黃土裂隙的漫灌效應(yīng)對斜坡穩(wěn)定性的影響分析

許元珺， 谷天峰， 王家鼎， 胡 煒， 袁 亮，谷 琪

(1.西北大學地質(zhì)學系大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069；2.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054)

?

黃土裂隙的漫灌效應(yīng)對斜坡穩(wěn)定性的影響分析

許元珺1， 谷天峰1， 王家鼎1， 胡 煒2， 袁 亮1，谷 琪1

(1.西北大學地質(zhì)學系大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069；2.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054)

以甘肅省黑方臺地區(qū)滑坡為研究對象，在非飽和土特性試驗基礎(chǔ)上，根據(jù)地下水位的監(jiān)測資料建立典型斜坡飽和- 非飽和滲流模型，模擬斜坡灌溉作用后裂隙對斜坡滲流場的影響，研究斜坡裂隙效應(yīng)對斜坡穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：灌溉水迅速沿裂隙下滲，形成滲流優(yōu)勢通道；裂隙附近土體的孔隙水壓力迅速升高，導(dǎo)致其局部形成飽和區(qū)域；隨著裂隙數(shù)量的增加，飽和區(qū)域明顯增大，且裂隙的位置越靠近臺塬邊緣，對斜坡邊緣的孔隙水壓力及基質(zhì)吸力影響越顯著。綜合斜坡穩(wěn)定性分析結(jié)果可知：裂隙發(fā)育位置越靠近臺塬邊緣，斜坡穩(wěn)定性越差；而裂隙數(shù)量的增加對于斜坡的穩(wěn)定性影響更大，且裂隙對于斜坡穩(wěn)定性的影響是一個短時間過程。夯填裂縫是控制滑坡發(fā)生的有效途徑。

黑方臺；黃土滑坡；黃土裂隙；穩(wěn)定性系數(shù)

黃土地區(qū)裂隙極其發(fā)育，造就了黃土高原獨特的溝壑縱橫的地貌特征，亦是世界上水土流失最為嚴重的地區(qū)，特殊的孕災(zāi)條件孕育了眾多的滑坡災(zāi)害，使得黃土高原地區(qū)成為我國滑坡災(zāi)害最為發(fā)育的地區(qū)之一。黃土高原灌溉誘發(fā)型黃土滑坡發(fā)生頻度高，且多呈帶狀群發(fā)，具有群發(fā)性和頻發(fā)性的特點，對人民生命財產(chǎn)構(gòu)成極大威脅，已成為西北乃至全國最為頻繁和嚴重的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)[1～2]。這其中以甘肅永靖縣的黑方臺灌區(qū)、陜西關(guān)中灌區(qū)的寶雞—常興黃土塬南緣和涇河下游南岸的黃土塬北緣滑坡發(fā)育最為集中[3]。

國內(nèi)對于滑坡裂隙的研究還處于起步階段，盧全中等[4]對黃土地區(qū)的裂隙進行分類，總結(jié)了不同自然營力作用下黃土裂隙的發(fā)育特征及規(guī)律。金德山[5]在長期的野外的工作基礎(chǔ)上總結(jié)了滑坡裂縫對于滑坡分布范圍、滑體厚度、力學機制和發(fā)展階段的判別標志，進而對滑坡的發(fā)展趨勢做出評價及預(yù)測。尚敏等[6]根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析了降雨與滑坡的關(guān)系；張健等[7]利用大型物理模型試驗研究滑坡裂隙的擴展；周洪福等[8]研究了斜坡裂隙發(fā)育的力學特性變化。隨著科技的進步與發(fā)展，裂隙的研究也由定性分析向定量分析轉(zhuǎn)變，Akcay[9]運用整合方位地震層析成象及新型攝影技術(shù)對滑坡裂隙進行精密的測量及監(jiān)測。

