鄂東黃岡地區(qū)堆積層滑坡及接觸面物理力學(xué)特性研究

鄒 浩，陳金國，何文娟，葛長山

(1.湖北省地質(zhì)局 第三地質(zhì)大隊，湖北 黃岡 438000；2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢) 教育部長江三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究中心，湖北 武漢 430074)

滑坡是鄂東黃岡地區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害，已成為影響該地區(qū)居民生存環(huán)境的主要災(zāi)種之一。黃岡市是湖北省地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)之一，規(guī)模以中小型堆積層滑坡為主[1-2]。

目前很多學(xué)者對以土—巖接觸面為滑面的堆積層滑坡進(jìn)行了一系列研究。國外早期一些學(xué)者在開展直剪試驗[3-4]、環(huán)剪試驗[5-10]的基礎(chǔ)上研究了土體與混凝土等粗糙材料接觸面的力學(xué)性質(zhì)。Martinez等[11]首次提出了界面粗糙形式對砂土與結(jié)構(gòu)物界面強度的影響。隨著攝影測量和離子圖像測速分析技術(shù)的發(fā)展，White等[12]提出了一種非接觸式土體變形測量新技術(shù)，可以觀測到剪切帶表面土顆粒的運動。胡黎明等[13]通過數(shù)字照相技術(shù)記錄了接觸面附近砂土顆粒的位移情況，分析了土與結(jié)構(gòu)物接觸面剪切破壞的變形機理和力學(xué)特性。為了研究黃土滑坡的演化規(guī)律，吳瑋江等[14]結(jié)合實例調(diào)查資料，分析總結(jié)了黃土—泥巖接觸面滑坡的滑動與復(fù)活特征、成因、區(qū)域分布規(guī)律等。楊晨[15]在不同有效法向應(yīng)力、剪切速率下對不同含水率、不同干密度等不同影響因素下，研究了黃土基巖接觸面的力學(xué)特性及破壞變形規(guī)律。

綜合以上，現(xiàn)階段研究關(guān)注滑坡體及基覆界面較多，而關(guān)注堆積層滑坡內(nèi)部的土—土接觸面較少。本文在勘察資料匯總分析的基礎(chǔ)上，選取了三處典型的堆積層滑坡，從探槽取出堆積體試樣進(jìn)行物理力學(xué)試驗，從堆積體的結(jié)構(gòu)特征、物理特征和剪切力學(xué)特征三個方面對試驗結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)地闡述和分析，對鄂東地區(qū)的堆積層滑坡演化過程和穩(wěn)定性研究具有一定的參考價值。

1 典型堆積層滑坡概況

本文選取了區(qū)內(nèi)三處典型的堆積層滑坡作為研究對象，即英山縣溫泉鎮(zhèn)小米畈村六組滑坡、麻城市福田河鎮(zhèn)大旗山村村委會后山滑坡和浠水縣丁司垱鎮(zhèn)關(guān)山福利院不穩(wěn)定斜坡。

1.1 小米畈滑坡

湖北省英山縣溫泉鎮(zhèn)小米畈村六組滑坡，簡稱小米畈滑坡，位于英山縣溫泉鎮(zhèn)小米畈村六組。坡長221 m，滑坡體最寬處52 m，最窄處25 m，均寬40 m，滑坡總面積約8 850 m2。剖面形態(tài)呈長舌型，崩滑主要方向35°。滑體物質(zhì)均厚約6 m，總體積約5.3×104m3，屬小型土質(zhì)滑坡。

滑坡體為第四系殘坡積層粉質(zhì)粘土夾碎石，黃褐色，層厚3.9～12.2 m，平均厚度約8 m?，F(xiàn)場勘察結(jié)果表明，該土層大致可分為兩層，上層含碎石較多，下層較少，土質(zhì)更接近于殘積層粉砂，但無明顯界限?；矠樵沤缂t安群雷家店組花崗片麻巖(Ptl)，片麻狀構(gòu)造，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)，褐黃、黃褐色，片麻理產(chǎn)狀110°∠32°。

滑坡平面示意圖和主剖面示意圖(圖1)表明，滑坡潛在滑移面為第四系殘坡積物與強風(fēng)化花崗片麻巖的基覆界面，但也存在局部地區(qū)沿殘坡積層土體內(nèi)部裂隙面塌滑的情形。

