（地质工程专业论文）黄土滑坡滑带土工程特性的实验研究.pdf

摘要 作为滑坡的重要组成部分，滑带土与滑坡的发展、变形和稳定性密切相关，而滑带 土强度特性的研究常成为滑坡研究中一个必要的内容。 泾阳南塬地区，位于陕西泾阳县泾河南岸，自1 9 7 6 年以来，先后发生大小滑坡4 0 余次，其中大型滑坡7 次，崩塌数次，滑坡非常发育，严重地威胁着人民群众的生命和 财产安全。本文在前人研究的基础上，对其进行调查研究，进而对泾河南岸滑坡的整治 提供科学依据。 本文在充分调研泾河南岸若干典型滑坡的区域地质环境及滑坡的发育特征的基础 上，对该区各滑坡滑带土的工程特性进行了试验研究，包括滑带土的物理特性、强度特 性、蠕变特性三个方面内容。 本文以试验为基础，结合不同含水情况滑带土的应力一位移曲线及强度曲线，系统 分析和研究了研究区各滑坡滑带土强度特性的变化特征、规律，并初步探讨了其变形机 理及影响因素，得出滑带土强度特性除了与物质组成外，与其赋存状念及自身的结构性 关系密切。在此基础上，得出强度特性指标( c 、妒) 与物性指标一含水量、液性指数 五相关关系，得到强度参数c 、妒与含水量、稠度指标丘之间呈较好的线性衰减关系， 并给出了关系表达式。通过蠕变实验得出黄土滑坡滑带土蠕变规律，来确定m e s d 蠕变 模型的参数 华 ，、( 尺，) ，、二，并对模型进行了验证，得出m e s r i 蠕变模 型可以较好地反映粘土等速蠕变阶段，且较适合于等速蠕变阶段应变速率较大的粘土。 本次试验研究成果，可做为典型黄土滑坡的稳定性评价及整治工程设计选用合理强 度指标依据。 关键词：黄土，滑坡，抗剪强度，相关分析，液性指数，含水量，蠕变特性 a b s t r a c t a sa n i m p o r t a n tc o m p o n e n to fl a n d s l i d e s l i ps o i l sh a v ec l o s er e l a t i o nw i t h i t s d e v e l o p m e n t ，d e f o r m a t i o na n ds t a b i l i t y ，t h e r e f o r e ，s t u d yo nt h es h e a rs t r e n g t hp r o p e r t i e so f s l i ps o i l su s u a l l yb e c o m ean e c e s s a r yp a r to ft h el a n d s l i d e sr e s e a r c h s o u t hj i n g y a n gt h ep l a t e a ua r e a ，l o c a t e da tt h es h a n x ij i n g y a n gc o u n t yj i n g h er i v e r s o u t h ，s i n c e19 7 6 ，s o u t hji n g y a n gt h ep l a t e a uh a sh a dt h es i z el a n d s l i d es u c c e s s i v e l y4 0t i m e ， t h el a r g e s c a l el a n d s l i d e7t i m e s ，t h ea v a l a n c h es e v e r a lt i m e s ，t h el a n d s l i d eg r e w ，i s t h r e a t e n i n gp e o p l e s l i f ea n dt h ep r o p e r t y s e c u r i t ys e r i o u s l y t h i s a r t i c l es t u d i e si nt h e p r e d e c e s s o ri nt h ef o u n d a t i o n ，c o n d u c t st h ei n v e s t i g a t i o na n ds t u d yt oi t t h e nt h ep l a t e a u l a n d s l i d e si m p r o v e m e n tp r o v i d e st h es c i e n t i f i cb a s i st oj i n g y a n gs o u t h n i sa r t i c l ei si n v e s t i g a t i n ga n ds t u d y i n gf u l l ys o u t hj i n g y a n gt h ep l a t e a uc e r t a i nt y p i c a l l a n d s l i d er e g i o n a lg e o l o g ye n v i r o n m e