典型人類工程活動(dòng)誘發(fā)黃土滑坡災(zāi)害特征與致災(zāi)機(jī)理

（1.長(zhǎng)安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710054；2.西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，陜西西安710054；3.西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西西安710054；4.許昌學(xué)院土木工程學(xué)院，河南許昌461000）

（1.長(zhǎng)安大學(xué)西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710054；2.西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，陜西西安710054；3.西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西西安710054；4.許昌學(xué)院土木工程學(xué)院，河南許昌461000）

為了揭示人類工程活動(dòng)誘發(fā)的黃土滑坡成災(zāi)機(jī)理，基于典型工程活動(dòng)觸發(fā)黃土滑坡案例分析，采用野外調(diào)查、物理模型試驗(yàn)和應(yīng)力路徑試驗(yàn)等方法，分析了堆載觸發(fā)黃土滑坡剪切帶形成過程、卸載觸發(fā)黃土滑坡演化模式和灌溉誘發(fā)黃土滑坡的成災(zāi)過程.研究結(jié)果表明：堆載和卸載觸發(fā)的黃土滑坡，垂直節(jié)理易演化成裂縫帶，剪應(yīng)力作用下剪切蠕變帶逐漸由坡腳向坡體內(nèi)部擴(kuò)展，直至發(fā)展成貫通的剪切帶，坡體整體變形破壞，堆載觸發(fā)黃土滑坡具有典型淺層、深層雙滑帶特征；灌溉誘發(fā)黃土滑坡主要發(fā)育在黃土塬邊，長(zhǎng)期農(nóng)田灌溉導(dǎo)致地下水抬升，坡體內(nèi)形成飽和帶，重力荷載作用下發(fā)生蠕動(dòng)剪切破壞，滑坡開始啟動(dòng)，大規(guī)模的快速覆蓋加載導(dǎo)致坡體前部淺層黃土液化，最終觸發(fā)黃土泥流遠(yuǎn)程滑坡.

工程活動(dòng)；黃土滑坡；堆載；卸載；灌溉；成災(zāi)機(jī)理

黃土地區(qū)是我國(guó)滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁的地區(qū)之一.據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在陜北地區(qū)發(fā)育有超過23 000個(gè)黃土崩塌，超過16 600個(gè)黃土滑坡，密度超過10個(gè)/km2［1］；在甘肅省隴東和隴西，共發(fā)生超過26 000個(gè)黃土崩塌，超過15 000個(gè)黃土滑坡，密度超過12個(gè)/km2［3-4］.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)三分之二的災(zāi)難性滑坡是由采礦、修路、灌溉等人類工程活動(dòng)引起的.黃土崩塌滑坡常造成群死群傷和重大財(cái)產(chǎn)損失并影響社會(huì)安全穩(wěn)定，如1983年3月7日甘肅省東鄉(xiāng)縣灑勒山高速黃土滑坡，在不到30 s的時(shí)間，3 100萬(wàn)m3的滑體摧毀3座村莊，死亡237人，成為上世紀(jì)80年代我國(guó)最嚴(yán)重的災(zāi)難性黃土滑坡［3］.1983年灑勒山滑坡之后，我國(guó)掀起了一股黃土滑坡研究的熱潮，大量的研究成果相繼問世［3，6-8］.在滑坡的成因機(jī)理、成災(zāi)模式和風(fēng)險(xiǎn)防控等方面開展了大量的研究［2-5，9-16］.同時(shí)針對(duì)黃土滑坡的特殊性，開展了黃土的水敏性、濕陷性、結(jié)構(gòu)性等方面的研究［17-27］.黃土的結(jié)構(gòu)性、水敏性等特性，決定了黃土災(zāi)害的孕災(zāi)機(jī)制、成災(zāi)模式、成因機(jī)理、演化過程、鏈生規(guī)律等明顯有別于其他地區(qū)和其他巖土體中的災(zāi)害［28］.有關(guān)加載蠕變致災(zāi)機(jī)理，學(xué)者們對(duì)不同特殊土體開展了大量的蠕變?cè)囼?yàn)研究，針對(duì)各種巖體、軟土和其它巖土體，提出了經(jīng)驗(yàn)蠕變模型，如Singh-Mitchell模型、Mesri模型等.一些學(xué)者從試驗(yàn)和力學(xué)分析的角度對(duì)黃土滑坡進(jìn)行了研究，提出了灌溉誘發(fā)黃土蠕、滑動(dòng)液化機(jī)理.水在邊坡裂隙中如何運(yùn)動(dòng)，優(yōu)勢(shì)滲流過程中水-土的耦合作用是否促成黃土軟化和潛蝕并向?yàn)?zāi)害演化等細(xì)微觀過程依然處于人們的視線之外［29-30］.

