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      海原特大地震誘發(fā)滑坡災(zāi)害的研究現(xiàn)狀

      2017-11-01 06:22:10達(dá)薄景山李孝波楊
      關(guān)鍵詞:海原黃土滑坡

      彭 達(dá)薄景山李孝波楊 順

      (1.防災(zāi)科技學(xué)院,河北 三河 065201;2.寧夏回族自治區(qū)地震局,寧夏 銀川 750001)

      海原特大地震誘發(fā)滑坡災(zāi)害的研究現(xiàn)狀

      彭 達(dá)1,薄景山1,李孝波1,楊 順2

      (1.防災(zāi)科技學(xué)院,河北 三河 065201;2.寧夏回族自治區(qū)地震局,寧夏 銀川 750001)

      在介紹海原特大地震概況和誘發(fā)地震地質(zhì)災(zāi)害的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地總結(jié)了不同的學(xué)者在地震滑坡的發(fā)育特點與分布特征、黃土地震滑坡的形成機理、場地條件、黃土邊坡動力穩(wěn)定性和黃土動力學(xué)特性等方面的研究成果,評述了這些成果對促進黃土地震滑坡災(zāi)害研究的作用和貢獻。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)前我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的需求和理論研究的熱點,提出了今后在這一領(lǐng)域需要進一步研究和關(guān)注的有關(guān)問題和研究方向。

      海原特大地震;黃土地震滑坡;形成機理;場地條件;穩(wěn)定性;黃土動力特性

      0 引言

      1920年海原特大地震是中國近代史上的一次巨大的災(zāi)難,震災(zāi)范圍之廣、傷亡之重、損失之大、現(xiàn)場之慘烈都震驚中外。地震發(fā)生后,地質(zhì)學(xué)家翁文灝[1]、謝家榮[2]等和美國 Upton.Close等[3]到震災(zāi)現(xiàn)場考察,他們歷盡艱辛,取得了大量現(xiàn)場資料;1958年郭增建、蔣明先等[4]對海原斷裂帶、地震前兆等進行了調(diào)查;1983年鄧起東等[5]對海原活動斷裂帶、海原大地震地表破裂帶分布、性質(zhì)及運動方式、地震構(gòu)造背景等進行調(diào)查研究;王蘭民[6]、張振中[7]等其他學(xué)者也對海原特大地震及其造成的地質(zhì)災(zāi)害開展了大量的研究工作,取得了豐碩的研究成果。

      本文簡要總結(jié)和評述海原特大地震及誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害概況,從滑坡災(zāi)害特點及發(fā)育特征、滑坡災(zāi)害形成機理、場地條件對黃土地震滑坡影響、黃土邊坡動力穩(wěn)定性研究、黃土動力特性研究五個方面對海原特大地震誘發(fā)的地震滑坡災(zāi)害研究進行總結(jié)評述,并提出目前研究現(xiàn)狀的局限。希望本文的成果對開展黃土地震滑坡的研究有一定的參考價值。

      1 地震及誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害概況

      海原大地震導(dǎo)致的地表形變主要由兩部分組成:第一部分是直接反應(yīng)震源錯動信息的地表破裂帶,第二部分是大量的地震滑坡。

      1.1 地表破裂

      地震地表破裂是震源體快速到達(dá)地表時的直接表現(xiàn),海原大地震地表破裂帶東起寧夏固原海子峽,終止于甘肅景泰縣南的興泉堡東,西段總體走向北西西,東段轉(zhuǎn)為北西向,全長237km,最大同震位移10~11m[9]。地表破裂帶沿各次級剪切斷層、拉分盆地內(nèi)部張剪斷層和拉分盆地邊界正斷層等構(gòu)造部位分布。

      圖1 海原大地震等震線圖(據(jù)蘭州地震研究所)Fig.1 Lsoseismal map of Haiyuan earthquake (based on Lanzhou Earthquake Research Institute)

      在破裂帶沿線,滑坡、崩塌十分發(fā)育,地裂縫、陡坎、“土林”和陷落坑密布,其中最突出的就是地裂縫。這些地裂縫長短不一,寬窄不等,深淺各異,大者長數(shù)百米,寬達(dá)十余米。在哨馬飲村的一棵直徑約1.5m的明代古柳恰好位于地表破裂帶上,并被海原地震左旋位錯約40cm,形成舉世罕見的震柳[10](圖 2)。