n ta n di nt h el a n d s l i d eg r o w t hc h a r a c t e r i s t i cf o u n d a t i o n ， h a sc o n d u c t e dt h ee x p e r i m e n t a ls t u d yt ot h i sa r e av a r i o u sl a n d s l i d e ss l i p p e r yb e l te a r t h s p r o j e c tc h a r a c t e r i s t i c ，i n c l u d i n gs l i p p e r yb e l te a r t hp h y s i c a lc h a r a c t e r ，i n t e n s i t yc h a r a c t e r i s t i c ， c r e e pp r o p e r t yt h r e ea s p e c tc o n t e n t s t a k et h ee x p e r i m e n ta st h ef o u n d a t i o n ，t h eu n i o nd i f f e r e n tw a t e r ys i t u a t i o ns l i p p e r yb e l t e a r t hs t r e s s - d i s p l a c e m e n tc u r v ea n dt h ei n t e n s i t yc u r v e ，t h es y s t e ma n a l y s i sa n dh a ss t u d i e d t h er e s e a r c ha r e av a r i o u sl a n d s l i d e ss l i p p e r yb e l te a r t hi n t e n s i t yc h a r a c t e r i s t i cc h a n g e c h a r a c t e r i s t i c ，t h er u l e ，a n dh a sd i s c u s s e di t sd i s t o r t i o nm e c h a n i s ma n dt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r i n i t i a l l y o b t a i n st h es l i p p e r yb e l te a r t hi n t e n s i t yc h a r a c t e r i s t i cb e s i d e sw i t ht h em a t e r i a l c o m p o s i t i o n s a v e st h ec o n d i t i o na n do w n s t r u c t u r es e x u a lr e l a t i o n s h i pw i t hi t st a xi sc l o s e b a s e do nt h i s ，o b t a i n st h ei n t e n s i t yc h a r a c t e r i s t i ct a r g e t ( c ，9 7 ) w i t ht h en a t u r a lt a r g e t w a t e r c o n t e n t ，t h el i q u i d i t yi n d e xi lc o r r e l a t i o n a ld e p e n d e n c e ，o b t a i n st h ei n t e n s i v ep a r a m e t e rc ， 吵a n dt h ew a t e rc o n t e n t ，b e t w e e nt h i c k n e s st a r g e ti i a s s u m e st h eg o o dl i n e a ra t t e n u a t i o n r e l a t i o n s a n dh a sg i v e nt h er e l a t i o n a le x p r e s s i o n o b t a i n st h el o e s sl a n d s l i d es l i p p e r yb e l t e a r t hs l o wc h a n g er u l et h r o u g ht h es l o wc h a n g ee x p e r i m e n t ，d e t e r m i n e dt h a tt h em e s r is l o w c h a n g em o d e lt h ep a r a m e t e r ，a n dh a sc a r r i e do nt h ec o n f i r m a t i o nt ot h em o d e l 。