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)工程性滑坡的研究主要在一些水利工程、鐵路工程和公路工程等國(guó)家大型工程建設(shè)中展開.在人類活動(dòng)影響下，工程性黃土滑坡的研究成果還較少.由于黃土獨(dú)特的力學(xué)特征，加上黃土地區(qū)山地多、平地少，工程活動(dòng)對(duì)坡體的擾動(dòng)更加劇烈.本文通過大量的野外調(diào)查、物理模型試驗(yàn)和應(yīng)力路徑試驗(yàn)，對(duì)不同人類活動(dòng)導(dǎo)致的黃土滑坡災(zāi)害形成機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)典型滑坡特征進(jìn)行分析，為黃土滑坡防控提供參考.

1 典型工程型黃土滑坡

1.1 吳起馬連城滑坡——工程堆載型滑坡

該滑坡體位于延安市吳起縣薛岔鄉(xiāng)馬連城村，距離吳起縣縣城約35 km.2008年8月31日，長(zhǎng)慶油田吳起作業(yè)區(qū)430-30井場(chǎng)突然發(fā)生大面積滑坡，造成4口油井報(bào)廢的巨大經(jīng)濟(jì)損失.滑坡長(zhǎng)223 m，寬249 m，最大厚度約56 m，滑體體積約1.0×106m3.滑坡表面整體表現(xiàn)為上陡、中平、下陡的地表形態(tài)，滑坡主滑方向?yàn)?7°，垂直錯(cuò)距超過10 m（圖1）.

圖1 馬連城滑坡工程地質(zhì)平面圖Fig.1 Geological plane map of Maliancheng landslide

圖2為馬連城滑坡含水率分布剖面圖.鉆探揭示，滑坡滑體主要由馬蘭黃土構(gòu)成，滑床為新近紀(jì)保德組泥巖（N2b），滑面主要為馬蘭黃土與泥巖的接觸面.滑體上部發(fā)現(xiàn)7條裂縫，總體為弧形拉張裂縫，寬度10～30 cm，垂直位移20～30 cm，下部發(fā)現(xiàn)26條裂縫，包括側(cè)壁的剪切裂縫和前部的拉張裂縫，坡體前部塑流-拉裂現(xiàn)象明顯（圖2（a）、（b））.

圖2 馬連城滑坡含水率分布剖面圖Fig.2 Moisture content distribution profile of Maliancheng landslide

1.2 劉萬(wàn)家溝滑坡——工程卸載型滑坡

劉萬(wàn)家溝滑坡位于延安飛機(jī)場(chǎng)后面山坡. 2011年6月山體發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，剪出口沿上部平臺(tái)基巖面剪出（圖3（a）、（e）、（f））.2011年8月調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，在基巖面上有土體向前推擠呈現(xiàn)“棚”狀隆起（圖3（b））.圖3（c）、（d）反映坡體后期的破壞更為劇烈，該滑坡體仍在運(yùn)動(dòng)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，該滑坡運(yùn)動(dòng)速度0.5～1.0 cm/d；坡頂呈現(xiàn)多級(jí)裂縫，主裂縫貫通，裂縫張開度10～100 cm，錯(cuò)落20～200 cm，長(zhǎng)200 m，滑坡后緣裂縫距坡口25 m.滑體為Q2、Q3黃土地層，Q2地層下界與侏羅紀(jì)地層相接觸，其地層為砂泥巖互層，遇水易軟化，抗剪強(qiáng)度低，巖層產(chǎn)狀近水平，透水性差，易形成相對(duì)隔水層，是主要的誘發(fā)滑坡地層.