圖1 小米畈滑坡平面、剖面示意圖Fig.1 Plane and profile of Xiaomifan landslide

1.2 大旗山滑坡

麻城市福田河鎮(zhèn)大旗山村村委會后山滑坡，簡稱為大旗山滑坡，位于麻城市福田河鎮(zhèn)大旗山村5組，距大旗山村村委會以西30 m處。如圖2-a所示，滑坡分布在一近東西向展布的斜坡地帶，總體坡向166°，前緣、后緣高程分別為114.0 m和150.0 m，平面形態(tài)整體呈箕形，剖面形態(tài)為凸形?；驴v向長約52 m，橫寬約247 m，平均厚度約8 m，面積約12 800 m2，體積約10×104m3，規(guī)模等級屬中型。

滑坡體物質(zhì)主要為古滑坡滑動后堆積在現(xiàn)地貌斜坡前緣的第四系滑坡堆積物粉質(zhì)粘土夾碎石與第四系殘積層粉砂?；孪路鶐r為元古界紅安群七角山組(Ptq)花崗片麻巖，片麻理產(chǎn)狀32°∠30°，受構(gòu)造、風(fēng)化作用影響強烈。

依據(jù)滑坡體物質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征分析，如圖2-b所示，滑坡潛在滑移面為第四系滑坡堆積層與殘積層的接觸面。

圖2 大旗山滑坡平面、剖面示意圖Fig.2 Plan and profile of Daqishan landslide

1.3 關(guān)山福利院不穩(wěn)定斜坡

浠水縣丁司垱鎮(zhèn)關(guān)山福利院不穩(wěn)定斜坡，簡稱福利院滑坡，位于浠水縣丁司垱鎮(zhèn)關(guān)山福利院前緣。如圖3所示，滑坡面整體呈不規(guī)則梯形，滑體主滑方向為45°，坡度30°～35°，前緣高程90 m左右，后緣高程約113 m，滑體平均寬約25 m，滑體長約100 m，滑體面積約2 500 m2，滑體厚度約4 m，體積約1×104m3，為淺層土質(zhì)小型滑坡。

圖3 關(guān)山福利院不穩(wěn)定斜坡平面、剖面示意圖Fig.3 Plan andprofile of unstable slope of Guanshan welfare home

滑坡體物質(zhì)為人工堆積粉質(zhì)粘土夾碎石與第四系殘積粉砂，厚度為0.5～2.5 m?；孪路鶐r為元古界紅安群雷家店組花崗片麻巖。目前滑坡主要沿人工堆積層切層及基覆界面順層滑移。

2 結(jié)構(gòu)特征

黃岡地區(qū)堆積層滑坡滑坡體主要物質(zhì)為堆積體，巖性為土石混合體，其中石塊的組成比例、形狀甚至位置這些細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征使其不同于單一的土質(zhì)和巖質(zhì)性質(zhì)，從而呈現(xiàn)出宏觀物理力學(xué)性質(zhì)的特殊性[16]。因此，厘清不同成因堆積體的結(jié)構(gòu)特征對于堆積層滑坡的研究是十分必要的。

2.1 堆積體宏觀結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)對上述3處堆積層滑坡勘查資料進(jìn)行統(tǒng)計和歸納，如表1所示，堆積體的成因主要包括滑坡堆積、殘坡積、殘積和人工填土等?；露逊e物巖性主要為碎石土，是由老滑坡下滑堆積形成，結(jié)構(gòu)較為松散，碎石體積含量一般為10%～20%，碎石粒徑一般在3～10 cm，最大可達(dá)30 cm，呈棱角—次棱角狀，一般分布于山體滑坡前緣及中部。殘坡積土巖性主要是粉質(zhì)粘土夾碎石，表現(xiàn)為粉質(zhì)粘土中含有部分母巖風(fēng)化的小粒徑碎石及角礫，主要是由降雨形成的暫時性地表水搬運，在坡腳處堆積形成。殘積土巖性主要為粉砂，是母巖劇烈風(fēng)化呈土狀，由于是原地風(fēng)化，往往局部保留了原巖的構(gòu)造，殘積土中碎石含量約為10%～20%，碎石粒徑多為0.2～0.5 cm。人工堆積物巖性主要為粉質(zhì)粘土夾碎石，物源復(fù)雜，碎石含量20%～30%，碎石粒徑多為2～5 cm。