o b t a i n st h e m e s r is l o wc h a n g em o d e lt ob ep o s s i b l et or e f l e c tt h ec l a yc o n s t a n ts p e e ds l o wc h a n g es t a g e w e l l ，a n ds u i t si nt h ec o n s t a n ts p e e ds l o wc h a n g es t a g es t r a i ns p e e db i gc l a y t h i se x p e r i m e n t a ls t u d ya c h i e v e m e n t m a yd of o rt h et y p i c a ll o e s sl a n d s l i d es t a b l e a p p r a i s a la n dt h ei m p r o v e m e n te n g i n e e r i n gd e s i g ns e l e c t st h er e a s o n a b l ei n t e n s i t yi n d e xb a s i s k e yw o r d ：l o e s s ，l a n d s l i d e ，s h e a r i n gs t r e n g t h ，c o r r e l a t i o na n a l y s i s ，l i q u i d i t yi n d e x ， w a t e rc o n t e n t ，c r e e pp r o p e r t y 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 论文知识产权权属声明 年月 日 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 年月 日 年月 日 1 1 选题依据及研究意义 第一章绪论 滑坡作为一种主要地质灾害，由于其产生的条件、作用因素、运动机理的多样性、 多变性和复杂性，以及预测的困难和治理费用的昂贵，一直是世界各国研究的重要地质 和工程问题之一，在我国西部地区，由于特殊的地形地质条件，滑坡灾害更为严重，中 断交通，堵塞河道，摧毁厂矿，掩埋村镇，造成了巨大的生命财产和经济损失。滑坡与 其他斜坡变形最主要的区别就是它有一个或多个相对明确的滑动带，滑动体沿该带运 动。滑坡的发生与否常常取决于滑动带土体的应力状态和强度的变化，从某种意义上讲， 滑坡的形成机理就是滑带土的变形破坏机理，而认识滑坡机理是开展滑坡灾害预测预报 和进行防治的基础。有关学者认为，要想从根本上认识滑坡灾害，就须对滑坡的重要组 成部分一滑动带，进行从表象特征、物质组成和成分变化、天然状态及滑动状态的物理 力学性质、变形因素及过程、微观结构构造等方面进行深入的研究，以探索其形成机理 和变形机理，最终达到准确认识、有效防治的目的【1 1 。然而，尽管多年来不少学者对滑 带的作用、滑带的变形和性状、岩性特征、滑带组成等进行了一定的研究，但到目前为 止，系统的滑带研究，包括滑带的形成机理及微观特征等方面的研究还不够深入。 由于滑带土是滑坡的重要组成部分，其与滑坡的发展变形、稳定性评价有着密切的 关系，有必要对滑带土的工程特性进行研究【2 】 陕西省泾阳县泾河以南的黄土台塬，横跨太平、蒋刘、高庄等几个乡镇，东西长约 2 7 1k m ，属渭河盆地渭北黄土台塬亚区的一部分【3 1 。塬面开阔，地势西北高，东南低， 塬边直接以陡崖、陡坎形式与泾河河床、河漫滩相接，塬边高差大，是渭河宝鸡峡灌区 的一部分，农业发达，素有关中“白菜心 之称。但在经河南岸的东北部边缘地带，崩 塌、滑坡十分发育，是陕西省典型的地质灾害分布区之一。自1 9 7 6 年以来，泾阳南塬 先后发生大小滑坡4 0 余次，其中大型滑坡7 次，崩塌数次，累计土石方量达1 6 0 1 0 7 m 3 以上，造成2 9 人死亡，2 7 人重伤，毁坏农田1 4 0 1 0 2h m 2 ，房屋1 0 0 余间，窑孔 近2 0 0 孔，大小牲畜1 0 0 头，直接经济损失约3 0 1 0 6 元多【4 1 。由于该带人类工程活动 密集、频繁，崩塌、滑坡隐患较多，严重阻碍了当地经济的发展，对人民群众的生命财 产构成了严重威胁。因此研究该地区滑坡的形成原因、发展、演化、防治对策有一定的 现实意义。 1 2 滑带土强度特性的研究现状 滑带土是滑坡的重要组成部分，与滑坡的发展变形、稳定性评价有着密切的关系， 其抗剪强度参数是滑坡稳定性定量评价和抗滑工程设计时计算滑坡推力所必须的重要 参数，有些情况下内摩擦角值虽仅相差1 0 2 0 ，但推力就可能成倍增加【5 吲。