根據(jù)影像圖，該場(chǎng)地已經(jīng)開挖多年，整體坡體穩(wěn)定.后為擴(kuò)大場(chǎng)地用地面積進(jìn)行了大尺度的坡體開挖，使得坡體有向下移動(dòng)的趨勢(shì).滑坡體的左側(cè)壁與流水沖溝重合，沖溝深5～8 m.沖溝的存在，加大了降雨的入滲量，在古土壤層形成局部的高含水帶，降低了土體的強(qiáng)度.降雨加劇了坡體的不穩(wěn)定性，該滑坡屬于短期內(nèi)對(duì)坡體進(jìn)行大尺度開挖后，引起沿基巖接觸面滑動(dòng)，是典型的由開挖所引起的牽引式黃土滑坡.

1.3 涇陽(yáng)西廟店滑坡——工程灌溉型滑坡

該滑坡位于陜西省涇陽(yáng)縣太平鎮(zhèn)西廟店村塬邊斜坡帶，斜坡原始坡度較陡，平均坡度大于60°，于2013～2014年共計(jì)發(fā)生了4起滑動(dòng)（圖4（a））.其中，2013年6月10日發(fā)生的第一起滑坡規(guī)模最大（圖4中L1滑坡），約2.6×105m3，滑動(dòng)距離約305 m，滑坡下滑時(shí)速度較快，破壞耕地約40畝.該斜坡處隨后分別于2013年8月、10月和2014年7月發(fā)生了3起滑動(dòng).西廟店滑坡（L1）平面呈舌形，中部厚、邊界薄，在滑動(dòng)過程中對(duì)東側(cè)老滑體刮鏟作用明顯，在接觸帶形成順滑向洼，滑體中部至前緣發(fā)育大量鼓脹裂縫及“醉漢林”（圖4（b））.通過槽探揭示，階地飽和粉砂層中表現(xiàn)出顯著的液化現(xiàn)象.

此外，滑坡還表現(xiàn)出坡腳深部破壞、前緣多層高傾角剪出和逆沖剪斷等滑體結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)一步說明滑坡在下滑過程中滑體對(duì)階地飽和砂土層發(fā)生了“沖擊、刮鏟、推覆”等作用（圖4（c）），飽和砂土層發(fā)生液化，并為滑坡的遠(yuǎn)距離滑動(dòng)提供了必要條件.

圖3 延安劉萬(wàn)家溝滑坡地質(zhì)剖面圖Fig.3 Geological section of Liuwanjiagou landslide in Yan'an

圖4 西廟店滑坡Fig.4 Ximiaodian landslide

2 工程型黃土滑坡形成模式和機(jī)理

2.1 工程加載型滑坡

堆載觸發(fā)的黃土滑坡，與邊坡的應(yīng)力變化有關(guān)，堆載觸發(fā)黃土層內(nèi)滑坡形成主要受控于坡頂拉應(yīng)力和坡體內(nèi)剪應(yīng)力的集中程度.通過物理模型試驗(yàn)（圖5）揭示堆載型黃土層內(nèi)滑坡的形成經(jīng)歷有以下過程：

（1）應(yīng)力重分布階段.在堆載過程中，坡體內(nèi)土體應(yīng)力應(yīng)變隨之響應(yīng)，豎向應(yīng)力急劇增大，水平應(yīng)力增幅相對(duì)較小，導(dǎo)致偏應(yīng)力增大（圖6，τ、σ、C分別為抗剪強(qiáng)度、主應(yīng)力和內(nèi)聚力）.隨著應(yīng)變的增加，坡體蓄積的應(yīng)變能逐漸增大，堆載區(qū)邊緣形成拉應(yīng)力集中帶，坡體中下部形成剪應(yīng)力集中帶.

（2）滑帶形成階段.荷載作用下，邊坡土體首先在應(yīng)力最集中的部位發(fā)生蠕變，黃土的抗剪強(qiáng)度隨著蠕變的發(fā)展逐漸減小，為了釋放逐漸增加的應(yīng)變能，坡體蠕變的范圍也逐漸擴(kuò)大.隨著荷載增加，荷載區(qū)邊緣拉應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)拉張裂隙.堆載觸發(fā)邊坡破壞的實(shí)質(zhì)是由于偏應(yīng)力增大，導(dǎo)致土體發(fā)生剪切破壞，邊坡土體內(nèi)形成剪切破壞帶.堆載作用下，堆載區(qū)前后兩側(cè)形成拉張破壞區(qū)，拉張區(qū)裂縫逐漸向下延展，剪應(yīng)力集中帶出現(xiàn)剪切裂縫，隨著拉張裂縫和剪切裂縫的相向延展，滑帶的雛形基本形成，具有典型的雙滑帶特征（圖7）.