黑方臺地區(qū)長期引黃灌溉，長期的大水漫灌促使該地區(qū)的地下水位抬升。經(jīng)過對該地區(qū)幾十年的研究，對該地區(qū)頻繁大規(guī)模的滑坡的誘發(fā)因素有了普遍的共識[1, 2, 10～12]：該地區(qū)的黃土滑坡主要是由灌溉改變了原有的水文地質(zhì)條件，使得地下水位抬升，一方面臺塬底部黃土飽水，邊坡靜水壓力增大，下滑力增大；另一方面非飽和區(qū)黃土含水量增大，抗剪強度降低。但是對于灌溉誘發(fā)黃土滑坡中裂隙效應(yīng)的影響研究還是一個空白。本文在對黑方臺地區(qū)滑坡裂縫進行詳細的野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)地下水位的監(jiān)測資料建立典型斜坡的飽和- 非飽和滲流模型，從空間及時間尺度分析裂縫發(fā)育位置及數(shù)量對該地區(qū)高頻率的黃土滑坡的誘發(fā)機制的影響。

1 黑方臺裂隙發(fā)育特征

甘肅省永靖縣黑方臺地區(qū)自1968年建成引黃灌溉工程以來，滑坡滑塌等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴重影響了人民的生命財產(chǎn)安全。據(jù)統(tǒng)計甘肅省黑方臺地區(qū)年平均滑坡次數(shù)2次，20世紀90年代以后滑坡的次數(shù)逐年增加，2007年在黑臺邊緣及黃茨崖頭等地發(fā)生了7次滑坡[17]。滑坡體在滑動的過程中，各部位受力性質(zhì)和移動速度不同，受力不均從而產(chǎn)生滑坡裂隙，其主要分布在滑坡后緣、后壁及滑坡體中部。降雨及農(nóng)業(yè)灌溉在老滑坡形成的裂隙附近入滲強烈，成為新滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素。

黑方臺地區(qū)的黃土裂隙發(fā)育不同成因類型的裂隙，錯綜復(fù)雜的裂隙為地質(zhì)災(zāi)害的孕育和發(fā)生提供了天然的場所。在自然營力作用下黃土中發(fā)育構(gòu)造節(jié)理裂隙、淋濾裂隙、濕陷裂隙、脹縮裂隙、凍融裂隙和風化裂隙。其中構(gòu)造節(jié)理裂隙和風化裂隙在新形成的黃土中較為發(fā)育，且具有明顯的區(qū)域性，這主要是由于其形成于地質(zhì)歷史時期構(gòu)造運動和風蝕作用。淋濾裂隙和濕陷裂隙曾經(jīng)在黑方臺地區(qū)發(fā)育較少，近年來由于黑方臺地區(qū)引黃灌溉，長期粗放的漫灌方式導(dǎo)致黃土地區(qū)產(chǎn)生眾多淋濾和濕陷裂隙(圖1a、b)，表現(xiàn)出支離破碎的景象。黑方臺地處西北內(nèi)陸，嚴寒期長達180余天，多年冬季平均氣溫-3.4 ℃，最低氣溫達零下23.1 ℃，每年11月中下旬開始凍結(jié)，來年2月下旬解凍，凍結(jié)作用強烈且持續(xù)時間長，反復(fù)的凍融作用導(dǎo)致該地區(qū)廣泛發(fā)育脹縮和凍融裂隙。

圖1 焦家崖頭滑坡位置圖Fig.1 The location of Jiaojiayatou landslide

2 分析方法

2.1 計算模型

本文選取焦家崖頭滑坡作為研究對象，對灌溉作用下裂隙對于斜坡穩(wěn)定性的影響進行分析。該斜坡結(jié)構(gòu)自上而下的地層依次是第四系上更新統(tǒng)黃土、中更新統(tǒng)沖積物及白堊系砂泥巖互層(圖2)。

根據(jù)圖2，建立了飽和- 非飽和滲流有限元模型(圖3)。模型高80 m，頂寬135 m，底寬223 m。模型兩側(cè)水平約束，底部采用水平和豎直約束，地表為自由邊界。左側(cè)采用定水頭邊界條件，即左側(cè)邊界設(shè)置一定的水頭，底部設(shè)置為隔水邊界，坡面設(shè)置為滲流面邊界。