所以，滑带 土强度参数的取值作为滑坡稳定性评价及滑坡治理工程设计中的关键问题，长期以来一 直受到了国内外众多研究者的广泛关注，取得了较大的进展，文献【7 。o 】介绍了确定抗剪 强度参数的多种方法，但由于滑坡本身地质条件的复杂性及多样性，这些方法得到的参 数往往仅适于单项工程，缺乏普适性【1 1 , 1 2 】，到目前为止，尚在许多问题上没能取得一致 的认识，滑带的形成机理及微观特征等方面的研究还不够深入，尤其是对滑坡滑带土抗 剪强度的变化机理以及其在滑坡工程实践中的应用，十分有必要作进一步的深入研究与 探讨。 滑带土的强度特性可用其峰值抗剪强度、残余抗剪强度、滑坡启动强度、软化强度 以及流变研究中的长期抗剪强度等5 个特征强度进行表述【2 】，对这些特征强度的研究也 构成了滑带土强度特性研究的主要内容。滑带土的峰值抗剪强度是应力一变形曲线上的 最高点对应的抗剪强度值；残余抗剪强度是指滑带土以缓慢的剪切速度经历足够大的位 移后所达到的最小抗剪强度。而滑坡启动强度，可认为是滑坡整体失稳发生时滑带土的 平均抗剪强度；软化强度则指滑带土完全软化后的抗剪强度，相当于重塑土正常固结时 排水剪的峰值强度；滑带土的长期抗剪强度是一个与土的流变性质相关的概念，指长期 荷载作用下滑带土抵抗破坏的强度。根据前苏联学者c c 维亚洛夫【2 9 j 的研究，在蠕变实 验中，当剪应力t 小于某一l 临界值时位移一时间关系曲线表现为衰减蠕变，当剪应力一c 大于某一临界值时位移一时间关系曲线表现为非衰减蠕变，反映到双对数坐标中应力 变形关系曲线就会出现拐点，拐点处的剪应力值即为长期抗剪强度值( t 。) 。 在以上滑带土的各种强度研究中，常将峰值抗剪强度、残余抗剪强度、滑坡启动强 度和软化强度放在一起进行研究；而将长期抗剪强度作为与滑带土流变性质相关的强度 进行单独研究，。由于滑坡的影响因素复杂，滑坡启动强度是一个不易确定的量值，对 于不同的滑坡和滑带土，它可能等于滑带土的峰值强度、残余强度、软化强度或长期抗 剪强度，也可能是介于以上各种强度之间的某一数值，通常采用反分析法进行估算。 s k e m p t o n 2 0 】在粘土边坡的稳定性研究中指出，滑带土由于剪切作用，形成了以滑动 带上扁平状粘土颗粒的定向排列为特征的微观结构，是产生残余强度的根本原因。自 a w s k e m p t o n l 9 6 4 年提出残余强度理论以来，人们普遍认识到对于沿己有滑动面滑动 的滑坡，一般采用残余强度，而对于滑动刚刚开始，位移量还不足以使强度降至残余值 或滑动面尚未达到完全贯通的新生滑坡( 即首次滑动处于不同变形阶段的滑坡) 来说，其 抗剪强度则不是一个定值i ”d 列，这就给指标选择造成极大的困难。所以必须从滑坡的破 坏机理着手，研究滑坡滑带土的强度变化特征。 文献【1 6 】中研究滑坡滑带土剪切应力一位移曲线各点段的物理特性、结构变化以及它 们与抗剪强度的关系，从宏观和微观两方面来搞清强度衰减规律及其变化机理。 研究滑带土剪切过程中的应力一变形关系，尤其是强度超过峰值后随剪切距离增加 而衰减的机理与规律，解释其曲线各点段的物理意义，这对于解决指标选择问题是必不 可少的。 g m e s r i l 3 2 j 等人通过对大量硬粘土和粘土页岩边坡的研究分析显示，对于首次滑动 的均质软粘土或硬粘土边坡，滑坡启动强度的下限是滑带土的完全软化强度；对于首次 滑动的不成层低塑性硬粘土边坡，滑坡的启动强度与峰值强度近似。 t i m o t h y i 3 1 】等人对裂隙性硬粘土边坡的稳定性进行了分析，并通过扭转环剪试验、 直剪试验和三轴压缩试验对粘土、泥岩和页岩的抗剪强度特性进行了研究，研究结果表 明：完全软化强度与有效法向应力、粘土矿物的类型和粘粒含量有关，给出了完全软化 强度与液限、粘粒含量和有效法向应力的关系。 周平根【1 8 】统计得出宝塔滑坡的残余强度参数f ，与塑性指数i p ，粘粒含量p 。关系。 b v o i g h t ，m a k a n j i 2 4 】通过试验研究了残余强度与塑性指数的关系，得出了关系曲线和 经验公式。 刘爱平，崔春龙【1 9 】提出滑带土在剪切变形过程中不断变化的微观结构特征在宏观上 表现为不同的强度特性，即滑带土微观结构的变化是其具有不同特征强度的根本原因， 这也是滑带土各种特征强度研究中一个重要方面。m o r g e n s t e r n 2 1 1 等认为，剪切引起的滑 动带土微观结构的变化是复杂的、多方面的，可通过对其微观组构的研究反映这种复杂 的变化：并首次利用光学显微镜采用间接量测到的粘土团光学双折射率对受剪切作用的 高岭土进行微观结构的分析【2 2 1 。对自然滑带和人工剪切带微观结构的大量观测表明，只 有在滑动面才可看见颗粒的定向排列，而一致倾向性的变形一般均发生在滑动带内 2 2 l 。 严春剁2 3 】等利用扫描电子显微镜和x 射线衍射仪，对三峡库区和黄河小浪底等4 0 个滑 坡滑带土的微结构和物质组合进行了研究，并将其与滑坡的活动次数、活动阶段和形成 机理相联系。 