Un Nuevo Modelo de Acoplamiento Hidro-Mecánico Bimodal para Evaluar la Estabilidad de Pendientes No Saturadas Inducida por la Lluvia
Autores: Huang, Tzu-Hao; Yang, Ya-Sin; Yeh, Hsin-Fu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un Nuevo Modelo de Acoplamiento Hidro-Mecánico Bimodal para Evaluar la Estabilidad de Pendientes No Saturadas Inducida por la Lluvia
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Curva característica del agua en el suelo
Mecánica de suelos no saturados
Succión matricial
Coeficientes de permeabilidad
Tamaños de poros
Estabilidad de taludes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
La curva característica de retención de agua del suelo (SWCC) es una base clave en la mecánica de suelos no saturados que describe la relación entre la succión matricial y el contenido de agua, lo cual es crucial para estudios sobre el esfuerzo efectivo, los coeficientes de permeabilidad y otras propiedades del suelo. En entornos naturales, los suelos coluviales y residuales suelen exhibir una alta heterogeneidad de poros, y estudios previos han demostrado que la SWCC está estrechamente relacionada con la distribución de tamaños de poro. La SWCC de los suelos puede mostrar una distribución unimodal o bimodal, lo que lleva a diferentes comportamientos hidráulicos. Análisis pasados de estabilidad de pendientes no saturadas han utilizado el modelo de SWCC unimodal, pero esta suposición puede resultar en errores de evaluación, afectando la precisión de los análisis de infiltración y estabilidad de pendientes. Este estudio propone un novedoso modelo de acoplamiento hidro-mecánico bimodal para investigar la influencia de las representaciones bimodales de la SWCC en el comportamiento de infiltración inducido por la lluvia y la estabilidad de pendientes no saturadas. Al ajustar las SWCC unimodales y bimodales con datos experimentales, los resultados muestran que el modelo bimodal proporciona un mayor grado de ajuste y errores más pequeños, ofreciendo una descripción más precisa de la relación entre la succión matricial y la saturación efectiva, mejorando así la precisión de la evaluación de las propiedades hidráulicas del suelo. Además, el estudio estableció un modelo de pendiente hipotético y utilizó datos de campo de deslizamientos para simular el colapso de Babaoliao en el condado de Chiayi, Taiwán. Los resultados muestran que el modelo bimodal predice la inestabilidad de la pendiente de 1 a 3 horas antes que el modelo unimodal, con la tasa de cambio en el factor de seguridad siendo aproximadamente un 16.6% a un 25.1% más alta. Los resultados de la investigación indican la superioridad del modelo bimodal en suelos con estructuras de doble porosidad. El modelo bimodal puede mejorar la precisión y fiabilidad de las evaluaciones de estabilidad de pendientes.
Descripción
La curva característica de retención de agua del suelo (SWCC) es una base clave en la mecánica de suelos no saturados que describe la relación entre la succión matricial y el contenido de agua, lo cual es crucial para estudios sobre el esfuerzo efectivo, los coeficientes de permeabilidad y otras propiedades del suelo. En entornos naturales, los suelos coluviales y residuales suelen exhibir una alta heterogeneidad de poros, y estudios previos han demostrado que la SWCC está estrechamente relacionada con la distribución de tamaños de poro. La SWCC de los suelos puede mostrar una distribución unimodal o bimodal, lo que lleva a diferentes comportamientos hidráulicos. Análisis pasados de estabilidad de pendientes no saturadas han utilizado el modelo de SWCC unimodal, pero esta suposición puede resultar en errores de evaluación, afectando la precisión de los análisis de infiltración y estabilidad de pendientes. Este estudio propone un novedoso modelo de acoplamiento hidro-mecánico bimodal para investigar la influencia de las representaciones bimodales de la SWCC en el comportamiento de infiltración inducido por la lluvia y la estabilidad de pendientes no saturadas. Al ajustar las SWCC unimodales y bimodales con datos experimentales, los resultados muestran que el modelo bimodal proporciona un mayor grado de ajuste y errores más pequeños, ofreciendo una descripción más precisa de la relación entre la succión matricial y la saturación efectiva, mejorando así la precisión de la evaluación de las propiedades hidráulicas del suelo. Además, el estudio estableció un modelo de pendiente hipotético y utilizó datos de campo de deslizamientos para simular el colapso de Babaoliao en el condado de Chiayi, Taiwán. Los resultados muestran que el modelo bimodal predice la inestabilidad de la pendiente de 1 a 3 horas antes que el modelo unimodal, con la tasa de cambio en el factor de seguridad siendo aproximadamente un 16.6% a un 25.1% más alta. Los resultados de la investigación indican la superioridad del modelo bimodal en suelos con estructuras de doble porosidad. El modelo bimodal puede mejorar la precisión y fiabilidad de las evaluaciones de estabilidad de pendientes.