圖2 焦家崖頭號滑坡工程地質(zhì)剖面圖Fig.2 Profile of engineering geology of the Jiaojiayatou landslide1—第四系上更新統(tǒng)風積黃土；2—第四系中更新統(tǒng)沖積物；3—第四系中更新統(tǒng)砂卵礫石層；4—白堊系砂泥巖互層

圖3 計算模型Fig.3 The calculation model①—黃土; ②—粉質(zhì)黏土; ③—砂卵石層; ④—互層砂泥巖; ⑤—裂隙位置距臺緣距離5 m; ⑥—裂隙位置距臺緣距離15 m; ⑦—裂隙位置距臺緣距離33 m

飽和- 非飽和滲流分析需要土水特征函數(shù)和非飽和土滲透系數(shù)函數(shù)這兩個指標。非飽和土的力學行為及水理特征與土水特征曲線有著密切關(guān)系[18～19]，本次采用TRIM土水特征快速測試系統(tǒng)(Transient Release and Imbibition Method)進行黃土土水特征測試，得到了完整的吸濕狀態(tài)下的土水特征曲線(SWCC)、滲透系數(shù)函數(shù)曲線(HTC)[20](圖4)。其他模型計算參數(shù)見表1～2。

圖4 黑方臺黃土土水特征曲線Fig.4 Soil water characteristics curve of the Heifangtai loess

材料重度ρ/(kN·m-3)彈性模量E/MPa泊松比孔隙率滲透系數(shù)/(cm·s-1)黃土1524603504924×10-3粉質(zhì)黏土19590030302×10-4砂卵石層2001400304020砂泥巖220200030101×10-5

表2 材料強度參數(shù)表

2.2 計算方法

一般的斜坡穩(wěn)定性分析中地下水位以下使用飽和強度，地下水位以上采用天然含水率或塑限含水率時的抗剪強度，但對地下水位以上由負孔壓所提供的部分抗剪強度往往忽略不計。然而對于大部分滑面在地下水位線以上，因為斜坡局部地下水位上升，基質(zhì)吸力下降，強度降低，從而造成失穩(wěn)的黃土滑坡來說，這種處理方法不是很合理。因此，在這種邊坡的穩(wěn)定性分析中，應(yīng)考慮坡體內(nèi)部基質(zhì)吸力分布以及非飽和土體的抗剪強度。因此，本文采用非飽和理論進行穩(wěn)定性研究。穩(wěn)定性計算采用FLAC3D程序，由于FLAC3D沒有非飽和滲流分析及非飽和材料性質(zhì)，因此采用FLAC自帶的FISH語言，對FLAC程序進行調(diào)整，使其具有非飽和穩(wěn)定性分析的功能，主要分析過程見圖5。

圖5 非飽和土穩(wěn)定性分析流程Fig.5 Stability analysis process of the unsaturated soil

3 裂隙對斜坡穩(wěn)定性影響分析

3.1 裂隙位置對于斜坡穩(wěn)定性影響

針對黑方臺地區(qū)斜坡滲流特征的研究，首先采用穩(wěn)定流的方法，計算不同裂隙位置斜坡內(nèi)部的滲流特征。圖6a～c分別反應(yīng)了裂隙位置距臺緣距離為33 m、15 m、5 m處60 d的孔隙水壓力分布情況，分析得出裂隙附近由于大量灌溉水迅速下滲導(dǎo)致孔隙水壓力升高，裂隙附近形成優(yōu)勢通道；隨著時間的推移，裂隙周圍2 m范圍內(nèi)的孔隙水壓力均明顯升高，局部形成飽和區(qū)域；并且裂隙越靠近臺緣，水越快下滲進入潛在滑動面處，孔隙壓力升高。

圖6 不同裂隙位置斜坡坡體內(nèi)部的孔隙水壓力(Pa)分布Fig.6 Distribution of pore pressure (Pa) in the slope body at different fissure locations(a)裂隙位置距斜坡邊緣33 m； (b)裂隙位置距斜坡邊緣15 m ；(c)裂隙位置距斜坡邊緣5 m

