压实黄土淤地坝“陡坎”冲蚀特性研究

近年来短时强降雨导致我国黄土高原地区淤地坝水毁灾害频发，鉴于该领域研究基础薄弱，不同因素影响下压实黄土冲蚀特性和“陡坎”冲蚀机制尚不明晰。开展黄土材料微观孔隙结构的定性和定量测试，以及14组压实黄土“陡坎”冲蚀水槽试验，重点研究初始含水率和压实度对“陡坎”冲蚀过程的影响，揭示压实黄土微观孔隙结构对“陡坎”冲蚀模式和冲蚀速率的影响机制。试验结果表明：压实黄土持水状态是影响“陡坎”冲蚀模式和冲蚀速率的重要因素，水分子通过影响黄土的微观孔隙结构进而改变土体的宏观冲蚀规律；土体在低含水率状态下，“陡坎”以层状冲蚀为主，由基质吸力提供的“假黏聚力”对冲蚀速率影响较小；随着土体含水率提高，“陡坎”冲蚀模式发生转变，以间歇性块体失稳的形式向上游溯源冲蚀；压实度的改变不影响“陡坎”冲蚀模式，而是通过调整颗粒骨架、颗粒接触面积影响“陡坎”冲蚀速率，其量值提高能够显著增强黄土的抗冲蚀能力。研究成果可为压实性黄土淤地坝溃坝机制研究及灾害预测提供理论支撑。