圖5 堆載觸發(fā)黃土滑坡滑帶特征Fig.5 Characteristics of the slip zone of loess landslide induced by heaped load

圖6 堆載作用下邊坡土體的應(yīng)力變化Fig.6 Stress variation of slope soil under heaped load

圖7 堆載觸發(fā)黃土層內(nèi)滑坡形成過程Fig.7 Formation of landslides in loess layer caused by heaped load

（3）滑動(dòng)破壞階段.隨著拉張裂縫向下延展，由于剪應(yīng)力作用而形成的剪切蠕變帶逐漸由坡腳向坡體內(nèi)部擴(kuò)展.當(dāng)拉張裂縫帶與剪切帶在空間上聯(lián)通以后，整個(gè)滑帶貫通，進(jìn)而導(dǎo)致斜坡的整體破壞.

工程加載在滑坡形成過程中起到了重要的促發(fā)作用，該滑坡的成因機(jī)制如下：

（1）飽水軟弱帶的形成.地表水通過滑體入滲和后緣裂隙灌入，使得滑體中含水量增大，同時(shí)由于滑床的隔水作用，形成了飽和帶，在坡體重力及上覆荷載作用下，飽水層黃土蠕滑變形，促進(jìn)了滑帶的形成（圖2（c））.

（2）飽水軟弱層蠕滑變形.在工程堆載作用下，飽水層黃土蠕滑變形，隨著蠕滑變形的加劇，由于黃土的抗拉強(qiáng)度很低，容易形成拉張裂縫.拉張裂縫一方面降低了土體的強(qiáng)度，更重要的是為地表水的灌入提供了導(dǎo)水通道.

（3）工程堆載加速了飽水層黃土的蠕滑變形，促進(jìn)了滑面的形成.在長(zhǎng)期的工程堆載作用下，飽水層黃土蠕滑變形加劇，隨著累計(jì)變形量的增加，坡腳處首先蠕滑-拉裂，發(fā)生傾倒式的崩塌或塑性流動(dòng)，當(dāng)軟弱層帶的應(yīng)變能通過蠕滑變形不能完全釋放時(shí)，軟弱層帶發(fā)生塑性破壞，繼而滑帶形成，坡體發(fā)生整體滑動(dòng).

2.2 工程卸載型滑坡

卸載型黃土滑坡的發(fā)生，與邊坡開挖后的應(yīng)力變化有關(guān).在施工中，短時(shí)間內(nèi)大量坡腳土體被挖去，坡腳處應(yīng)力集中帶剪應(yīng)力增大，進(jìn)入屈服狀態(tài)，產(chǎn)生回彈和松弛作用.局部的剪切屈服，向內(nèi)向上擴(kuò)展到其他部位，并逐漸向坡頂發(fā)展，牽引坡面或坡頂產(chǎn)生張裂縫.坡頂裂縫解除了部分土體束縛力，又加強(qiáng)坡腳擠壓應(yīng)力.裂縫與壓應(yīng)力交替增大，互為因果，直到發(fā)展成一條連貫的屈服面，整體失穩(wěn)破壞［29、31-32］.開挖誘發(fā)滑坡的主要力學(xué)特征表現(xiàn)在其位移隨時(shí)間延續(xù)所呈現(xiàn)的不同階段：蠕動(dòng)變形階段、滑移變形階段、裂隙擴(kuò)展階段和滑坡失穩(wěn)階段.其位移的變化表現(xiàn)為由緩慢逐漸加快，在劇滑之后，坡體的能量得到釋放，坡體則逐漸趨于穩(wěn)定.這4個(gè)階段由于每個(gè)滑坡地質(zhì)條件的不同，使得有些滑坡的階段不是特別明顯.

每個(gè)階段的特點(diǎn)如下：

蠕動(dòng)變形階段.由于坡體被開挖，坡體內(nèi)部局部出現(xiàn)蠕動(dòng)變形，在邊坡眉峰或頂部出現(xiàn)拉張裂縫，坡腳開挖區(qū)發(fā)生移動(dòng)變形.

