711000100400100100700超过初始准饱和区域饱和带12345ACBED a 105分钟4295711000100100400100700超过初始准饱和区域饱和带12354ACDEB b 150分钟100100400100700超过初始准饱和区域饱和带429571100012345ACBED c 185分钟图10超过初始临界区域及饱和带示意（单位：mm）A、C 点以及 B、E 点的饱和带到达时间彼此接近，并且 A、C 两点的体积含水率比 B、E 两点先超过初始临界状态。出现此现象，是因为在第6 次持续降雨开始后的早期阶段，由于土体表面的渗透，在土层底部基本先形成了饱和带，即形成了一个朝向其正上方 A 点和 C 点的毛细水带。气孔1 和气孔 2 分别在 72 分钟和 88 分钟时有水渗出，但通过对相机拍片的观察，可以得到至少在 64 分钟时气孔 1 和气孔 2 附近就有水渗出的现象，出现此现象原因是 第 6 次持续降雨开始时，边坡内的水分受到降雨 5 的影响而分布不均匀，特别是受到饱和带不透水层（水边部分）的影响，导致试验会出现偏差。因此，大约在 50 分钟左右，由于饱和毛细水带的形成，相比 B、E 两点，A 点和 C 点的饱和带到达时间更快。综上研究：边坡的破坏往往基于浅层破坏，即从坡趾处不断向上蔓延。而浅层破坏发生在饱和带形成后，底部的饱和造成抗剪强度的快速折减，而抗剪强度的折减导致了位移的积累。因此，iqs以及饱和带的形成均可作为边坡失稳的预警指标。3 结语通过改进公路边坡模型试验，对不同深度的土层进行监测，并结合图像处理技术进行位移分析。（1）改进的试验可以很好地监测水分分布、地下水位线迁移及边坡变形。控制水分小于初始临界体积含水率，反复进行 4 次降雨试验，在此期间边坡的监测点均未发生位移，在超过初始的临界体积含水率 iqs之后，体积含水率的增加会导致地下水位线的上升，从而诱发边坡变形，随即产生位移，iqs可作为预测坡趾失稳指标。（2）当体积含水率超过 iqs时，位移发生在坡趾附近。而在边坡中部，尽管含水率仍低于iqs，但土体内部已经形成饱和带时，边坡也会发生小部分位移。因此，既要考虑地下水水位上升引起的坡脚附近的剪切变形行为，又要考虑坡脚上部的块体式土体运动。（3）诸如风化土、砂土等无黏性边坡常常发生浅层破坏，因此，监测时可将传感器大量布置于坡趾处。含水率演化规律、临界含水率及降雨条件可作为边坡失稳的预警指标；监测到的饱和带及位移关系等均可作为边坡失稳程度的预测。参考文献(References)：1 何秀凤,李浩,何敏,等.基于 InSAR/GPS 集成的大尺度形变灾害监测研究R.南京:河海大学,2012.HE X F,LI H,HE M,et al.Research on large-scale deformation hazardmonitoring based on InSAR/GPS integrationR.Nanjing:HohaiUniversity,2012.2 Casagli N,Catani F,Del Ventisette C,et al.Monitoring,prediction,andearly warning using ground-based radar interferometry J.Landslides,2010,7（3）:291 301.DOI:10.1007/s10346-010-0215-y.3 于军,李振洪,武健强.InSAR/GPS 集成技术在常州-无锡地面沉降监测中的应用研究 J.自然科学进展,2009,19（11）:1267 1271.DOI:10.3321/j.issn:1002-008X.2009.11.016.YU J,LI Z H,WU J Q.Application of InSAR/GPS integrated technologyin ground settlement monitoring in Changzhou-Wuxi J.Progress inNatural Science,2009,19（11）:1267 1271.DOI:10.3321/j.issn:1002-008X.2009.11.016.4 陈锐志,王磊,李德仁,等.导航与遥感技术融合综述 J.测绘学报,2019,48（12）:1507 1522.CHEN R Z,WANG L,LI D R,et al.A survey on the fusion of thenavigation and the remote sensing techniques J.Acta Geodaetica etCartographica Sinica,2019,48（12）:1507 1522.5 Uchimura T,Towhata I,WANG L,et al.Precaution and early warning ofsurface failure of slopes using tilt sensors J.Soils and Foundations,2015,55（5）:1086 1099.DOI:10.1016/j.sandf.2015.09.010.6 Osanai N,Shimizu T,Kuramoto K,et al.Japanese early-warning fordebris flows and slope failures using rainfall indices with Radial BasisFunction Network J.Landslides,2010,7（3）:325 338.DOI:10.1007/s10346-010-0229-5.7 Moriwaki H,Inokuchi T,Hattanji T,et al.Failure processes in a full-scalelandslide experiment using a rainfall simulator J.Landslides,2004,1（4）:277 288.DOI:10.1007/s10346-004-0034-0.8 Uchimura T,Towhata I,Anh T T L,et al.Simple monitoring method for段荣丰：考虑临界体积含水率作用的无黏性边坡模型试验 87 precaution of landslides watching tilting and water contents on slopessurface J.Landslides,2010,7（3）:351 357.DOI:10.1007/s10346-009-0178-z.9 侯林.基于 GNSS 监测系统的露天矿失稳边坡临滑预报 J.中国煤炭,2019,45（1）:78 82.DOI:10.3969/j.issn.1006-530X.2019.01.014.HOU L.Critical sliding prediction of open-pit mine unstable slope basedon CNSS monitor system J.China Coal,2019,45（1）:78 82.DOI:10.3969/j.issn.1006-530X.2019.01.014.10 邢月龙,王磊,陶蕾.降雨对边坡的稳定性影响 J.冶金管理,2021（5）:88,100.XING Y L,WANG L,TAO L.The influence of rainfall on the stabilityof slopes J.China Steel Focus,2021（5）:88,100.11 赵明华,刘建华,陈炳初,等.边坡变形及失稳的变权重组合预测模型 J.岩土力学,2007,28（增刊 1）:553 557.ZHAO M H,LIU J H,CHEN B C,et al.Variable-weight combinationforecasting model of slope deformation and instability J.Rock and SoilMechanics,2007,28（S1）:553 557.12 袁海梁,马飞飞,董斌,等.不同降雨强度条件下的边坡稳定性分析 J.