      圖2 震柳Fig.2 Earthquake willow

      1.2 山體滑坡

      海原大地震共引起約675個大型滑坡,造成40多個地震堰塞湖[11]。大規(guī)模的滑坡主要分布于六盤山西側(cè),并在地震南部黃土丘陵區(qū)形成了3處滑坡災(zāi)害集中區(qū),分別位于海原以南Ⅺ~Ⅻ度的極震區(qū)(李俊堡附近和九彩鄉(xiāng)一帶)、西吉西南、會寧以東和靜寧西北Ⅸ~Ⅹ度的廣大地區(qū)(西吉、會寧、靜寧3縣交匯地區(qū))以及會寧以南Ⅶ~Ⅷ度區(qū)內(nèi)的通渭Ⅸ~Ⅹ度高烈度異常區(qū)(通渭縣馬家店一帶)。其中尤以西吉、會寧、靜寧3縣毗鄰地區(qū)滑坡最為發(fā)育,面積達(dá)2000km2[12],通過對該地區(qū)385個地震滑坡進行調(diào)查統(tǒng)計(圖3),發(fā)現(xiàn)海原地震造成的山體滑坡形態(tài)多樣,分布密集,規(guī)模一般較大,雖然歷經(jīng)了近百年風(fēng)雨,大部分仍保留著原始的邊界形態(tài)(圖4、5、6、7)。

      2 滑坡災(zāi)害的特點與分布特征

      針對海原特大地震誘發(fā)的大規(guī)模的滑坡,大量學(xué)者通過現(xiàn)場調(diào)查和衛(wèi)星解譯等手段對滑坡的特點與分布特征進行研究。Zhang[13]對海原地震滑坡進行了詳細(xì)的調(diào)查,指出海原地震滑坡存在三個密集分布區(qū),并總結(jié)出海原地震滑坡具有含水量低、坡度緩、滑動速度快等特點。鄒謹(jǐn)敞[14]將地震黃土滑坡分布特征總結(jié)為三個方面:分布廣泛又相對集中、成群性和成帶性滑坡體的巖土性質(zhì),并將區(qū)內(nèi)地震滑坡分為黃土-紅色泥巖雙層結(jié)構(gòu)滑坡和黃土內(nèi)滑坡。 Zhu[15],陳永明[16]等將地震滑坡按發(fā)育特點分為地震崩塌型、地震液化型、剪切變形型。袁麗俠[17-18]選擇地震滑坡分布較為密集的西吉境內(nèi)黃土滑坡,通過現(xiàn)場調(diào)查按照規(guī)模、滑距、形態(tài)將地震滑坡分為低角度、高速、遠(yuǎn)程滑坡和陡坡、遠(yuǎn)程滑坡。鄧龍勝[19]對200余個地震滑坡按照滑向、坡高等特征進行統(tǒng)計總結(jié),得到了滑坡具有方向性,在坡高較低、坡度較緩、山梁單薄、地貌破碎地區(qū)更易發(fā)生的規(guī)律。彭政奎[20]通過對Ⅸ度烈度帶內(nèi)滑坡災(zāi)害密集的靜寧縣進行詳細(xì)調(diào)查,對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析得出了滑坡數(shù)量與原始坡度、背坡效應(yīng)、坡體相對高度等要素之間的關(guān)系。葉鈴[21]通過現(xiàn)場調(diào)查以及衛(wèi)星解譯得到了大量的滑坡形態(tài)特征及空間分布數(shù)據(jù),統(tǒng)計了滑坡滑向、長、寬等幾何特征,得到了滑坡沿河流兩側(cè)呈帶狀分布等空間分布規(guī)律特征。