滑移變形階段.坡腳開挖改變了土體內(nèi)部的應(yīng)力和重力場(chǎng)，同時(shí)由于開挖土體，引起了降雨入滲路徑，對(duì)開挖表面產(chǎn)生一定的侵蝕破壞，開挖表面坡度較大，表面徑流對(duì)開挖表面也會(huì)產(chǎn)生一定的影響［30］.由于應(yīng)力集中和降雨的影響，再加上邊坡重力作用和黃土自身特性，在邊坡頂部形成一個(gè)拉張區(qū)域，裂隙隨著時(shí)間的變化在深度和寬度上也會(huì)發(fā)生變化，并不斷向深處擴(kuò)展（圖8（a））.

裂隙擴(kuò)展階段.黃土裂隙形成后，在持續(xù)性強(qiáng)降雨作用下，降雨表面徑流進(jìn)入裂隙中，由于黃土強(qiáng)度因子極低，裂隙便會(huì)在雨水作用下持續(xù)向下延伸［33］.在宏觀上，這一過程也是滲流導(dǎo)致土體強(qiáng)度漸進(jìn)劣化損傷的過程，土體應(yīng)力的改變和土體裂隙的損傷擴(kuò)展，導(dǎo)致裂隙土體的滲透特性變化，將改變滲流場(chǎng)的分布.同時(shí)，裂隙產(chǎn)生后，降雨入滲會(huì)沿開裂路徑優(yōu)先入滲，誘發(fā)裂隙擴(kuò)展并促使位移持續(xù)發(fā)生，土體應(yīng)力的損傷演化與滲流之間的作用是相互耦合的［34-35］.在裂隙附近產(chǎn)生應(yīng)力集中，集中的程度一旦超過土的峰值強(qiáng)度時(shí)，該點(diǎn)開始破壞，裂隙便會(huì)向下一個(gè)應(yīng)力集中方向擴(kuò)展，直到裂隙沒有水灌入為止（圖8（b））.

圖8 開挖誘發(fā)黃土滑坡演化階段模式Fig.8 Evolution modes of loess landslide induced by excavation

滑坡失穩(wěn)階段.裂隙貫通，在持續(xù)性強(qiáng)降雨作用下，雨水沿坡體裂隙滲透進(jìn)入坡體內(nèi)部，并形成暫時(shí)的滲流場(chǎng)，一方面增大了坡體重量，產(chǎn)生了不利于邊坡穩(wěn)定的滲透壓力；另一方面雨水的入滲，使土體軟化，降低了土體的抗剪強(qiáng)度.隨著大量雨水的持續(xù)性灌入，在以上兩種因素以及其他因素共同作用下，裂隙快速向下延伸并最終貫通，誘發(fā)滑坡（圖8（c））.

2.3 工程灌溉型滑坡

黃土臺(tái)塬居民長(zhǎng)年從事農(nóng)業(yè)灌溉，塬區(qū)地下水受灌溉補(bǔ)給影響，水位持續(xù)抬升，并以徑流和泉的形式向塬外不完全排泄.坡腳土體受水位抬升影響逐漸產(chǎn)生變形，并于近年來陸續(xù)發(fā)生破壞，造成斜坡失穩(wěn).斜坡坡腳土體的應(yīng)力狀態(tài)變化過程類似于常剪應(yīng)力排水剪切試驗(yàn)過程，本文通過CTC（conventional triaxial compression）試驗(yàn)確定的不穩(wěn)定區(qū)和CSD（constant shear drained）試驗(yàn)得出應(yīng)力路徑曲線如圖9所示.當(dāng)孔壓水平較低時(shí)，應(yīng)力路徑位于破壞面右側(cè)，隨著孔壓的增大，有效主應(yīng)力比降低，平均有效應(yīng)力逐漸減小，在偏應(yīng)力為常壓條件下，應(yīng)力路徑向左側(cè)偏移.該階段軸向變形和體縮現(xiàn)象微弱，液化風(fēng)險(xiǎn)較低，但是在軸向加載、側(cè)向卸載、動(dòng)力荷載或長(zhǎng)期靜態(tài)加載等應(yīng)力狀態(tài)改變條件下，其應(yīng)力路徑也有可能進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，觸發(fā)液化.隨著孔壓繼續(xù)增大，應(yīng)力路徑穿過破壞面進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，此時(shí)孔壓及有效主應(yīng)力比已經(jīng)接近極限水平，土體應(yīng)力狀態(tài)極不穩(wěn)定，任何超孔隙水壓力的產(chǎn)生都有可能造成土體發(fā)生靜態(tài)液化，一旦液化發(fā)生，土體結(jié)構(gòu)將迅速破壞，強(qiáng)度也會(huì)突然降低.