交通节能与环保,2021,17（1）:95 99.DOI:10.3969/j.issn.1673-6478.2021.01.024.YUAN H L,MA F F,DONG B,et al.Slope stability analysis underdifferent rainfall intensity J.Transport Energy Conservation&Environmental Protection,2021,17（1）:95 99.DOI:10.3969/j.issn.1673-6478.2021.01.024.13 林渝,黄雪浪.降雨条件下边坡入渗过程气阻效应研究 J.四川建材,2021,47（2）:65 67.LIN Y,HUANG X L.Study on air resistance effect of infiltrationprocess of slope under rainfall conditions J.Sichuan BuildingMaterials,2021,47（2）:65 67.14 张忠传,何宇翔,杨溢,等.降雨入渗及地震作用下边坡稳定性研究 J.有色金属工程,2020,10（12）:122 127.DOI:10.3969/j.issn.2095-1744.2020.12.017.ZHANG Z.C,HE Y X,YANG Y,et al.Study on slope stability underrainfall infiltration and earthquake J.Nonferrous Metals Engineering,2020,10（12）:122 127.DOI:10.3969/j.issn.2095-1744.2020.12.017.15 宋宝宏.基于位移反分析法的边坡失稳计算 J.特种结构,2020,37（2）:46 50.SONG B H.Analysis of slope stability based on displacement inversionmethod J.Special Structures,2020,37（2）:46 50.16 LIU Z Q,GUO D,Lacasse S,et al.Algorithms for intelligent predictionof landslide displacements J.Journal of Zhejiang University-SCIENCEA(Applied Physics&Engineering),2020,21（6）:412 429.17 郭鑫,李志勇.路堑边坡降雨入渗对路基渗沟渗流量影响分析 J.湖南交通科技,2016,42（3）:1 5.DOI:10.3969/j.issn.1008-844X.2016.03.001.GUO X,LI Z Y.Analysis of the effect of rainfall infiltration on theseepage volume of roadbed seepage trench in road graben slope J.Hunan Communication Science and Technology,2016,42（3）:1 5.DOI:10.3969/j.issn.1008-844X.2016.03.001.18 朱岳明,龚道勇,罗平平.三维饱和-非饱和降雨入渗渗流场分析 J.水利学报,2003（12）:66 70,75.ZHU Y M,GONG D Y,LUO P P.Analysis of 3D saturated-unsaturatedraining infiltration seepage J.Journal of Hydraulic Engineering,2003（12）:66 70,75.19 WANG F W,DAI Z L,Takahashi I,et al.Soil moisture response towater infiltration in a 1-D slope soil column model J.EngineeringGeology,2020,267:105482.DOI:10.1016/j.enggeo.2020.105482.20 Fukuda,FENG M,Narita Y,et al.Vision-based displacement sensor formonitoring dynamic response using robust object search algorithm J.IEEE Sensors Journal,2013,13（12）:4725 4732.DOI:10.1109/JSEN.2013.2273309.21 罗仁立,刘学增.基于数字照相技术的边坡变形自动化监测技术研究 J.石家庄铁道大学学报(自然科学版),2011,24（3）:69 74,105.LUO R L,LIU X Z.A study of the application of digital photo-grammetry in slope deformation monitoring J.Journal of ShijiazhuangTiedao University(Natural Science),2011,24（3）:69 74,105.ExperimentofaCohesionlessSlopeModelConsideringtheEffectofCriticalVolumeWaterContentDUAN Rongfeng（Southwest Municipal Engineering Design&Research Institute of China,Shenzhen 518000,Guangdong,China）Abstract:The instability of subgerade slope is analyzed,and the model test of cohesionless slope is studied.Thechange of the volume water content of the slope varied with time under constant rainfall intensity.The initialconstant volumetric moisture content is defined as critical volumetric moisture content iqs.The relationshipbetween the volume water content and the slope displacement at any position inside the slope under different soillayer thicknesses is analyzed by image processing technology.The test can monitor the moisture distribution atdifferent depths,and evaluate the rainfall infiltration behavior in the vertical direction.After exceeding the initialcritical iqs,the increase of the volumetric water content will lead to the rise of the groundwater table,which willinduce slope deformation and then generate displacement,so iqs can be used as an indicator for predicting slopetoe instability.In the middle and upper range of the slope,when the iqs is not exceeded,but the saturation zonehas been formed inside the soil,the slope will also have a small displacement.Keywords:cohesionless slope；volumetric water content；model test；slope displacement；saturation zone路基工程 88 Subgrade Engineering2023 年第 3 期（总第 228 期）