不同位置的裂隙邊坡內(nèi)部基質(zhì)吸力的分布曲線(圖7)表明不同基質(zhì)吸力的等值線變化較大，邊坡內(nèi)部的基質(zhì)吸力幾乎保持不變，但是靠近裂隙附近的基質(zhì)吸力明顯下降。由于裂隙處大量灌溉水入滲，裂隙附近土體補給量急劇增加，綜合基質(zhì)吸力為0 kPa處即地下水位線可以看出，由于該地區(qū)黃土入滲性較差，地下水位線在坡體內(nèi)部沒有明顯抬升，但是裂隙處形成明顯飽和區(qū)域。

根據(jù)2.2節(jié)中的計算方法，在FLAC3D中對不同灌溉位置的斜坡進行了非飽和穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明裂隙位置距離臺緣越近，斜坡穩(wěn)定性越差，裂隙位置距離臺塬分別為33 m、15 m、5 m時，穩(wěn)定系數(shù)分別為0.96，0.91，0.90。這是由于灌溉位置距臺緣越近，水越快滲入潛在滑動面處，表層的基質(zhì)吸力增加越明顯，斜坡穩(wěn)定性越差。

圖7 不同裂隙位置斜坡坡體內(nèi)部的基質(zhì)吸力(Pa)分布Fig.7 Distribution curve of matric suction (Pa) in the slope at different fissure locations(a)裂隙位置距斜坡邊緣33 m； (b)裂隙位置距斜坡邊緣15 m ；(c)裂隙位置距斜坡邊緣5 m

結(jié)合不同裂隙位置隨著時間穩(wěn)定性變化(圖8)，發(fā)現(xiàn)裂隙對于斜坡穩(wěn)定性的影響是一個短時間過程，10 d內(nèi)斜坡的穩(wěn)定性呈直線下降，而后逐漸趨于平穩(wěn)，這是由于裂隙處形成灌溉水入滲的優(yōu)勢通道，短時間內(nèi)灌溉水入滲到潛在滑動區(qū)，影響斜坡的穩(wěn)定性。

圖8 不同裂隙位置隨著時間斜坡穩(wěn)定性變化圖Fig.8 Tendency of slope stability with time at different fissure locations

3.2 裂隙時間效應(yīng)對于斜坡穩(wěn)定性影響

黃土臺塬上由于常年的風化及大水漫灌導(dǎo)致形成了錯綜復(fù)雜的裂隙體系，本文模擬了1裂隙在大水漫灌60 d內(nèi)斜坡內(nèi)部孔隙水壓力分布情況(圖9)，分析得出短時間的漫灌對斜坡內(nèi)部孔隙水壓力的分布影響不大，由于灌溉水迅速沿裂隙下滲，導(dǎo)致裂隙周圍的孔隙水壓力迅速升高；綜合單條裂隙斜坡坡體內(nèi)部的基質(zhì)吸力分布(圖10)，發(fā)現(xiàn)灌溉后短期內(nèi)裂隙處孔隙水壓力迅速升高，基質(zhì)吸力下降，改變了斜坡內(nèi)部局部的滲流場，反映了裂隙對于灌溉水入滲的影響是一個短期效應(yīng)。

分析單條裂隙隨時間效應(yīng)影響下斜坡坡體穩(wěn)定性，結(jié)果表明短期內(nèi)斜坡穩(wěn)定性迅速下降，由1.07下降到0.97，60 d后降至0.95，這是由于表層水體在短時間內(nèi)沿裂隙下滲，下降到潛在滑動面區(qū)域，引起裂隙局部的穩(wěn)性下降，進而影響整個斜坡的穩(wěn)定性。裂隙的存在改變了斜坡的滲流環(huán)境，致使滑坡的發(fā)生概率明顯增加。

圖9 單條裂隙斜坡坡體內(nèi)部的孔隙水壓力(Pa)分布Fig.9 Distribution of pore pressure (Pa) in the slope body of a single fissure(a)大水漫灌10 d; (b)大水漫灌40 d; (c)大水漫灌60 d