文献【1 7 , 1 8 】提出，滑带土的强度参数与滑坡当前所处的发育与发展状况、稳定程度、 滑动历史、滑带土的结构与组成、滑坡性质与类型、地下水作用及最不利荷载工况密切 相关，应在室内及现场物理力学实验的基础上，综合反算与人工神经网络预测的结果， 结合滑坡现场情况及工程经验综合分析确定。 滑带土强度特性的研究方法，基本可概括为试验与理论研究相结合、微观与宏观研 究相结合的方法。其中最基本有效的方法是，利用各种测试仪器和设备，通过室内试验， 结合理论研究对滑带土的峰值强度、残余强度、软化强度和长期抗剪强度进行分析，目 前对滑带土强度特性的基本认识也都是基于室内土工实验的基础之上做出的【1 3 , 1 4 】；现场 试验也是一种有效的研究手段，但相对于室内试验而言，具有试验时间长、耗资巨大的 缺点。由于滑坡启动强度与整体滑坡的分析有关，因此，对于滑坡启动强度的有效研究 方法首推反分析法( b a c ka n a l y s i sm e t h o d ) 。 1 3 本文的主要研究内容和技术路线 滑带土是滑坡的重要组成部分，与滑坡的发展变形、稳定性评价密切相关，因此滑 带土强度特性的研究常成为滑坡研究中一个必要的内容。本文对研究区各滑坡滑带土的 工程特性作了较全面地研究，这些资料是进一步深入分析滑坡变形破坏机理及稳定性评 价的重要依据。 本文研究的主要内容有以下方面，技术路线如图1 1 ： 首先，参阅国内外同类研究，以岩土和数学理论为方法，系统性地分析和归纳了滑 带土强度特性与指标选择之间的关系，尤其是滑带土抗剪强度的变化机理及其在滑坡工 程实践中的应用方面。 其次，在充分调查和研究泾阳南塬若干典型滑坡的区域地质坏境及滑坡的发育特征 的基础上，结合滑带土的地质条件及埋藏条件、物理状态及变形特征，选取恰当试验方 法及试验程序对其进行了一系列工程特性试验研究，包括滑带土的物理特性、强度特性 及蠕变特性的试验研究。其中，滑带土的强度特性、蠕变特性是本文的研究重点。 强度特性具体包括峰值强度、启动强度、残余强度、软化强度及长期抗剪强度五个 主要内容。 采集样品 i 实验方案设计 _ 。一 - 滑带土工程特性实验研究 i l 物 理 强 蠕 性l 参数相关分析 度 变 质 毽 试 验 l 化型钋蒯钿席1 _ 表ij 峰值强度启动强度ii 软化强度ll 残余强度i 粒 登 ，_ l _ 1 规律 i 方法i i 方法ii 方法i 萋 度 ill 成 畚 矿矿 i l l 霪 分 天塑液塑 液 强 机 影 相 反 饱和 匿 物 物 然限 限性 性 度 制响关 分 重塑 复 成 含 含含 含 指 指 特 分因分 錾 土抗 剪 分 量 水水 水 数 数 征 析素 析 剪强 契 期 量量 量 度实 _ _ _ _ _ 一 _ _ 一 验丑 羹 上iil 强 li 指导指标选取 l 获取c 剖陕取c 侧湫取c 刊 度 匝夏亟蠡 图1 1 本文的研究技术路线图 峰值强度：在试验资料基础上，结合不同含水情况滑带土的剪应力一位移曲线及强 度曲线，系统研究和分析了本研究区各滑坡滑带土强度特性的变化特征、规律，并初步 探讨了其剪切变形机理及影响因素，并着重讨论了滑带土物理力学指标之间的相关关 系。在此基础上，探讨了强度特性指标( c ，驴) 与物性指标一液性指数i l 、含水量之间 的相关性。 启动强度：反分析法是滑坡启动强度的常用方法，本文采用简化b i s h o p 法计算滑 坡的启动强度，并与滑坡的峰值强度进行比较。 软化强度：通过对重塑饱和滑带土的抗剪强度实验来确定滑带土软化强度。 残余强度：采用反复剪对泾阳滑坡的滑带土进行了残余强度的研究，得出残余强度 特性变化特征。 蠕变特性主要研究滑带土蠕变规律、长期抗剪强度并建立蠕变模型。 长期抗剪强度：蠕变试验中应力一应变等时曲线的拐点处对应的t 值为滑坡的长期 抗剪强度t 。 蠕变特性：在蠕变试验数据的基础，结合不同土样、不同含水量的应力一应变一时 1 8 - 1 关系曲线及应力一应变等时曲线研究分析滑带土得蠕变规律。 蠕变模型：通过实验数据及m e s 订蠕变模型，确定m e s 订模型的三要素 垒1 云 五 ，、 ( 尺，) ，及n 最后根据滑带土的特性对黄土滑坡变形破坏机理进行了分析。 第二章黄土滑坡滑带土的物理性质 岩土参数的选取有多种方法，但归根结底均依赖于岩土工程试验技术。本文从第三 章到第五章分别对研究区滑带土的物理力学性质进行了试验研究，获得了其物理力学特 征参数，并对其工程特性作了较全面的介绍，这些资料是为进一步深入分析该区滑坡破 坏机理和进行稳定性分析提供了重要依据。 滑带土的物理力学性质是在地质环境中内外地质作用综合作用的结果。滑带土的物 理力学性质同演化历史和现今赋存环境密切相关，滑带土的物理力学性质不仅反映了物 质组成的特点，而且受其赋存环埃的控制，它反映着滑带土的状态特征。 2 1 滑带土物质成分 为了研究土中各矿物成分含量的大小对滑坡滑动的影响，对泾阳南塬东风滑坡和舒 唐王滑坡的滑体土、滑带土和滑床土，利用d m a x r a 做了x 射线粉晶衍射，对各类矿 物含量进行了半定量分析，结果如表2 1 。