表1 3處堆積層滑坡地層結(jié)構(gòu)及地層巖性Table 1 Stratum structure and lithology of three accumulation landslides

2.2 接觸面成因特征

上述不同成因的堆積體之間相互堆疊并直接接觸，形成了不同類型的接觸面。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，對研究區(qū)內(nèi)潛在滑移面的成因類型進(jìn)行歸納，主要包括：基覆界面、滑坡堆積層與殘積層接觸面、人工堆積層與自然堆積層接觸面、殘積土內(nèi)部裂隙面四種類型。

基覆界面是堆積層滑坡最重要的地質(zhì)界面。研究區(qū)內(nèi)所有的松散土體都是堆積在巖體之上的，這些松散土體與下伏基巖在結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成以及力學(xué)性質(zhì)上都具有顯著的差異，這種性狀上顯著的差異使其成為堆積層滑坡中最易失穩(wěn)的地質(zhì)界面。根據(jù)對鄂東地區(qū)11處堆積層滑坡的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中有9處滑坡是沿基覆界面發(fā)生滑動的，占比82%。

黃岡地區(qū)的地層巖性多以片麻巖、花崗質(zhì)以及花崗質(zhì)片麻巖為主，在長期的歷史風(fēng)化過程中，由于風(fēng)化的不均一性，在巖體表面層形成一個厚度不均的風(fēng)化層，巖石中的云母等礦物易風(fēng)化為粘土礦物，而不易風(fēng)化的石英最終殘留下來，形成了這種巖性為含碎石粘性土或砂土的殘積層土體。同時，由于在重力作用下，上部殘積層與基巖在重力作用下沿一定的軟弱面整體下滑形成堆積物，即滑坡堆積物?；露逊e物與殘積土層之間直接接觸，形成了滑坡堆積層與殘積層接觸面，在一定情況下容易發(fā)生失穩(wěn)。在現(xiàn)場可以清晰地看到這種類型分界面，如圖4所示為滑坡堆積層與殘積層的接觸面。

圖4 大旗山滑坡探槽圖片F(xiàn)ig.4 Photos of trench exploration of Daqishan landslide

殘積層位于巖石風(fēng)化殼的上部，是劇烈風(fēng)化的部位，往下與中風(fēng)化的較完整基巖相連，但與基巖之間的界限較模糊。由于殘積土是原地風(fēng)化未經(jīng)搬運的土，往往保留了原巖的樣貌，同時可能形成深度不大、方向紊亂、連續(xù)性差的風(fēng)化裂隙面，這種結(jié)構(gòu)面與臨空面的距離有關(guān)，故往往是從坡表向坡內(nèi)展布的，即風(fēng)化裂隙面往往是與臨空面斜交。由于風(fēng)化導(dǎo)致殘積土表現(xiàn)出了既不同于上層洪積土和坡積土的工程性質(zhì)，又不同于穩(wěn)定基巖的性質(zhì)，使得斜坡出現(xiàn)可能沿著殘積內(nèi)部裂隙面滑移的情況。

殘坡積層、殘積層和滑坡堆積層都是自然堆積形成的堆積體，結(jié)構(gòu)往往較松散，不符合人類工程活動的需要。因此，為了建筑工程安全等原因，人類對土質(zhì)進(jìn)行篩選并進(jìn)行夯實等人工作用形成填土，同時剩余的填土部分在斜坡面上堆積形成人工堆積層。這些人工堆積物與自然堆積物在物源上是不同的，在各種物理力學(xué)特性上也存在較大差異，其接觸界面也往往容易失穩(wěn)。