      圖3 地震滑坡分布圖Fig.3 Distribution map of Seismic landslide

      圖4 西吉上黃岔地震滑坡Fig.4 Seismic landslide at Xiji Shanghuangcha

      圖5 西吉沈家嘴地震滑坡Fig.5 Seismic landslide at Xiji Shenjiazui

      圖6 西吉韓垴地震滑坡Fig.6 Seismic landslide at Xiji Hannao

      圖7 西吉黨家岔地震滑坡Fig.7 Seismic landslide at Xiji Dangjiacha

      關(guān)于海原地震滑坡發(fā)育和分布特征方面的研究,主要是通過野外調(diào)查和圖像解譯等手段,對調(diào)查數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。野外調(diào)查的難點在于海原特大地震誘發(fā)的滑坡數(shù)量巨多,很難進行完整的調(diào)查統(tǒng)計。此外,在野外如何識別黃土重力滑坡與地震滑坡,以及如何識別同一地震誘發(fā)的滑坡目前尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。圖像解譯中如何解譯識別黃土滑坡也是個難點,例如黃土崾峴。黃土崾峴是兩側(cè)山峁降雨徑流長期作用下,山凹處不斷溯源侵蝕而形成的一種地貌,其在衛(wèi)星影像上與滑坡很相似,單靠圖像解譯很難確定是否為黃土地震滑坡。綜上,對于海原地震滑坡調(diào)查的數(shù)量與質(zhì)量上有待進一步提高。

      3 滑坡災(zāi)害形成機理的研究

      海原大地震產(chǎn)生的大量滑坡為研究黃土地震滑坡災(zāi)害的形成機理提供了天然的研究場所。本文根據(jù)前人的研究成果將地震滑坡形成機理分為液化成因、地震力誘發(fā)成因、以及復(fù)合成因。

      3.1 液化成因說

      黃土具有很大的液化勢和流態(tài)破壞勢,當(dāng)斜坡土層含水量較高時,在一定強度地震動作用下,黃土?xí)l(fā)生液化,引起斜坡失穩(wěn)。白銘學(xué)[22]對海原大地震時固原石碑塬黃土層低角度滑移進行研究,提出了液化層托浮上部黃土層進行的滑移的觀點。袁麗俠[17]認(rèn)為海原地震黃土滑坡與當(dāng)時地下水位以及黃土液化有關(guān),概括為:地震時導(dǎo)致地下水水異常從而使黃土中孔隙壓力迅速上升,土體強度降低,黃土體發(fā)生液化。Zhang D[23]、Wang G[24]通過對滑坡黃土樣進行環(huán)剪切試驗,得到穩(wěn)定狀態(tài)下黃土表面摩擦角的大小受正應(yīng)力、超固結(jié)比的影響較小的結(jié)論,指出地震荷載作用下超孔隙水壓力上升是導(dǎo)致滑坡體高速運移的主要原因。孫萍[25]選取一組西吉黨家岔滑坡土樣進行環(huán)剪切試驗,得到地震引起滑面潛在土體的“滑動面液化”是引起該滑坡的主要原因之一。張曉超[26-27]對石碑塬滑坡進行研究發(fā)現(xiàn)位于地下水位線附近的砂質(zhì)、粉質(zhì)黃土層和特殊的水文地質(zhì)條件以及較強的地震動是滑坡產(chǎn)生液化的原因。王謙[28]利用動三軸對石碑塬滑坡不同層位的黃土施加不同動荷載,研究黃土的動應(yīng)變和孔隙水壓力特征,探討了飽和黃土液化標(biāo)準(zhǔn),得到了動殘余應(yīng)變達(dá)到3%可作為合理的飽和黃土液化判別指標(biāo)的結(jié)論。 此外劉魁[29]、徐敏[30]、郭浪[31]等對石碑源滑坡研究,探討了強震作用下石碑塬滑坡黃土的動力特性,從液化的地震強度條件、地層特性、水文地質(zhì)條件等方面論述了石碑塬滑坡的形成機制。

      3.2 地震力誘發(fā)成因說

      黃土在地震力作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,從而形成地震滑坡。張振中[7]提出黃土在地震作用下,大孔結(jié)構(gòu)崩潰性破壞,造成黃土的震陷,從而使破碎的土體流滑。王家鼎[32]根據(jù)天水大地震(1654年,Ms8)、通渭大地震(1718 年,Ms71/2)和海原大地震等誘發(fā)高速黃土滑坡出現(xiàn)的多種現(xiàn)象與特征,提出了地震誘發(fā)高速黃土滑坡的機理即黃土體解體、斜拋和粉塵化效應(yīng),并通過動力變形分析導(dǎo)出了黃土滑體斜拋運動的全過程及滑速、滑距公式。張茂?。?3]認(rèn)為干黃土在地震波作用下形成了往復(fù)作用的超孔隙氣壓和負(fù)孔隙氣壓,由于急劇變化的氣壓差在顆粒周圍形成高速氣流,從而使黃土結(jié)構(gòu)從內(nèi)部徹底解體,形成散粒,散粒懸浮于氣流中,即使在很平緩的斜坡上也會發(fā)生流動,隨著地震波持續(xù)作用產(chǎn)生遠(yuǎn)距離滑移。盧玉霞[34]在對地震誘發(fā)黃土滑坡滑距的估計預(yù)測時,用坡體波動振蕩效應(yīng)來解釋地震滑坡的形成,即地震動使坡體波動振蕩產(chǎn)生的啟程劇發(fā)速度會直接影響到滑后行程速度和整個滑動土體的滑移距離。