圖9 CSD應(yīng)力路徑和不穩(wěn)定區(qū)Fig.9 CSD stress paths and unstable regions

參照CSD應(yīng)力路徑試驗(yàn)結(jié)果，將斜坡的變形與破壞過程分為蠕動(dòng)變形和液化破壞兩個(gè)階段：

（1）蠕動(dòng)變形階段.在早期的灌溉條件下，塬內(nèi)地下水受灌溉補(bǔ)給影響，緩慢抬升，在塬邊斜坡帶逐漸形成一定水力梯度.在水流受重力作用沿黃土節(jié)理、裂隙進(jìn)入地下，反復(fù)向塬外排泄的過程中，流水通道受動(dòng)、靜水壓力的機(jī)械侵蝕和溶蝕作用（潛蝕）影響，斜坡坡頂逐漸形成延展性裂縫和珠簾狀落水洞，坡腳土體結(jié)構(gòu)逐漸破壞，不僅為降雨的快速入滲提供了直接通道，也為黃土滑坡的形成提供了物質(zhì)條件.同時(shí)，受水位抬升影響，坡腳飽和黃土層增厚且土體抗剪強(qiáng)度不斷降低，在上覆土體的壓力作用下，斜坡內(nèi)部土體逐漸產(chǎn)生塑性鼓脹變形，而靠近外側(cè)的土體逐漸產(chǎn)生塑性剪切變形，雖然該階段歷時(shí)較長(zhǎng)，但斜坡僅表現(xiàn)出微小變形.由于應(yīng)力狀態(tài)的差異和土體變形的不均勻性，斜坡后緣在優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的控制下會(huì)逐漸形成拉張裂縫，坡腳附近也會(huì)逐漸形成剪切蠕滑面，因此，隨著地下水位的抬升，斜坡的穩(wěn)定性會(huì)持續(xù)降低，在斜坡失穩(wěn)前較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定性較差.

（2）液化破壞階段.圖10為灌溉觸發(fā)黃土層內(nèi)滑坡形成過程.隨著灌溉量的不斷增大，塬區(qū)地下水逐漸抬升并達(dá)到一定高度，塬邊斜坡帶形成較大的水力梯度，坡腳飽和黃土層不斷增厚，土體抗剪強(qiáng)度顯著降低，地下水潛蝕作用加劇.當(dāng)有灌溉繼續(xù)補(bǔ)給，或短期內(nèi)集中降雨沿入滲通道直接補(bǔ)給地下水時(shí)，坡腳飽和黃土因塑性變形加劇產(chǎn)生顯著的體縮現(xiàn)象，造成土體孔隙水排泄不暢，孔壓激增形成靜態(tài)液化.斜坡在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生不完全排水剪切破壞，變形量迅速增大，滑動(dòng)面貫通，形成整體滑動(dòng).斜坡液化破壞的過程說明，處于不穩(wěn)定狀態(tài)的土體，不排水并不是觸發(fā)液化的唯一條件，在排水條件下同樣可以造成液化.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果，因灌溉觸發(fā)斜坡靜態(tài)液化失穩(wěn)形成的黃土滑坡是一種具有潛伏期短、發(fā)生突然、滑體薄、“L”型滑面等特征的牽引式滑坡（圖10）.

圖10 灌溉觸發(fā)黃土層內(nèi)滑坡形成過程Fig.10 Formation of landslides in loess layer induced by irrigation

3 結(jié) 論

隨著削山填溝的大規(guī)模新城建設(shè)和大量礦產(chǎn)開采平臺(tái)的建設(shè)，堆填加載誘致黃土滑坡案例將日益增多.迫切需要對(duì)黃土體的宏細(xì)觀加載變形特性及多尺度致災(zāi)效應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行深入研究.重大災(zāi)難性黃土滑坡的滑帶土多數(shù)存在液化現(xiàn)象，這是造成黃土滑坡超低角度、超遠(yuǎn)程、并演化成泥流形成災(zāi)害鏈的主要原因.本文基于典型工程型黃土滑坡的野外調(diào)查、試驗(yàn)和模擬手段，對(duì)工程堆載、開挖卸載和灌溉誘發(fā)的黃土滑坡的成災(zāi)模式和機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)典型滑坡案例進(jìn)行剖析，主要結(jié)論如下：

（1）堆載和卸載觸發(fā)的黃土滑坡與邊坡的應(yīng)力變化有關(guān)，荷載作用下垂直節(jié)理先演化成裂縫帶，直到發(fā)展成貫通的屈服面時(shí)，坡體整體變形破壞.