2.3 堆積體細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征

堆積層滑坡土體中粘土礦物的成分和含量對堆積層滑坡的穩(wěn)定性也有重要作用。本文選取了3處滑坡不同堆積層的6個堆積體樣品進(jìn)行了X射線衍射分析。需要指出的是，小米畈滑坡在殘坡積土層不同深度取了兩次樣，分別為XMF-1和XMF-2，其中XMF-2為殘積土樣品。這些樣品的主要礦物成分及含量如表2所示,3處滑坡的堆積體均含有不可忽視的粘土礦物，主要成分為蒙脫石、伊利石和高嶺石。其中，小米畈滑坡殘積土的這三種粘土礦物含量最高，達(dá)48.09%；含量最低的是福利院滑坡人工填土，為11.26%。

表2 3處滑坡堆積體樣品礦物成分表Table 2 Mineral composition of three landslide deposits

通過SU8010型場發(fā)射掃描電鏡，可以清楚觀察到書頁狀的硅酸鹽類粘土礦物以空隙充填的形式存在于粒間空隙(圖5)。這些粘土礦物往往具有親水性，礦物內(nèi)部的吸附水和層間水使降雨入滲形成的地下水滯留在土體中，增大了土體重度；同時粘土礦物與水的作用所產(chǎn)生的膨脹性、分散性和凝聚性等，會降低土體的力學(xué)強度，從而降低了滑坡體的穩(wěn)定性。

圖5 滑坡堆積體掃描電鏡圖片F(xiàn)ig.5 SEM pictures of landslide accumulation

3 物理性質(zhì)

堆積層滑坡不同堆積體結(jié)構(gòu)的差異決定了其物理性質(zhì)的差異。本文對上述3個典型滑坡6種類型堆積體土樣開展了土質(zhì)學(xué)測試，試樣編號同表3。這6個試樣的各粒組百分含量及滲透系數(shù)如表3所示。根據(jù)顆粒級配曲線確定土樣的不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc，可見6種土的Cu均接近或>5，表示這些堆積土體并不存在級配不良的情形；另外，3處滑坡殘積土的Cc均<1，表明其粒徑不甚齊全。

表3 各粒組百分含量和滲透系數(shù)Table 3 Percentage content and permeability coefficient of each grain component

將上述6個試樣的其它土質(zhì)學(xué)試驗指標(biāo)與收集的前期勘察階段的測試值一同進(jìn)行統(tǒng)計，其最大值、最小值和均值如圖6所示。統(tǒng)計結(jié)果表明，如圖6-a、6-b所示，6種試樣天然重度的均值均在18.24～19.56 kN/m3區(qū)間內(nèi)，干密度的均值均在14.59～16.01 kN/m3區(qū)間內(nèi)?？梢?，就重度而言，6種堆積體的差別不大，其中小米畈滑坡殘坡積層和殘積層的干重度值區(qū)間相對較小，主要原因在于樣本數(shù)較少。同時，注意到福利院滑坡人工填土重度的測試值范圍最大，可能是由于人工填土的結(jié)構(gòu)極其不均勻，測試結(jié)果的變異性很大所致?？紫侗萫可用以表示土的密實程度。e值越小，土越密實，壓縮性越低；e值越大，土越疏松，壓縮性越高。如圖6-c所示，小米畈滑坡和大旗山滑坡上下兩層堆積體的密實程度平均值基本一致；福利院滑坡的殘積土e的均值比人工填土e的均值小0.21，差距十分顯著，表明殘積土明顯比人工填土更為密實。液限含水量是細(xì)粒土呈可塑狀態(tài)的上限含水率，塑限含水量是細(xì)粒土呈可塑狀態(tài)的下限含水率。如圖6-d所示，3處滑坡殘積土層液限含水量均值取值區(qū)間為32.08%～34.00%，差距十分微弱，且均小于其上層其它成因的土體(均值取值區(qū)間為35.24%～36.8%)；變異性也小于上層的其它成因類型的堆積體。如圖6-e所示，3處滑坡殘積土層塑限含水量(均值取值區(qū)間為17.70%～20.03%)，均小于其上層其它成因的堆積體(均值取值區(qū)間為19.48%～23.20%)。塑性指數(shù)為液限含水量與塑限含水量之差。塑性指數(shù)越大，表明土的顆粒越細(xì)，比表面積越大，土的親水礦物含量越高，能綜合反映土的礦物成分和顆粒大小的影響。圖6-f所展示的6種土的塑性指數(shù)差別并不大。同時，由于取樣位置、取樣時間的差異，各土樣的天然含水量差異很大，故未對天然含水量和液性指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計。