圖10 單條裂隙斜坡坡體內(nèi)部的基質(zhì)吸力(Pa)分布Fig.10 Distribution curve of matric suction (Pa) in the slope of a single fissure(a)基質(zhì)吸力0 kPa; (b)基質(zhì)吸力50 kPa; (c)基質(zhì)吸力200 kPa

3.3 裂隙數(shù)量對于斜坡穩(wěn)定性影響

圖11反應(yīng)了不同裂隙數(shù)量在大水漫灌60 d后斜坡內(nèi)部孔隙水壓力分布情況，隨著裂隙數(shù)量的增多導(dǎo)致裂隙局部范圍內(nèi)的孔隙水壓力升高。結(jié)合不同數(shù)量裂隙影響下基質(zhì)吸力的分布情況(圖12)，發(fā)現(xiàn)裂隙對于地下水位即0 kPa的等值線影響很小，這是由于該地區(qū)黃土透水性較差，滲流量較低，地下水入滲緩慢。但是裂隙附近的孔隙水壓力急劇升高，隨著裂隙數(shù)量的增加，裂隙處形成一個飽和區(qū)域，加之黃土的濕陷性導(dǎo)致該地區(qū)形成落水洞進而誘發(fā)滑坡。分析不同裂隙數(shù)量影響下斜坡坡體穩(wěn)定性，結(jié)合不同裂隙數(shù)量隨時間的穩(wěn)定性變化(圖13)，隨著裂隙數(shù)量的增加，斜坡穩(wěn)定逐漸降低；對比距離臺緣5 m的單條裂隙對于斜坡穩(wěn)定性的影響，裂隙數(shù)量的增加對于斜坡的穩(wěn)定性影響更大。這是由于灌溉水入滲的通道增多，短時間內(nèi)表層土體的補給量大幅度增加，加之黃土的水敏性，導(dǎo)致斜坡的穩(wěn)定性短時間內(nèi)迅速下降。

圖13中無裂隙的斜坡穩(wěn)定性明顯高于裂隙發(fā)育時斜坡的穩(wěn)定性，控制滑坡邊緣裂縫產(chǎn)生及對其進行夯填處理，對于灌溉水及地表水的入滲誘發(fā)滑坡具有明顯的防治效果。

圖11 不同裂隙數(shù)量影響下斜坡坡體內(nèi)部的孔隙水壓力(Pa)分布Fig.11 Distribution of pore pressure (Pa) in the slope body of different number fissures(a)2條裂隙; (b)3條裂隙; (c)4條裂隙

圖12 不同裂隙數(shù)量影響下斜坡坡體內(nèi)部的基質(zhì)吸力(Pa)分布Fig.12 Distribution curve of matric suction (Pa) in the slope of different number fissures(a)基質(zhì)吸力0 kPa; (b)基質(zhì)吸力50 kPa; (c)基質(zhì)吸力200 kPa

圖13 不同裂隙數(shù)量60 d內(nèi)穩(wěn)定性變化圖Fig.13 Tendency of slope stability of different number of fissures during 60 days

4 結(jié)論

(1)灌溉后灌溉水迅速沿裂隙下滲，裂隙附近土體的孔隙水壓力迅速升高，導(dǎo)致裂隙局部形成飽和區(qū)域，隨著裂隙數(shù)量的增加，飽和區(qū)域明顯增大，且裂隙的位置越靠近臺塬邊緣對其斜坡潛在滑動面的孔隙水壓力影響明顯。

(2)由于黑方臺地區(qū)黃土的滲透性較差，裂隙發(fā)育對于斜坡內(nèi)部基質(zhì)吸力及地下水位影響不明顯，裂隙位置距離斜坡邊緣越近，裂隙數(shù)量越多，裂隙附近的基質(zhì)吸力下降對于潛在滑動面的基質(zhì)吸力的影響越明顯。

(3)對斜坡進行穩(wěn)定性分析，裂隙發(fā)育位置越靠近臺塬邊緣，斜坡穩(wěn)定性越差，對比裂隙位置對于斜坡穩(wěn)定性的影響，裂隙數(shù)量的增加對于斜坡的穩(wěn)定性影響更大。這是由于灌溉水入滲的通道增多，短時間內(nèi)表層土體的補給量大幅度增加，灌溉水迅速入滲到潛在滑動區(qū)域，加之黃土的水敏性，導(dǎo)致斜坡的穩(wěn)定性短時間內(nèi)迅速下降。結(jié)合不同裂隙位置隨著時間穩(wěn)定性變化，發(fā)現(xiàn)裂隙對于斜坡穩(wěn)定性的影響是一個短時間的過程。