（2）通過物理模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)堆載觸發(fā)黃土滑坡具有典型雙滑帶特征，并進(jìn)一步揭示了堆載觸發(fā)黃土滑坡剪切帶形成過程和卸載觸發(fā)黃土滑坡演化模式.

（3）灌溉誘發(fā)黃土滑坡主要發(fā)育在黃土塬邊，長(zhǎng)期農(nóng)田灌溉導(dǎo)致地下水抬升，在坡體一定深度形成飽和帶，重力荷載作用下發(fā)生蠕動(dòng)剪切破壞，滑坡開始啟動(dòng)，大規(guī)模的快速覆蓋加載導(dǎo)致坡體前部淺層黃土液化，最終觸發(fā)黃土泥流遠(yuǎn)程滑坡.

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典型人類工程活動(dòng)誘發(fā)黃土滑坡災(zāi)害特征與致災(zāi)機(jī)理

彭建兵1， 吳 迪2， 段 釗3， 唐東旗4，成玉祥1， 車文越1， 黃偉亮1， 王啟耀1， 莊建琦1

Disaster Characteristics and Destructive Mechanism of Typical Loess Landslide Cases Triggered by Human Engineering Activities

PENG Jianbing1， WU Di2， DUAN Zhao3， TANG Dongqi4，CHENG Yuxiang1， CHE Wenyue1， HUANG Weiliang1， WANG Qiyao1， ZHUANG Jianqi1
（1.Key Laboratory of Western China's Mineral Resources and Geological Engineering，Ministry of Education，Chang'an University，Xi'an 710054，China；2.College of Architecture and Civil Engineering，Xi'an University of Science and Technology，Xi'an 710054，China；3.College of Geology and Environment，Xi'an University of Science and Technology，Xi'an 710054，China；4.College of Civil Engineering，Xuchang College，Xuchang 461000，China）

In order to reveal the mechanism of loess landslide hazards induced by human engineering activities，typical loess landslide cases were studied using field investigations，physical model tests，and stress path tests.Analyses were made for the formation of shear zones triggered by heap loading，the evolution patterns of loess landslides triggered by unloading，and the development process of loess landslides induced by irrigation.The results show that in loess landslides triggered by heap loading and unloading，vertical joints and cracks easily evolve into a fracture belt.Under the action of shear stresses，shear creep zones expand from the toe to the internal of a slope gradually and develop into shear zones that penetrate the slope，which leads to the overall deformation and failure of slopes. Physical model tests reveal that the loess landslides triggered by heap loading have a typical feature of two sliding zones in shallow and deep layers.The loess landslides triggered by irrigation mainly develop in the loess tableland edge.The long-term irrigation will uplift the groundwater and cause the formation of a saturated zone in the slope body.The creep shear failure then occurs to the slope under the gravity load，resulting in the start of a landslide.In addition，the large-scale fast loading process will cause the liquefaction of the shallow loess in the front section of the slope body，and eventually triggers longrange loess mud flow landslides.

engineering activities；loess landslide；heap loading；unloading；irrigation；disaster mechanism

0258-2724（2016）05-0971-10

10.3969/j.issn.0258-2724.2016.05.021

P642.15

A

2016-06-22

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目（2014CB744700）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41572272，4113075）；中國(guó)博士后基金資助項(xiàng)目（2016M592816）

彭建兵（1953—），男，博士，教授，研究方向?yàn)楣こ痰刭|(zhì)，E-mail：dicexy_1@chd.edu.cn

彭建兵，吳迪，段釗，等.典型人類工程活動(dòng)誘發(fā)黃土滑坡災(zāi)害特征與致災(zāi)機(jī)理［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，51（5）：971-980.

（中文編輯：秦 瑜 英文編輯：蘭俊思）