浅谈中国黄土滑坡研究现状

浅谈中国黄土滑坡研究现状 摘要 黄土滑坡是我国黄土地区发育的一种斜 边 坡 表生地质灾害 近年来我国科研工作者加强了对该类滑坡 的研究 本文介绍了国内在滑坡类型划分 分布规律 形 成条件 形成机理方面所取得的研究成果 关键词 黄土滑坡 研究现状 0 引言 中国黄土广泛分布在西北 华北与东北地区 尤其集 中分布在被称为中央黄土高原的陕西 甘肃 山西以及宁 夏等省区 在这里 特殊的气候 沉积以及地层环境中 地貌的发展演变也具有相应特殊的过程 产生了气候 地 层与地貌上统一的动力地质作用及其产物 黄土滑坡 1 黄土滑坡是我国黄土地区发育的一种斜 边 坡表生地质灾害 它以其多发性 危害性而严重制约着区域经济的发展 近 年来 有关科研单位加强了对黄土滑坡的研究 相应的研 究成果也大量问世 1 黄土滑坡的分类 黄土滑坡类型划分直观地反映了黄土滑坡的基本特征 要想深刻地认识黄土滑坡的共性和特性 就须进行分类研 究 按滑坡体的赋存条件 成因 厚度 破坏机理 运动 特征等进行的不同类型的划分 基本可满足当前黄土滑坡 研究的需要 目前国内的分类研究可概括为四种 2 1 1 铁科院西北分院的分类 1 按成因分 洪积老黄土滑坡 洪积 风积黄土滑坡 风积 坡积黄土滑坡 2 按厚度分 极深层黄土滑坡 深层黄土滑坡 中层 黄土滑坡 浅层黄土滑坡 1 2 王成华等的分类 1 崩塌推移型 暴雨崩塌推移型 融冻崩塌推移型 溶 潜蚀崩塌推移型 地震崩塌推移型 2 错落转动型 暴雨错落转动型 融冻错落转动型 溶 潜蚀错落转动型 3 蠕动平移型 融冻蠕动平移型 溶 潜蚀蠕动平移 型 1 3 乔平定等的分类 1 按厚度分 巨厚层滑坡 H 50 m 厚层滑坡 H 20 50 m 中层滑坡 H 6 20 m 浅层滑坡 H 6 m 2 按产生时代分 古滑坡 老滑坡 新滑坡 新生滑 坡 3 按力源分 推动式滑坡 牵引式滑坡 4 按出口与坡脚关系分 坡基滑坡 坡体滑坡 5 按诱因分 自然因素滑坡 人为因素滑坡 1 4 王念秦等的分类 1 黄土型 黄土滑坡 黄土基岩接触面滑坡 2 混合型 黄土顺层滑坡 黄土切层滑坡 2 黄土滑坡的分布规律及形成条件 2 1 黄土滑坡的分布规律 根据黄土的分布地貌特征 黄土滑坡分布规律具有以 下特点 1 一般黄土源 土石低山区 黄土滑坡发育较弱 土 石丘陵 残塬长梁 沟壑丘陵区 滑坡相对发育较为 强烈 沟壑丘陵区滑坡分布呈散点状 残塬长梁区的边缘 滑坡呈带状分布 2 地形剧烈起伏的黄土高原 滑坡分布发育多在潮湿 阴坡 有地下水渗出斜坡地段 3 河流侵蚀期的沟谷斜坡及沟谷两侧 滑坡分布发育 强烈 同时受沟谷展布方向制约 一般呈东西向延伸的沟 谷南坡 阴坡 滑坡数量大于北坡 阳坡 并且成群出现 而 南北向延伸的沟谷 西侧多于东侧 黄土塬 黄土台塬 滑坡分布发育多在塬边陡坡和塬内深切河流谷沟两侧 主 要为溯源性新生滑坡及崩塌性滑动 分布呈带状 4 黄土山区 黄土丘陵区 斜坡变形多发生于上覆黄 土下伏基岩构成二元结构的斜坡地段 滑动面多为二元体 的接触面 即黄土滑坡位于黄土戴帽的坡顶和黄土填脚的 坡脚 多沿其下伏的基岩 