圖6 堆積體物理性質(zhì)統(tǒng)計Fig.6 Statistics of physical properties of accumulation bodies

4 剪切力學(xué)試驗方案

本文采用應(yīng)變控制式直剪儀分別對取自3處滑坡的6種不同的堆積體擾動樣，根據(jù)不同的要求進(jìn)行堆積層土體、土—土接觸面、土—巖接觸面試樣的制備，及直接剪切試驗。每組試驗采用4個試樣分別逐級施加100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa垂直壓力，以0.08 mm/min的剪切速度進(jìn)行剪切，得到破壞時的剪切應(yīng)力，從而確定其剪切參數(shù)。

4.1 堆積體剪切力學(xué)試驗

將取自3處滑坡的6種不同堆積體擾動樣風(fēng)干過2 mm標(biāo)準(zhǔn)篩，控制試樣的干密度，按照合理的含水量間距配置4組含水量，如表4所示。其中飽和含水量以試樣在真空飽和裝置中抽氣飽和后的實測含水量為準(zhǔn)。

4.2 土—土接觸面剪切力學(xué)試驗

由表1，根據(jù)3處滑坡潛在滑動面的類型，對大旗山滑坡和福利院滑坡上層堆積物與下層殘積土不同含水量的接觸面開展直剪試驗，即DQS1-DQS2組合和FLY1-FLY2組合；對小米畈滑坡考慮到其潛在滑移面為殘坡積土內(nèi)部裂隙面，故取下層殘坡積土體(XMF-2)人為制造裂隙面進(jìn)行不同含水量的直剪試驗，即XMF1-XMF2組合。樣品制備參數(shù)同表4。

表4 堆積體樣品制備參數(shù)Table 4 Preparation parameters of bulk sample

制樣時，首先將高度20 mm和10 mm的環(huán)刀用透明膠粘在一起制成特殊壓樣器，按所要求的樣品制備參數(shù)通過活塞壓制上下層不同土體成內(nèi)徑61.8 mm、高度10 mm的環(huán)刀樣。然后將上述兩層的10 mm環(huán)刀樣疊加壓制成高20 mm的一般環(huán)刀樣。接著，將一般環(huán)刀樣置入固結(jié)儀，施加400 kPa的預(yù)壓力使試樣與儀器上下各部件之間接觸進(jìn)行固結(jié)直至穩(wěn)定狀態(tài)。最后置入直剪儀進(jìn)行不排水快剪試驗。

4.3 土—巖接觸面剪切力學(xué)試驗

為模擬土—巖接觸面的巖性軟弱突變，對剪切試驗進(jìn)行改進(jìn)，下剪切盒放置制備的巖樣，保持層面與剪切面平行，上剪切盒放置已飽和的土樣，下剪切盒內(nèi)巖樣一次試驗后不再使用，重新放置下剪切盒巖樣進(jìn)行不排水快剪試驗。本文基于研究區(qū)內(nèi)堆積層滑坡沿基覆界面發(fā)生滑移基本都出現(xiàn)在暴雨導(dǎo)致地下水位急劇上升的情況下，故僅開展3處滑坡的殘積層土體飽和狀態(tài)的土—巖接觸面剪切試驗。試樣制備時控制干密度如表4所示。

制樣時首先制備高度10 mm的環(huán)刀樣，然后將試樣置入真空飽和裝置使試樣充分飽和，接著在固結(jié)容器內(nèi)放置護(hù)環(huán)和巖樣，施加400 kPa軸向壓力使其固結(jié)穩(wěn)定，再取出進(jìn)行不排水快剪試驗。

5 剪切強度特性

5.1 堆積體剪切強度特性

本文共進(jìn)行了6種土樣各4個配比含水量的快剪試驗，即24組試驗。結(jié)果表明，不同含水量條件下，小米畈滑坡殘坡積土的粘聚力c值范圍為6.94～21.53 kPa，內(nèi)摩擦角φ值范圍為22.96°～26.66°；小米畈滑坡殘積土的粘聚力c值范圍為5.90～15.28 kPa，內(nèi)摩擦角φ值范圍為26.06°～27.56°；大旗山滑坡滑坡堆積土的c值范圍為9.00～39.93 kPa，φ值范圍為24.29°～24.86°；大旗山滑坡殘積土的c值范圍為8.06～26.00 kPa，φ值范圍為25.80°～28.09°；福利院滑坡人工填土的c值范圍為13.20～36.53 kPa，φ值范圍為32.86°～34.52°；福利院滑坡殘積土的c值范圍為9.72～26.39 kPa，φ值范圍為24.29°～27.70°。