(4)夯填裂縫是控制滑坡問題的有效途徑，著重對于靠近斜坡邊緣的裂隙進行夯填處理，減少灌溉水及地表水的入滲對于滑坡的發(fā)生有著極其重要的意義。

[ 1] 王家鼎，惠泱河. 黑方臺臺緣灌溉水誘發(fā)黃土滑坡群的系統(tǒng)分析[J]. 水土保持通報, 2001, 21(3): 10-13. [WANG J D, HUI Y H. Systems analysis on Heifangtai loess landslide in crows induced by irrigated Water[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2001, 21(3): 10-13.(in Chinese)]

[ 2] 張茂省，李同錄. 黃土滑坡誘發(fā)因素及其形成機理研究[J]. 工程地質(zhì)學報, 2011, 19(4): 530-540. [ZHANG M S, LI T L. Triggering factors and forming mechanism of loess landslides[J]. Journal of Engineering Geology, 2011, 19(4): 530-540. (in Chinese)]

[ 3] 王家鼎，肖樹芳，張倬元. 灌溉誘發(fā)高速黃土滑坡的運動機理[J]. 工程地質(zhì)學報, 2001, 9(3): 241-246. [WANG J D, XIAO S F, ZHANG Z Y. The mechanism for movement of irrigation- induced highspeed loess landslide[J]. Journal of Engineering geology, 2001, 9(3): 241-246. (in Chinese)]

[ 4] 盧全中，彭建兵，陳志新,等. 黃土高原地區(qū)黃土裂隙發(fā)育特征及其規(guī)律研究[J]. 水土保持學報, 2005，19(5): 193-196.[LU Q Z, PENG J B, CHEN Z X,etal. Research on characteristics of cracks and fissures of loess and their distribution in loess plateau of China[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2005, 19(5): 193-196.(in Chinese)]

[ 5] 金德山. 滑坡裂縫的識別與分析[J]. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學報, 2002, 13(2): 52-54. [JIN D S. Identification and analysis of landslide fissures [J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2002, 13(02): 52-54.(in Chinese)]

[ 6] 尚敏，徐鑫，Dave Chan,等. 基于降雨滲流場變化的三峽庫區(qū)白水河滑坡變形機制與預(yù)測[J]. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學報, 2016, 27(2): 26-32. [SHANG M, XU X, Dave Chan,etal. Deformation mechanism and prediction of baishuihe landslide based on the analysis of rainfall seepage field in China Three Gorges Reservoir area[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2016, 27(02): 26-32.(in Chinese)]

[ 7] 張健，王小群，王蘭生,等. 大光包滑坡啟動機制的物理模擬試驗[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 2013, 40(3): 58-62.[ZHANG J, WANG X Q, WANG L S,etal. Physical simulation on the formation mechanism of the Daguangbao landslide[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2013, 40(3): 58-62. (in Chinese)]

[ 8] 周洪福，宋志，李富,等. 雞公山斜坡巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)模擬及強度參數(shù)研究[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 2016,43(3): 153-158. [ZHOU H F, SONG Z, LI F,etal. Research on fracture network simulation and parameters of shear strength of the Jigongshan slopea[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2016,43(3): 153-158. (in Chinese)]

[ 9] Akcay O. Landslide fissure inference assessment by ANFIS and logistic regression using UAS- based photogrammetry[J]. ISPRS International Journal of Geo- Information, 2015, 4(4): 2131-2158.