砂页岩 泥岩或碎屑岩 倾斜面 与坡向一致 分布发育 5 黄土分布区 滑坡多分布发育在陡坡 坡高的天然 边坡地带 坡度大于 50 多产生崩塌性滑动 坡度大于 35 坡高大于 40 m 的斜坡多产生滑坡 2 2 黄土滑坡的形成条件 2 2 1 内在因素 黄土滑坡形成条件 主要取决于黄土的内在因素和外 在因素 内在因素是滑坡形成的基础 包括地表地貌 地 层结构 地质构造 地下水作用等 3 1 地形地貌 黄土地形地貌对黄土区的滑坡有密切的 关系 在继承性的梁峁区 古地貌 如古剥蚀面 易形成软 弱结构面 诱发土体滑坡 但在黄土塬 黄土台塬或河谷 阶地区 同样的古地貌对土体的稳定性影响却较小 一般 来说 黄土滑坡的形成发育主要在塬侧沟脑 梁 峁斜坡 河流侵蚀的沟谷斜坡及沟脑两侧 沟谷多呈 V 字型 边坡的天然坡度大于 45 土体临空高度达 80 150 m 形态呈直立或凸形 坡脚无原生土体支撑 而开阔呈 U 字型沟谷两侧和丘陵斜坡 坡度小于 45 自然斜坡和人 工斜坡一般稳定 2 地层结构 黄土地区地层主要由黄土 古土壤序列 构成 不仅其各层的土质成份 颗粒粒径大小 孔隙度 显微结构类型不同 而且干密度 粘土含量 含水量差异 均直接影响到土体强度的均一性 这些差异使得土体不均 一且各向异性 特别是离石黄土厚度大 间有倾斜的剥蚀 面和粘粒含量较大的古土壤层面 以及内外地质营力作用 下形成的各种性质不同的结构面 这些不同的结构面破坏 了黄土体在垂直和水平方向的完整性 随时可能成为斜坡 变形和不稳定的软弱结构面 是形成黄土滑坡的破裂面及 边界条件 3 地质构造 新构造运动是斜坡变形破坏的重要因素 常造成差异性升降而形成陡峭的斜坡 提供了有利于滑塌 的地形 新构造应力场对滑坡有一定的控制作用 构造节 理常成为滑坡的软弱面 新构造运动中常形成地层倾斜 断层 褶皱 裂缝 裂隙 原生和次生节理等 各种原生 结构 层理及垂直节理 后生结构 构造 重力节理 裂缝 等 与结构面的存在不仅破坏了黄土的完整性 而且为地表 水的入渗 地下水的活动提供通道 这既增加了土体边坡 的静动水压力 又使黄土的可溶盐被溶滤 黄土湿陷且强 度降低 为黄土滑坡形成提供了内在基础与滑动条件 4 地下水 黄土地区地下水往往集中在塬 梁 沟脑 斜坡地带排泄溢出 这些地带经长期侵润 软化和掏蚀大 大降低了固有的力学性质 同时在溢出带以上的土层因形 成坡降较大的潜水侵润面 不仅具有静水压力 在溢出时产 生较强的动水压力 往往沿潜水侵润面附近形成软弱带 而土体中与地形坡面一致的古土壤和土性不一的倾斜结构 面 它往往是阻拦和蓄存地下水的层位 其粘粒含量高 透水性极差 地下水在其中运移速度又非常滞缓 使其成 为塑性状态 在上覆土体静压下 成为滑坡软弱滑动面 2 2 2 外在因素 外在因素是滑坡发育的诱发原因 外在因素只有通过 内在因素才能对滑坡的发育起作用 包括大气降水 人类 活动 地震等因素 1 大气降水 在危险的边坡地带 降雨强度特别是暴 雨 或连续降雨 使边坡岩体含水量增加 斜坡土体自重 增加 土体软化 抗滑力减弱 当地表水充填裂隙 陷穴 溶洞形成暂时水位时 产生静水压力和动水压力 