      3.3 復(fù)合機理說

      王家鼎[35]針對固原石碑塬在海原大地震中出現(xiàn)大面積低角度黃土斜坡滑移的現(xiàn)象,提出了一種強震作用下低角度黃土斜坡滑移的復(fù)合機理—下部飽和黃土、砂土震動液化,上部黃土層受地震力和液化雙重作用而呈波浪狀地貌。鄧龍勝[36]考慮黃土特殊的結(jié)構(gòu)特征及動力特性,將海原地震滑坡的破壞類型可分為振動軟化—剪切破壞、振動液化—流動破壞、振動崩塌破壞及震后蠕變破壞四種。張立榮[37]探討了海原大地震等歷史地震誘發(fā)黃土滑坡的動力學(xué)機理,指出水敏性和地震易損性是形成黃土相關(guān)災(zāi)害的主因,并利用爆破試驗?zāi)M了黃土高邊坡的動力響應(yīng)。

      總的來說,黃土地震滑坡形成機理的研究現(xiàn)階段雖取得了一定的研究成果,但仍不夠深入。單以目前海原地震滑坡形成機理研究來看,主要集中在單體滑坡上,研究區(qū)域分布零散,涵蓋性較差,研究成果不夠全面。特別是針對西吉西南、會寧以東和靜寧西北Ⅸ~Ⅹ度的廣大地區(qū)發(fā)育的數(shù)量眾多的地震滑坡,尚沒有明確的成因機理解釋。

      4 場地條件對黃土地震滑坡影響的研究

      工程地震學(xué)研究中,場地條件系指場址區(qū)的工程地質(zhì)條件,主要包括場址的地形地貌、巖土的組成和性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造以及水文地質(zhì)條件等[38]。場地條件對地震動的影響是局部地區(qū)出現(xiàn)烈度異常、震害加重的主要因素。針對海原大地震所形成的三個異?;录袇^(qū),許多學(xué)者認(rèn)為海原大地震誘發(fā)的滑坡相對集中現(xiàn)象與場地條件有密不可分的關(guān)系。

      單鵬飛[39]在分析海原地震誘發(fā)的區(qū)域滑坡呈帶狀或團塊狀密集獨特分布及其嚴(yán)重災(zāi)害特征的基礎(chǔ)上,認(rèn)為滑坡地形變的分布規(guī)律不僅受地震烈度的影響,還受黃土特性、地層結(jié)構(gòu)、地貌過程和地震活動等多因素的影響??刂莆骷貐^(qū)滑坡獨特分布的地貌結(jié)構(gòu)和空間組配關(guān)系,是造成當(dāng)?shù)鼗聻?zāi)害嚴(yán)重并與其它烈度區(qū)顯著差別的主因之一。陳永明[40]發(fā)現(xiàn)地震誘發(fā)黃土滑坡受到構(gòu)造單元、基底巖層結(jié)構(gòu)、地震烈度、斷裂構(gòu)造、臨空的馬蘭黃土厚度影響。王蘭民[6]認(rèn)為遠(yuǎn)場厚黃土覆蓋場地具有放大效應(yīng),這是黃土邊坡地震易滑原因之一。袁麗俠[17]通過對西吉地區(qū)黃土微結(jié)構(gòu)進行分析從而得出黃土結(jié)構(gòu)的不同是該區(qū)發(fā)育大規(guī)模黃土滑坡重要內(nèi)因,地震波與該地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力、地形地貌、場地土性質(zhì)、場地效應(yīng)等方面的耦合造就了西吉地區(qū)成為地震誘發(fā)滑坡高發(fā)區(qū)。鄧龍勝[19]分析地震滑坡高發(fā)的地區(qū)認(rèn)為這些地區(qū)處于地震地殼破裂帶的幾何投影中心,并且滑坡發(fā)育區(qū)地貌切割破碎,山梁單薄,黃土梁的走向往往與地震力主方向垂直或有大交角,滑坡高發(fā)區(qū)遭遇地震動時包含了大量與邊坡自振周期相近的波使邊坡產(chǎn)生自振,從而使振動效應(yīng)放大。尚慧[41]發(fā)現(xiàn)黃土山坡陰面地震滑坡發(fā)育遠(yuǎn)多于陽面,認(rèn)為這種差異性分布是由于季風(fēng)效應(yīng)導(dǎo)致陰面黃土堆積較厚且陰面含水率較高。