一般而言，對于含有大量親水性粘土礦物的巖土材料，含水量的變化將導(dǎo)致其抗剪強度參數(shù)的顯著變化。如圖7-a所示，6種堆積體的粘聚力隨著含水量的增大而單調(diào)減小，這種減小的趨勢可以用直線進(jìn)行擬合。如大旗山滑坡滑坡堆積物的粘聚力從含水量10%時的39.93 kPa，減小到飽和狀態(tài)下的9.1 kPa，減小幅度最大。這是因為當(dāng)含水量增大時，土體中的自由水增多，土顆粒表面逐漸被潤滑，結(jié)合水膜逐漸增厚，起到了潤滑作用，從而膠結(jié)力降低。此外，還可以觀察到，3處滑坡的殘積土層的粘聚力均小于上層的其它成因堆積體，這是由于殘積層是花崗片麻巖原地風(fēng)化殘積的產(chǎn)物，粗顆粒含量更高，粒間膠結(jié)更弱。與之相對，如圖7-b，堆積體的內(nèi)摩擦角值普遍較大，這與粗粒含量較大有關(guān)；且含水量對堆積體土樣的內(nèi)摩擦角影響較小，當(dāng)含水量從10%增大到飽和狀態(tài)，內(nèi)摩擦角在一個較小的范圍內(nèi)浮動，并未觀察到明顯的上升或下降趨勢。

圖7 堆積體抗剪強度參數(shù)與含水量關(guān)系Fig.7 Relationship between shear strength parameters and water content of accumulation body

5.2 土—土接觸面剪切強度特性

本文根據(jù)滑坡場地的實地調(diào)查情況，針對3個滑坡場地設(shè)計了3組以殘積土為核心的土—土接觸面剪切試驗，每組設(shè)計了4個含水量進(jìn)行土樣的配置，共開展了12組試驗。試驗結(jié)果表明，不同含水量條件下，小米畈滑坡殘積土內(nèi)部接觸面的粘聚力c值范圍為1.39～14.36 kPa，內(nèi)摩擦角φ值范圍為25.89°～27.52°；大旗山滑坡滑坡堆積土與殘積土接觸面的c值范圍為5.56～9.03 kPa，φ值范圍為26.39°～29.96°；福利院滑坡人工堆積土與殘積土接觸面的c值范圍為5.21～9.72 kPa，φ值范圍為24.39°～27.08°。很明顯在所考慮的含水量條件下，土—土接觸面的抗剪強度參數(shù)要比殘積土抗剪強度參數(shù)小，尤其是粘聚力數(shù)值顯著低于殘積土的粘聚力測試值。由此表明，由于試驗對象主要為砂土和粉土，這種土—土接觸面的剪切強度主要是由顆粒的咬合作用主導(dǎo)，而粒間膠結(jié)作用影響并不顯著。

如圖8-a所示，3組接觸面的粘聚力均隨著含水量的增大而單調(diào)減小，這種減小的趨勢可用直線進(jìn)行擬合。其中，小米畈滑坡殘積土層之間接觸面的粘聚力降低幅度最大，從含水量10%時的14.36 kPa，減小到飽和狀態(tài)下的1.39 kPa；相對而言，大旗山滑坡和關(guān)山福利院不穩(wěn)定斜坡兩處粘聚力降低幅度不大，分別為3.47 kPa和4.51 kPa。

