饱和黄土蠕动液化滑坡.doc

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1、饱和黄土蠕动液化导致的滑坡1.黄土滑坡概述在我国西北部，黄土分布范围广阔，黄土滑坡十分发育，上世纪以来，人类的工程活动急剧增多，使黄土滑坡发生的频率越来越高。近几年来，西北地区黄土滑坡灾害频频发生而且其频率呈现增加的趋势，黄土滑坡灾害且因其危害大、分布广成为近年工程地质研究热点问题。为有效减缓黄土滑坡灾害的风险，必须对黄土滑坡诱发因素及其形成机理进行相关的研究。黄土滑坡的诱发因素分为自然因素和人为因素两种。自然因素包括河流及沟谷侵蚀、地震、降雨及冻融、地下水活动及新构造活动等；人为因素则包括农业灌溉、地下开采、开挖与堆载、修建水库等。研究表明，降水和人类工程活动是最主要的诱发因素。对黄土滑坡灾

2、害的诱发因素及形成机理进行研究，并提出了具有一定可操作性的防治对策，对黄土滑坡的预报治理工作具有积极的理论和现实意义。黄土滑坡形成可分成3个过程：第1阶段:蠕变阶段。滑坡土体在重力作用下产生破坏，从而开始缓慢的累进性变形，逐渐形成破坏蠕变区。第2阶段:裂变阶段。由于破坏区的不均匀沉降和侧向蠕滑，导致蠕变区上部土体向临空方向倾转(多呈鼓丘状)。从而引起岸坡后缘拉裂缝的产生，上部土体强度因而降低，导致岸坡应力重新分布，增大了坡角处土体所受剪应力，于是滑移、蠕动变形进一步发展，并反过来促进了拉裂缝的加宽与向下延伸。第3阶段:剪断滑动阶段。经过上部作用的反复循环，蠕变区、拉裂区不断发展，应力逐渐向坡体

3、中部集中。在降雨入渗等诱发因素的作用下，坡体中部土体抗剪强度显著降低，锁固段逐渐被剪断，直至形成贯通性的剪断面，造成岸坡的突然下滑。2.饱和黄土蠕动液化导致的滑坡2.1黄土滑坡的过程6一般在降水集中的黄土地区，地表水易于入渗，降水入渗表层及裂隙内形成饱和带，由于饱和黄土蠕、滑动液化导致滑坡形成，一般要经历一系列的过程，如下面图1所示。降水沿黄土垂直节理入渗，在隔水层(泥岩或古土壤层)以上形成饱和带，在地下水及外动力作用下滑面逐渐形成。由于滑面的形成和饱水层的长期滞留，使黄土的粘聚力、内摩擦角值降低，从而也降低了土的抗剪强度:值，其结果使斜坡在重力作用下产生蠕动变形。饱和土层在外动力作用之前，土

4、骨架没有产生滑移，外界重力全部由土骨架来承当，一旦蠕动所产生的剪切力作用，土颗粒就会产生滑移，改变排列状态，产生孔隙水压力，导致有效应力降低，产生轻微液化，轻微液化的结果加速了滑坡体变形的发展产生滑动，最后滑坡终止。滑面逐渐形成饱和土层形成滑体蠕动降水（蠕动液化）轻微风化终止滑体滑动加速图1黄土滑坡的过程2.2饱和蠕动液化黄土滑坡的机理在滑坡现场调查中发现，位于第四系红色粘土层或第三系红色(或灰绿色)泥岩以上的黄土状粉砂土和马兰黄土(以轻亚粘土为主)多为松散饱和并处于难以排水的环境之中，所以黄土状粉砂土(粘聚力几乎为零)的抗剪强度表示为:式中的τ值为破坏面上的剪切力，α为破坏面上总压应力，u为

5、孔隙水压力，σc为有效应力，φ为内摩擦角。由于黄土状粉砂土比较松散，受到滑坡体蠕动剪切力的作用，土的骨架必然遭到破坏，产生变形。又由于黄土状粉砂土饱和而孔隙水又不能排出，6部分围压转嫁于孔隙水产生孔隙水压力。这时土体承受有效应力a。降低，孔隙水压力等于围压，土体抗剪强度为零。这时黄土状粉砂土不能承受任何剪应力，与水混合成液化产物。马兰黄土的抗剪强度可表示为：粘聚力较弱的马兰黄土在滑坡体蠕动作用下，有效应力可能在某一些时段内并未完全消失，粘聚力不为零。所以抗剪强度并不完全消失，变形不会无限增长，这时的液化只是部分液化或液化程度不深。我们也可以从另一个角度即土体结构内部强度的变化来分析液化的机理。

6、这一问题是基于孔隙水压力改变的定量分析。事实上，饱和黄土液化过程就是孔隙水压力发生、发展和消亡的过程。所以研究滑体蠕动液化的机理就是定量研究孔隙水压力的变化过程。小一中雨对黄土斜坡的变形影响较小，本研究仅讨论暴雨和灌溉对黄土斜坡的影响。根据雨水下渗过程及黄土斜坡坡面特征，暴雨和灌溉对黄土斜坡的影响途径可概括为以下几个方面：(1)抬高坡体内地下水位；(2)增大坡体重量:由于黄土具有高孔隙性和吸水性，雨水在径流过程中会产生不同程度的入渗，渗透水在增加坡体土含水量的同时，土体重度增加，因此造成坡体重量的增加；(3)改变了坡体内静、动水压力，在滑带处产生浮拖力，改变了坡体的稳定性。(4)由于暴雨和灌溉

7、使黄土的抗剪强度降低，特别是滑带土抗剪强度的降低，极大的影响了斜坡的稳定性。当黄土浸水处于饱和状态时(未湿陷前)，饱和度一般为80%一90%，6通常低于砂土的饱和度。中、小孔隙中充满了水，大孔隙中部分充水，而微孔隙中基本未充水，颗粒连接点间的结合力被削弱，在一定强度的荷载作用下，开始表现为弹性孔压，随着支架孔隙结构的崩溃、粉粒物质散离，落向这些孔隙中，在此过程中，一方面孔隙体积减少，孔隙水来不及排