      從宏觀資料和震災(zāi)現(xiàn)象來說,場地條件對黃土地震滑坡的發(fā)育和分布有著明顯的影響,但目前的研究成果,很難定量的確定不同的場地條件對區(qū)域黃土地震滑坡的影響大小。地形地貌、活動斷層、覆蓋土層厚度、土層結(jié)構(gòu)、地下水賦存條件等場地條件與地震動耦合研究不足。海原特大地震西吉西南、會寧以東和靜寧西北Ⅸ~Ⅹ度地區(qū)地震滑坡相對集中分布與場地條件的關(guān)系尚沒有系統(tǒng)的研究分析。

      5 黃土邊坡的動力穩(wěn)定性研究

      目前邊坡動力穩(wěn)定性研究方法主要包括定性分析方法和定量分析方法,前一種方法包括工程地質(zhì)調(diào)查法、烈度和地震動參數(shù)評價法等,后一種方法包括包括擬靜力法、Newmark滑塊分析法、數(shù)值分析法、模型試驗法、綜合法等。在黃土邊坡地震穩(wěn)定性研究中以數(shù)值分析法和模型試驗法應(yīng)用居多。

      黃雅虹[42-43]通過引入蒙特卡羅隨機搜索法-遺傳算法找出黃土邊坡地震時最危險滑裂面,并以西吉回回川滑坡作為算例進行比對,得到結(jié)果較為擬合。劉忠玉[44]考慮地震荷載作用下飽和黃土的孔壓增長模式及液化規(guī)律,通過建立飽和黃土無限邊坡的動力穩(wěn)定性分析模型,對黃土邊坡的破壞類型和動力穩(wěn)定性進行判斷,發(fā)現(xiàn)屈服地震系數(shù)嚴(yán)重地受孔壓累積的影響,即隨著振次的增加,屈服地震系數(shù)越來越小。陳昌祿[45]將強度折減法與有限差分法相結(jié)合,建立黃土邊坡的三維有限插分網(wǎng)格,以擬靜力作為地震荷載,分析了固原九龍山邊坡的穩(wěn)定性,通過與二維極限平衡法分析結(jié)果的比較,表明擬靜力強度折減三維有限差分方法分析的結(jié)果比較可靠。鄧龍勝[46]通過人工合成西吉喜家灣場地地震波,對黃土邊坡進行動力響應(yīng)分析,研究輸入地震波的卓越頻率、幅值以及入射角變化對黃土邊坡位移、速度和加速度的動力響應(yīng)影響,發(fā)現(xiàn)邊坡對包含與自身卓越周期相關(guān)頻率地震波異常敏感,入射角的改變對邊坡穩(wěn)定性影響也較大。言志信[47-48]以特定三級黃土邊坡作為研究對象,以FLCA3D軟件對其地震動響應(yīng)和變形特征進行分析,發(fā)現(xiàn)黃土邊坡對地震波具有臨空面放大效應(yīng),地震波在坡體內(nèi)傳播過程中還具有滯后效應(yīng)。吳志堅[49]通過振動臺試驗研究黃土邊坡的地震動響應(yīng)以及漸進破壞特征,結(jié)果表明黃土斜坡在地震作用下存在顯著臨空面及垂直放大效應(yīng)。張澤林[50]以西北地區(qū)黃土-紅色泥巖二元結(jié)構(gòu)邊坡作為研究對象進行離心機振動臺試驗,發(fā)現(xiàn)黃土滑坡的破壞形式表現(xiàn)為:滑坡后壁形成拉張裂隙,逐漸擴張,滑坡后壁發(fā)生崩落,滑坡頂部堆積體略有下挫,形成凹槽,坡腳發(fā)生輕微鼓脹。