从表2 1 可以看出东风滑坡和舒唐王滑坡滑体 土、滑带土、滑床土的主要物质成分为伊利石、绿泥石、石英、钠长石、方解石，它们 占总量的8 0 9 3 ，但这些矿物分别在滑体土、滑带土、滑床土中所占的百分含量区别 不大。 表2 1 滑体、滑带和滑床土矿物成分 含量( ) 矿物成分 东风滑坡舒唐王滑坡 滑体滑带滑床滑体滑带滑床 伊利石 2 02 03 02 0 2 21 8 蒙脱石5 85755 绿泥石 1 61 51 51 21 81 4 高岭行 55 5 石英 2 5 2 5 2 8 2 52 82 5 微斜k 石 3354 钠长石 1 31 51 01 18 1 2 方解石 1 01 21 0 1 21 21 4 赤铁矿 23 其他( 朱检出) 33 2223 有关研究文献指出，蒙脱石、蛭石和微生物( 特别是丝状菌) 是滑坡滑动的一个重要 因素。x 射线衍射法虽不能直接观察粘土矿物的结构形态，但能测定粘土矿物的取向排 列特征，给出定向度的数量，其测定的结果具有统计的性质。但从该表的分析结果看， 对于黄土的滑带土的化学成分与滑体和滑床没有显著差异，滑坡滑动过程中，主要发生 的是物理变化，如士的密度、粒度和含水量都发生了变化 22 滑带土的微观结构 22 1 取样与制样 为了观察滑带上在不同侧面的结构特点，我们在典型滑带上采取了定向样，图2 1 为滑特土取样的现场，首先在探槽中确定滑带，并清理出滑面；在以样的表面标注滑动 方向和走向；然后在滑带上切取l o c m x l o c m x l o c m 的上样，编号后用胶带包裹，带入室 内制样。 在修石渡滑坡和太平滑坡取了两组滑带七。其中编号以x c 丌头的土样取自修石渡 滑坡，滑带上为古上壤：编号以t p 丌头的驶自太平滑坡，滑带土为黄士。 现场取回土样后丌封自然肛l 于，使土样达到峰硬状态。然后按3 个方向切取土样。 将土样制成断面l c m x l c m 高3 - 4e 1 1 ) 的四方柱。t u 取土样时，编号为x x 1 的土样长 轴在滑动面内，与滑动方向一致，观察面为与滑动方向的垂直断面；编号为x x 2 的土 样长轴在滑动面内，与滑动方向乖阿，观察面为与滑动方向的侧面：编号为x x 3 的土 样眨轴方向垂直滑动面，观察面为滑动平面。切取土样后，标明滑动方向和上下并编号， 进步风干，以待试验。 图2 i 滑带土取样与制样 观察时先将十柱掰断，形成自然表面，将有编号和标注方向的一端放在真空器中 抽真空平1 0 一k p a ，然后在表面喷余，在扫描电镜下观察拍照，如图22 。 222 滑带土微观结构特征 对两组滑带土样，每组制成三个不问方向的截面，每个土样分别按5 0 、1 0 0 、2 0 0 、 5 0 0 、8 0 0 和l 0 0 0 倍放大率在扫描r 乜镜下观察拍片，结果如图23 和图2 4 。为了对比滑 带土和原状土结构的差异，我们取了滑床黄土的原状土样，也取得扫拙电镜照片以便 对比。比较分析这些罔片，可以看出以f 特点： ( a ) 抽真空表面喷金洳1 计算机图象 ( c 】现场观察 围2 0s e m 徽结构理襄 ( 1 情带土以粘粒为主，并有少量孔洞。从扫描电镜图片上可以看出，最大的颗粒也 不超过0 0 5 r a m 。图片t p l - 5 0 、t p l - 1 0 0 、x c l 5 0 、x c 2 5 0 、x c 3 - 5 0 、x c l 1 0 0 、x c 3 - 1 0 0 可以看到一些零散分布的粗颗粒粒径0 1 m m 左右，放大后仔细观察，这些粗粒表面粗 糙，也是细颗粒的集合体，应为制样时，散落在观察面上的土粒。在5 0 和1 0 0 倍的照 片上反映不出粘粒的微观结构，但可以分辩出微小的孔洞，这些孔洞与原状黄土相比， 明显地经受过挤压变形，孔洞周围粘土颗粒排列紧密，孔洞的数量较少。在2 0 0 倍的照 片上粘土颗粒的轮廓都能清楚地分辨出来，孔洞的结构显示的更清楚。在t p 3 - 5 0 、 t p 3 1 0 0 、和t p 3 2 0 0 照片上，也清楚地反映出滑动面上的微裂隙。 ( 2 ) 无论黄土还是古土壤靖带土，在微观上矿物颗粒的定向排列不是很明显。没有一 些文献上所反映的滑带土中矿物拉长、定向排列、表面擦痕等特征。5 0 0 倍到1 0 0 0 倍的 照片上，矿物的微观结构显示得越来越清楚。除x c 2 8 0 0 和x c 2 1 0 0 0 照片上，沿滑动 方向矿物有明显的定向性外，其余5 0 0 倍、8 0 0 倍和l l j 0 0 倍的照片，不论那个方向观察 都呈显出鳞片状结构。鳞片排列紧密，鳞片的排列方向大致指向滑动的方向，但不是很 明显。黄土滑带土的这种微观特征与其固有结构特点有关，一是其矿物颗粒本身很小， 自由度大：其次是大孔多孔结构，滑带土在强烈剪切和挤压下，首先是结构变紧密，孔 隙闭合或紧缩。在这个过程中，由于有较大的自由空间，矿物受剪定向性不明显。 ( 3 ) 滑带土最明显的变化是结构变紧密，图2 5 分别将原状黄土和滑带黄土5 0 0 倍照 片放在一起比较，可以看出，原状黄上具有大孔隙结构和团粒结构，结构极不均匀；而 滑带土基本上看不出犬孔结构和团粒结构，颗粒排列紧密，明显地受到过动力挤压，而 且几乎见不到粗颗粒所有颗粒都属于粘粒。 综上所述，滑带土在微观结构上具有明显的挤密特征，但宏观上所观察到的片理化、 擦痕等特征在微观上不明显。 23 太平滑坡滑带十的微结构圈谱 罔2 4 修石渡滑坡滑带十的微结构图谱 a ) 5 0 0 倍率下原状黄士( b ) 5 0 0 倍率下滑带士 囤2 5 原状黄土和滑带黄土的微结构对比 2 3 滑带土的物理性质 滑带上的物理性质不仅是其重要的【程地质性质，而且同其力学性质密切相关，它 是工程地质研究评价的重要内容。表征滑带土物理性质的手要特征指标有密度、含水量、 千密度、7 l 隙比及天然稠度状各指标。 23 1 颗粒分析 颗粒级配是研究岩土工程地质性质的基础，颗粒级配的好坏直接影响岩士的性质。 土的颗粒组成指不同粒往的颗粒存沉积物中所占的比例，常用重量百分数表示。滑带土 土的颗粒组成是查明滑带土物质成分的源地、搬运、沉积环境及其变化的重要依据同 时颗粒组成的特征还是影响滑带土土物理力学性质及水文地质性质的关键，对评价其工 程地质性质有着重要意义。 为了了解研究区滑带土的颗粒组成情况，本文对研究区的滑带土依据规范土工试 验方法标准g b 厂r 5 0 1 2 3 1 9 9 9 采用密度计法进行颗分试验，对实验土样进行撵磨，对 撵磨后的土样采用密度计法( 乙种密度计) ，测定经过1 ，2 ，5 ，1 5 ，3 0 ，6 0 ，1 2 0 和1 4 4 0 m i n 时比重计读数，计算出不同时间沉降的颗粒粒径及所占总土重的百分比。如表2 2 、2 3 所示。 泾阳南塬黄土滑带土土样中粒径 0 0 0 5 m m 的百分含量为1 8 6 3 2 8 ，粒径 o 0 2 5 m m 的百分含量为5 3 2 8 2 9 。古土壤土样中粒径 0 0 0 5 m m 的百分含量为 2 1 8 3 2 8 ，粒径 o 0 2 5 m m 的百分含量为6 2 一8 2 9 。 这里用平均粒径d 5 0 来反映土的颗粒组成，由表2 2 与2 3 可见，所取滑带土土样 以粘粒为主，平均粒径 0 0 2 m m 。黄土土样中粒径 0 0 2 5 的平均含量为6 5 7 ，古土壤土 样中粒径 0 0 2 5 的平均百分含量为7 0 1 。 由图2 5 、2 6 可以看出，黄土土样的颗分结果中可以看出，各滑坡颗粒径小于0 0 1 m m ； 的百分含量变化不大。古土壤土样的颗分结果中可以看出，各滑坡的颗粒径小于 0 0 0 5 m m 的百分含量变化不大。 表2 2 黄土滑带土颗粒分析对比表 颗粒累哥百分含量 样编号 d s o ( u m ) 0 0 0 l m m 0 0 0 5 m m o 0 1 0 m m 0 0 2 5 m m 0 0 5 0 m m 0 0 7 5 修石渡1 组 1 2 22 4 94 0 26 8 78 9 9 1 0 01 4 2 泾河大桥1 组 9 02 3 33 7 66 4 67 6 31 0 01 5 3 舒唐王1 组 1 0 62 2 83 7 67 4 89 3 21 0 0 1 4 3 太平( i ) 1 组 1 2 22 6 04 4 25 3 28 7 71 0 02 1 1 太平( i i ) 1 组 1 0 12 3 83 6 66 6 28 8 61 0 0 1 5 5 炮台1 组 1 1 72 4 43 7 76 7 8 9 2 11 0 01 5 4 东风1 组 3 21 8 63 3 46 6 78 9 71 0 01 6 5 蒋刘1 组 3 71 9 63 3 96 8 98 9 61 0 0 1 6 7 太平堡1 组1 2 72 2 3 3 4 56 0 58 4 31 0 01 8 1 表2 3 古土壤滑带土颗粒分析对比表 颗粒累。百分含量 样编号 d s o ( u m ) 0 0 0 l m m 0 0 0 5 m m 0 0 1 0 m m 0 0 2 5 m m 0 0 5 0 m m 0 0 7 5 修石渡 6 9 2 7 64 4 67 4 89 3 31 0 01 2 3 泾河人桥 1 1 72 5 44 0 86 7 58 4 31 0 01 4 3 太平( i ) 1 1 12 6 04 3 47 1 29 2 31 0 01 3 5 太平( i i ) 1 3 22 8 1 4 3 27 1 3 9 0 6 1 0 01 3 4 炮台3 346 88 1 0 0 尔风 1 75 3 28 蒋刘 j 273 073 7 31 0 0 太平堡 3 7 l 6 20 1 0 0 罔2 备滑坡黄十滑带十颗分曲线 353- 252一t5 k # d 图2 7 各滑坡古土壤滑带土颗分曲线 232 稠度状态 研究样品来自泾阳泾河南岸九个黄土滑坡，分黄土滑带l 占上壤滑带土两种土样 袭2 4 、2 5 为实验结果。 ，、“=ts4“1 f、n一一t*gg聋t 表2 4 黄土的物性指标 地点天然含水量塑限液限塑性指数i p液性指数i 修石波滑坡 7 91 6 42 2 3 5 9 2 1 4 3 泾河大桥滑坡 1 3 11 5 82 4 48 5 8- 0 3 2 舒唐干滑坡 1 3 31 4 82 3 68 7 90 1 7 太平滑坡( i ) 1 3 21 5 62 5 19 5 00 2 6 太平滑坡( i i )1 7 81 5 1 2 2 87 7 0 0 3 5 炮台滑坡 1 3 11 6 82 2 45 6 20 6 5 东风滑坡 1 0 41 5 92 3 97 9 70 6 9 蒋刘滑坡1 3 91 5 02 2 77 7 00 1 5 太平堡滑坡1 6 71 5 7 2 3 27 5 3o 1 4 平均值1 3 31 5 72 3 47 7 0 0 3 5 标准差 3 00 71 01 2 7 变异系数 0 2 2 30 0 4 20 0 4 10 1 6 4 表2 5 古土壤的物性指标 地点天然含水量塑限液限塑性指数液性指数 修石渡滑坡 1 1 61 8 62 9 61 0 9 90 6 4 泾河大桥滑坡 9 71 7 82 8 41 0 6 00 7 6 太平滑坡( i ) 1 1 21 7 12 8 51 1 4 40 5 2 太平滑坡( i i ) 9 41 7 12 8 51 1 4 4o 6 7 东风滑坡 1 6 91 7 22 7 41 0 1 60 0 3 蒋刘滑坡1 7 01 6 82 7 21 0 4 00 0 2 太平堡滑坡 1 7 41 6 22 7 41 1 1 20 1 1 平均值 1 3 31 7 32 8 1 1 0 8 80 3 6 标准差3 60 80 9 0 5 1 变异系数 0 2 7 30 0 4 40 0 3 10 0 4 6 1 天然含水量 由于取样位置及各滑带土所处水文条件不同，其天然含水量也有所差异：黄土土样 中，太平滑坡( i i ) 、太平堡滑坡所取的滑带土含水量稍高于塑限，其余均低于塑限； 古土壤土样中，蒋刘滑坡、太平堡滑坡坡所取的滑带土含水量稍高于塑限，其余均低于 塑限。究其原因，除与滑带土自身所赋存的环境的水文条件有关外，与其自身所呈的超 固结状态亦有联系。 2 塑限含水量。和液限含水量蚴 由表2 4 可以得到黄土土样的塑限含水量。主要集中在1 4 8 一1 6 8 ，液限含水 量以主要集中在2 2 3 2 5 1 。 由表2 5 可以得到古土壤土样的塑限含水量主要集中在1 6 2 - 1 8 6 ，液限含 水量鳓主要集中在2 7 2 一2 9 6 。 3 塑性指数，。及液性指数，f 由图2 4 可以得到，黄土土样的塑性指数，。主要集中在5 6 2 - 9 5 ，液性指数主 要集中在0 6 9 0 3 5 ，修石渡滑坡的液性指数较其它滑坡偏低为1 4 3 。 由图2 5 可以得到，古土壤的塑性指数主要集中在1 0 1 6 1 1 4 4 ，液性指数的分布 有两个区间，分别为0 7 6 o 5 2 、0 0 3 , - - 0 1 1 。 2 3 3 滑坡滑带土、滑体土、滑床各项物理指标对比 为了定量说明滑带土的物理指标变化，我们在探槽中以滑带为中心，在滑体、滑床 两侧每l o c m 等距离对称采取土样，滑带土取1 件，滑体和滑床各取5 件，共计1 1 件， 对其进行了物理指标的测定。其中含水量是在现场用天平测湿土的重量后，将样带回室 内测烘干土重量；液限用丢锥法，塑限用搓条法，粒度分析用比重计法。测试数据如表 2 6 。 表2 6 滑带土及滑床和滑体的物理指标值 指标滑坡滑体滑带滑床 含 东风 1 9 22 1 22 2 62 3 32 2 6 2 4 9 2 3 62 3 8 2 4 32 4 12 4 1 水 舒唐王 1 4 01 2 71 5 51 6 61 6 81 9 31 9 71 9 51 3 91 3 51 3 3 量修石渡 1 9 11 6 91 8 61 8 41 9 62 2 41 8 81 8 61 8 81 9 31 9 8 ( ) 太平 2 0 62 1 12 1 72 1 7 2 1 72 2 0 1 9 61 9 21 7 9 1 7 6 1 7 6 东风 1 9 11 9 72 0 81 8 71 9 41 7 92 0 41 9 82 2 51 9 12 1 3 塑 舒唐于 1 6 71 6 21 7 61 7 o1 9 11 5 72 1 11 7 31 6 91 6 91 8 2 限 ( ) 修石渡 1 7 81 6 81 6 7 1 7 61 6 11 8 81 6 21 7 41 8 81 7 81 6 8 太平 1 7 o1 5 31 5 21 7 61 6 41 6 21 7 0 1 5 51 7 32 0 02 0 1 东风 2 8 32 9 42 8 82 8 12 7 62 7 62 9 72 9 42 9 02 8 42