[10] 許領(lǐng)，戴福初，鄺國麟,等. 黑方臺黃土滑坡類型與發(fā)育規(guī)律[J]. 山地學報, 2008, 26(3): 364-371. [XU L, DAI F L, KUANG G L,etal. Types and characteristics of loess landslides at Heifangtai loess plateau, China[J]. Journal of mountain science, 2008, 26(3): 364-371.(in Chinese)]

[11] 胡煒，張茂省，朱立峰,等. 黑方臺灌溉滲透型黃土滑坡的運動學模擬研究[J]. 工程地質(zhì)學報, 2012, 20(2): 183-188. [HU W, ZHANG M S, ZHU L F,etal. Kinematic simulation of irrigation- induced loess landslide in Heifangtai[J]. Journal of Engineering Geology, 2012, 20(2): 183-188.(in Chinese)]

[12] 李驊錦，許強，何雨森,等. 甘肅黑方臺滑坡滑距參數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 2016,43(4):141-148.[LI H J, XU Q, HE Y S,etal. BP neural network model for analyzing the impact factors of thetravel distance of the Heifangtai landslide in Gansu. Hydrogeology & Engineering Geology, 2016, 43 (4): 141-148(in Chinese)]

[13] 董英，孫萍萍，張茂省,等. 誘發(fā)滑坡的地下水流系統(tǒng)響應(yīng)歷史與趨勢——以甘肅黑方臺灌區(qū)為例[J]. 地質(zhì)通報, 2013, 32(6): 868-874. [DONG Y, SUN P P, ZHANG M S,etal. The response of regional groundwater system to irrigation at Heifangtai terrace, Gansu Province[J]. Geological Bulletin of China, 2013, 32(6): 868-874(in Chinese)]

[14] Nam S, Gutierrez M, Diplas P, et al. Comparison of testing techniques and models for establishing the SWCC of riverbank soils[J]. Engineering Geology, 2010, 110(Sup 1/2): 1-10.

[15] Qian Z, Rahardjo H. Quantification of uncertainties in soil- water characteristic curve associated with fitting parameters[J]. Engineering Geology, 2013, 163(12): 144-152.

[16] Lu N, Wayllace A, Oh S. Infiltration- induced seasonally reactivated instability of a highway embankment near the Eisenhower Tunnel, Colorado, USA[J]. Engineering Geology, 2013, 162(14): 22-32.

責任編輯：汪美華

An analysis of the influence of the loess fissures flooding effect on slope stability

XU Yuanjun1, GU Tianfeng1, WANG Jiading1, HU Wei2, YUAN Liang1，GU Qi1

(1.StateKeyLaboratoryofContinentalDynamics,DepartmentofGeology,NorthwestUniversity,Xi’an,Shaanxi710069,China;2.Xi’anCenterofGeologicalSurvey,ChinaGeologicalSurvey,Xi’an,Shaanxi710054,China)

Based on the tests of unsaturated soil characteristics and monitoring data of groundwater levels, this paper takes the landslides in the Heifangtai area in Gansu Province as the research objects, builds a typical slope saturated- unsaturated seepage model, and imitates the influence of fissures on the slope seepage field after the slope irrigation. The influence of the fissures effect on slope stability is studied. The results show that the irrigation water rapidly infiltrates along fissures and it leads to the pore water pressure to rise around the fissures, and the slope stability shows a linear decrease during ten days after irrigation. It is the short- term effect of influence of the fissures on the slope stability. The location of the fissures is much closer to the slope edge and the quantity is much larger. The influence on slope stability is much greater and it is easier to cause landslides along the crack surface. The punning and filling fissures are the efficient path of the control of a landslide.

Heifangtai; loess landslide; loess fissures; slope stability

10.16030/j.cnki.issn.1000- 3665.2017.04.23

2016- 07- 10;

2016- 10- 22

中國地質(zhì)調(diào)查局項目(12120114025701)；國家自然科學青年基金項目(41202187)；國家自然科學基金重點項目(41630639)，西北大學研究生自主創(chuàng)新基金(YZZ15021)

許元珺(1993- )，女，碩士研究生，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害防治與評價。E- mail：466786308@qq.com

王家鼎(1962- )，男，教授，主要從事地質(zhì)災(zāi)害防治及機理研究。E- mail：wangjd@nwu.edu.cn

P642.13+1； P642.22

A

1000- 3665(2017)04- 0153- 07