      從現(xiàn)有的研究來看數(shù)值分析法、動力物理模型試驗、動力離心模型試驗對黃土邊坡的動力反應(yīng)和失穩(wěn)判斷具有很好的指導(dǎo)意義。然而數(shù)值模擬計算中土體本構(gòu)關(guān)系、邊界條件選取的合理與否,直接影響研究成果的正確與否。目前尚缺少合理的黃土本構(gòu)模型,這也制約了數(shù)值模擬方法的發(fā)展。對于試驗法來說很難滿足模型和原型在幾何尺寸、材料特性以及動力特性上合理的相似率,這些問題可能會導(dǎo)致實驗結(jié)果出現(xiàn)很大偏差。

      6 黃土動力特性研究

      黃土動力特性不僅要研究動強度(含動孔壓與液化)、動變形以及動應(yīng)力-動應(yīng)變等一般土力學(xué)性質(zhì),因黃土特殊的結(jié)構(gòu)性和非飽和性,常表現(xiàn)出明顯的各向異性和水敏性,在研究中??紤]動力與水力作用的不同組合路徑。

      黃土動力特性研究主要以室內(nèi)動三軸試驗為主,基本分為兩類:一類是將地震概化為一個等效的等幅正弦波施加到試樣上,從而得出了類似砂土的動強度一變形的規(guī)律;另一類是向試樣上直接施加模擬地震波型的不規(guī)則激振波,來研究黃土的動力特性,輸入地震波一般從某地記錄到的地震動時程而來[36]。 前一種方法中,謝定義[51-52]利用動三軸試驗儀對洛川、西安、蘭州等地黃土按干型(ω≤ωP)、濕型(ωP﹤ ω﹤ ωL)、飽和型(ω≥ωL)三種類型輸入等幅往復(fù)荷載發(fā)現(xiàn):①對于干型黃土,其動應(yīng)力-動應(yīng)變特性曲線具有直線關(guān)系,在破壞應(yīng)變范圍內(nèi)的動模量可取為常數(shù),動強度由抗拉強度控制。②對于濕型黃土動應(yīng)力-動應(yīng)變特性曲線呈雙曲線關(guān)系,動強度由抗剪強度控制,破壞在應(yīng)變累積到屈服應(yīng)變時發(fā)生。③對于飽和黃土其動應(yīng)力-動應(yīng)變關(guān)系為雙曲線,動強度也受抗剪強度控制,但其動變形明顯偏大,動強度明顯偏低,動孔壓明顯增長。巫志輝[53]在黃土樣的動三軸控制中施加了不同類型的動應(yīng)力時程,總結(jié)提出了“大波效應(yīng)”、“首波效應(yīng)”、“連波效應(yīng)”等六種不規(guī)則應(yīng)力波具有的波序效應(yīng)。駱亞生[54]選取我國典型地區(qū)黃土試樣,利用動扭剪三軸儀上施加等幅動荷載,得到了非飽和黃土的結(jié)構(gòu)性參數(shù)隨動應(yīng)變的變化規(guī)律。后一種方法中,王蘭民[55-56]利用動三軸對黃土試樣直接施加隨機地震荷載時程進行動強度試驗,提出了在隨機地震荷載作用下,從黃土的動應(yīng)力與積累殘余應(yīng)變關(guān)系曲線確定動強度的動三軸試驗方法,發(fā)現(xiàn)黃土的動本構(gòu)關(guān)系在地震波荷載下仍為雙曲線型,但模型參數(shù)與等幅正弦循環(huán)荷載作用下的模型參數(shù)有一定差異,動應(yīng)變比等幅正弦荷載要大。鄧龍勝[57-59]對海原地震滑坡土樣輸入人工合成地震動進行動三軸試驗,得到了隨機地震荷載作用下黃土動應(yīng)力–應(yīng)變的基本特征,以及動剪切模量和阻尼比的計算方法,發(fā)現(xiàn)在低固結(jié)壓力情況下,地震荷載會造成黃土的骨架損傷,降低其抗剪強度,并且降低的程度隨動荷載幅值的增大而增大。