此时最 容易破坏边坡土体的极限平衡而触发滑坡产生 2 人类活动 不合理的人为活动 如灌溉 引水渗漏 污水排放倾倒引起地下水位上升 增加了斜坡地带的地下 水量 使斜坡土体自重增加 抗滑力降低易产生滑坡 还 有资源开发 挖取建筑材料 采矿 开荒垦田等 工程建 设 修渠建路 坡脚辟基建房等 等不科学的工程 经济活 动破坏了地质环境的天然平衡而触发滑坡产生 3 地震 地震不仅是诱发滑坡产生的偶然因素 但更 重要的是松动了它所影响范围内边坡土体 或岩体 的原始 结构 随之出现大量的节理 裂隙 为后期的滑坡形成提 供了软弱结构面 由地震引发的滑坡多而且破坏力极强 3 黄土滑坡形成机制 3 1 牵引 错落机制 产生这类变形破坏模式的斜坡往往具有以下特征 黄土节理相当发育 将土体切割成板块状或楔形体 节 理走向与斜坡走向近于一致 斜坡较陡 具有临空条件 滑动位移较小 且以垂直位移为主 这类滑坡的形成一 般分为 3 个阶段 因风化 侧蚀或人工开挖 斜坡整 体卸荷松弛 在坡顶形成拉张应力区 节理张开并不断向 纵深发展 降水或地表水沿裂缝渗入 使土体含水量增 大 强度降低 或在古土壤层顶面形成上层滞水 土体有 向临空面蠕动趋势 节理进一步向下扩展 前缘土体垮 落 牵引 后部板块状土体沿节理面呈阶梯状错落 3 2 剪切滑动机制 这类变形破坏模式常见于人工开挖形成的黄土高边坡 其变形破坏过程可分为 4 个阶段 人工开挖使边坡应力 重新分布 坡顶出现张裂 坡脚应力集中 出现局部剪切 破坏 塑性区 坡体蠕动 边坡中部应力集中 出现局 部的剪切破坏 剪切带自边坡中部向两侧扩展 剪切 带贯通 坡体突滑 此类变形破坏模式也可因边坡土体含 水量逐渐增大而引起 3 3 崩滑 液化机制 该类变形破坏模式可认为是剪切滑动机制的特例 常 产生于黄土塬与河流阶地接触处 但其滑动距离大 危害 性更大 其变形破坏过程可分为 塬边高陡黄土斜坡因 自然或人为因素产生剪切崩滑 巨大的滑坡体高速冲击 到河流阶地表面 因地下水位较浅 阶地浅部松散砂层产 生瞬时液化 滑坡物质随液化土层长距离漂移 至能量 全部耗尽 滑坡体完全解体 形成波浪状地形 4 5 3 4 蠕滑 平移机制 这类滑坡的典型特征是滑面一般发育在近于水平或缓 倾坡外的砂 泥岩层顶面 属黄土 C 基岩接触面滑坡 其 形成一般分为 3 个阶段 黄土斜坡体沿软弱基岩面蠕动 坡面出现弧形裂缝并经降水浸蚀局部发育落水洞 强暴 雨沿裂缝或落水洞灌入 在静水压力和孔隙水压力联合作 用下 土体顺软弱层面平移滑出 前缘土体因临空条件 好 滑移速度快 中部和后缘土体受牵引呈分块式解体 表现出多个次级滑面 4 结束语 近年来 我国加强了对黄土滑坡的研究 相应的研究 成果也大量问世 黄土滑坡的分类已基本能解决各类工程 问题 其分布规律 形成条件和机制已形成一定的体系 基本掌握了滑带土的变形特性 形成了一系列有效的防治 措施 也提出了新的加固方法 例如 土钉加固技术 微 型喷灌桩 抗滑桩 短锚杆 长锚索 格构锚固 筋土支挡 体系 参考文献 1 徐在健 林在贯 张茂省 中国黄土与黄土滑坡 J 岩土 力学与工程学报 2007 26 7