如圖8-b所示，3處滑坡土—土接觸面的內(nèi)摩擦角均隨著含水量的增大而單調(diào)減小，雖然減小的幅度不如粘聚力，但是這種趨勢也可用直線進(jìn)行擬合。這與前面堆積體的內(nèi)摩擦角受含水量影響較小的結(jié)果不同。這可能是由于在試驗過程中，上下兩層試樣所含的水容易在接觸面集中，因此隨著含水量的增大，接觸面的存在導(dǎo)致接觸面上的自由水含量增多，接觸面顆粒間由于水的潤滑作用，土顆粒尖角逐漸鈍化，土顆粒粒間咬合作用逐漸減弱[17]。但是由于本實驗采用的是不排水快剪，所以減小的幅度也比較有限。

圖8 土—土接觸面抗剪強度參數(shù)與含水量關(guān)系Fig.8 Relationship between shear strength parameters and water content of soil-soil interface

5.3 土—巖接觸面剪切強度特性

本文針對3個滑坡場地開展了飽和狀態(tài)殘積土與基巖接觸面的土—巖接觸面剪切試驗，共開展3組試驗。為與殘積土及土—土接觸面的剪切強度對比，將飽和狀態(tài)下的試驗結(jié)果進(jìn)行比較，如表5所示。

表5 飽和狀態(tài)下堆積體與接觸面抗剪強度參數(shù)對比Table 5 Comparison of shear strength pavameters between accumulation body and interface in saturated state

飽和條件下，3處滑坡土—巖接觸面的抗剪強度參數(shù)最小，土—土接觸面的抗剪強度參數(shù)稍大，殘積土層的抗剪強度參數(shù)最大。表現(xiàn)為接觸面的粘聚力數(shù)值顯著低于殘積土的粘聚力測試值，而內(nèi)摩擦角的測試值差距較小。此外，在飽和狀態(tài)下，3處滑坡土—土接觸面與土—巖接觸面的抗剪強度參數(shù)差距并不明顯。表明在實際中，土—土接觸面和基覆界面都有可能是潛在的滑移面。如果基覆界面和殘積層土體的內(nèi)部裂隙面、滑坡堆積物與殘積土接觸面、人工堆積物與自然堆積物接觸面等土—土接觸面都處于飽和狀態(tài)，滑坡傾向于沿基覆界面發(fā)生整體滑動；而一般情況下，這些土—土接觸面在暴雨作用下要比基覆界面更容易到達(dá)飽和狀態(tài)，含水量遠(yuǎn)高于基覆界面，因此很容易發(fā)生局部失穩(wěn)塌滑，這與上文分析也是吻合的。

6 結(jié)論

(1) 通過對鄂東黃岡地區(qū)3處典型堆積層滑坡的勘察資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)堆積體的成因類型主要包括殘坡積、滑坡堆積、殘積和人工填土等；而區(qū)內(nèi)堆積體的接觸界面主要包括基覆界面、滑坡堆積土與殘積土接觸面、人工堆積物與自然堆積物接觸面、殘積土內(nèi)部裂隙面4種類型。這4種類型的接觸面均有可能引起滑坡的整體或局部失穩(wěn)。

(2) 通過X射線衍射分析和掃描電鏡試驗對典型堆積層滑坡堆積體的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)3處滑坡不同成因的堆積體中均含有大量的親水性粘土礦物，主要成分為蒙脫石、伊利石和高嶺石。這些粘土礦物的存在在降雨等條件下不利于滑坡的穩(wěn)定。

(3) 通過對6種堆積層土體進(jìn)行剪切試驗，發(fā)現(xiàn)粘聚力隨著含水量的增大而單調(diào)減?。粌?nèi)摩擦角值普遍較大，且含水量對堆積層土體的內(nèi)摩擦角影響較小，隨著含水量的增大，并無明顯的上升或下降趨勢。

(4) 通過對3組土—土接觸面進(jìn)行剪切試驗，發(fā)現(xiàn)接觸面的粘聚力均隨著含水量的增大而單調(diào)減??；盡管減小的幅度不如粘聚力，接觸面的內(nèi)摩擦角也隨著含水量的增大而單調(diào)減小。

(5) 在飽和條件下，土—巖接觸面的抗剪強度參數(shù)最小，土—土接觸面的抗剪強度參數(shù)稍大，殘積土層的抗剪強度參數(shù)最大。表現(xiàn)為接觸面的粘聚力數(shù)值顯著低于殘積土的粘聚力測試值，而內(nèi)摩擦角的測試值差距較小。