      從現(xiàn)有的工作來看,黃土動力學(xué)研究主要以動三軸試驗為基礎(chǔ),著眼點主要在黃土體含水量的變化、黃土的微觀結(jié)構(gòu)特征以及動荷載的類型等因素對黃土動力特性的影響上。現(xiàn)有的動三軸試驗研究對黃土結(jié)構(gòu)性相對地震動加載的尺寸效應(yīng)關(guān)注較少,同時如何定量描述動荷載的加載效應(yīng)也值得我們加以考慮。此外,黃土動力特性的研究既要借鑒飽和砂土等成熟有效的研究實驗方法,又要針對黃土的特殊性質(zhì)進行切實有效的試驗,由此黃土動力特性的研究需要探求一種適合自身的試驗研究技術(shù)與方法。

      7 結(jié)論與討論

      總的來說,現(xiàn)階段對海原大地震誘發(fā)黃土滑坡的研究重點主要集中在滑坡類型、分布規(guī)律、影響因素以及形成機理等多個方面。然而對于海原地震誘發(fā)的大量滑坡而言,還有不少需要完善和深入研究的地方,筆者認(rèn)為主要有以下幾個方面:

      (1)黃土特殊的物理力學(xué)特性。黃土特殊的水理特性、強度特性、動力特性等特性,決定著黃土邊坡的動力穩(wěn)定性分析不能簡單引入一般巖土體邊坡的分析方法。如何引入黃土體的特殊性,考慮黃土特殊的物理力學(xué)性質(zhì)以及由此在地震過程中可能出現(xiàn)的震陷和液化,是黃土邊坡動力穩(wěn)定性分析的創(chuàng)新點和突破點。

      (2)黃土邊坡的動力穩(wěn)定性快速評價方法。在黃土地區(qū)開發(fā)建設(shè)過程中,需要對工程場址區(qū)的黃土邊坡進行動力穩(wěn)定性評價,而現(xiàn)有黃土邊坡動力穩(wěn)定性研究較為復(fù)雜,實用性不強,目前尚缺乏一種便于工程應(yīng)用的黃土邊坡動力穩(wěn)定性快速評價方法。

      (3)場地效應(yīng)對黃土地震滑坡的影響。不同結(jié)構(gòu)類型、不同地質(zhì)構(gòu)造背景和不同工程地質(zhì)條件下黃土邊坡其受到同一地震動場作用下的反應(yīng)分析目前開展較少,此外黃土的物性變化、地下水位的變化、地震波頻譜特性的變化對黃土邊坡的動力反應(yīng)研究也應(yīng)重點關(guān)注。

      (4)黃土動力特性。已有的黃土動本構(gòu)模型不能很好模擬地震作用下土體彈塑性行為,遠(yuǎn)不能滿足工程的需要,因此應(yīng)開展地震作用下黃土動力本構(gòu)模型研究。此外現(xiàn)有的動三軸試驗方法尚不能較好地模擬復(fù)雜的受力環(huán)境,因此要繼續(xù)開展黃土動力特性試驗方法與試驗儀器的研究。

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      Current Status of Research on Haiyuan Earthquake?triggered Landslides

      Peng Da1, Bo Jingshan1, Li Xiaobo1, Yang Shun2
      (1.Institute of Disaster Prevention,Sanhe065201,China;2.Earthquake Agency of Ningxia Hui Autonomous Region,Yinchuan750001,China)

      Based on presenting a survey of Haiyuan earthquake and the earthquake?triggered geological hazards, this paper systematically summarized the research achievements made by some previous scholars from the following aspects— the characteristics of growth and distribution of earthquake landslides, the formation mechanism and site conditions of loess earthquake?triggered landslides, the stability evaluation of loess slope, and the dynamic properties of loess etc.Then, the effect and contribution of these achievements on the study of loess landslide hazards were reviewed.On this basis, considering the demands of economic construction and the focus of theoretical research, this paper proposed some relevant issues and research directions for further research in this field.

      Haiyuan earthquake; loess earthquake?triggered landsides; formation mechanism; site condition; stability evaluation;dynamic properties of loess

      P642.22 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1673 -8047(2017)03 -0028 -09

      2017-06-29

      中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金創(chuàng)新團隊資助計劃項目(ZY20160101);海原斷裂滑坡災(zāi)害調(diào)查項目(12091207).

      彭達(dá)(1992—),男,碩士研究生,從事工程地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害研究。

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