黄土滑坡的诱发因素及形成机理

地下结构灾害与防护

学年论文

题目黄土滑坡的诱发因素及形成机理

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黄土滑坡的诱发因素及形成机理

摘要：

近几年来，西北地区黄土滑坡灾害频频发生而且其频率呈现增加的趋势，黄土滑坡灾害且因其危害大、分布广成为近年工程地质研究热点问题。为有效减缓黄土滑坡灾害的风险，必须对黄土滑坡诱发因素及其形成机理进行相关的研究。黄土滑坡的诱发因素分为自然因素和人为因素两种。自然因素包括河流及沟谷侵蚀、地震、降雨及冻融、地下水活动及新构造活动等；人为因素则包括农业灌溉、地下开采、开挖与堆载、修建水库等。研究表明，降水和人类工程活动是最主要的诱发因素。本文对黄土滑坡灾害的诱发因素及形成机理进行了深入浅出的研究与阐述，并提出了具有一定可操作性的防治对策,对黄土滑坡的预报治理工作具有积极的理论和现实意义。

关键词：

黄土、滑坡、因素、机理、防治措施

正文：

黄土滑坡是指在厚层黄土高边坡地段土体在重力作用下沿软弱面整体下滑的现象。滑坡边界多呈半圆形或弧形，破裂壁呈陡坎，有较陡的滑动面，常发生于40°～60°的黄土谷坡上部或谷坡最下部。滑坡发生后，稳定坡面为35°左右，多发生于地下水溢出处。

黄土滑坡是特定地质地理环境下的一种自然人为灾害，以其对人类的危害性、灾害过程的复杂性和对其研究的迫切性,严重制约着区域经济的发展,成为当今世界性的研究难题和关注的热点。地质构造、地层岩性、地形地貌、岩土体结构特性、地下水及新构造活动等条件，是影响其发生、发展的主要地质因素，而大气降水及爆破、人工开挖和地下开采的人类工程活动等非地质因素，对斜坡的变形破坏也起着重要的诱发作用[2]。

（一）黄土滑坡的诱发因素

（1）地形地貌及地层岩性

铜川地区分布有大量的黄土陡崖、陡坡，其高度、坡度以及临空面，为滑坡的形成提供了最基本的客观地形条件。调查发现，铜川地区黄土滑坡多发育于遭受侧向侵蚀和冲沟深切的黄土斜坡带、黄土梁间凹地及黄土塬边等；同时，黄土中的古土壤以粘粒成分为主，

并与黄土成层分布，产状倾斜，易顺层产生滑动；黄土层的下伏基岩，主要为石灰岩、砂岩、泥岩以及三趾马红土，石灰岩和砂岩透水性较差，起着相对隔水的作用，形成区内大量黄土滑坡的滑床；泥岩遇水呈泥状，顺层流动，形成良好的滑动界面；黄土与红土间往往具有顺坡向分布的泥质软弱带或岩土界面。这些软弱带的埋深，在很大程度上决定了滑坡体的规模，其形状直接控制着滑坡体的稳定状态，成为导致黄土滑坡的基本控制因素。（2）斜坡土体及其结构特性

铜川地区的黄土层堆积比较完整，根据勘探资料和黄土剖面调查，铜川地区第四纪黄土层堆积在起伏不平的基岩剥蚀面上，局部地段堆积在厚约30m的第三纪红色粘土层上。第四纪黄土层的厚度一般为60~80m。在黄土层中，Q2老黄土层分布比较广泛，并含有密集的红色古土壤。黄土结构疏松、多孔隙、垂直节理发育、遇水易崩解，具有湿陷性和软化性，所有这些构成了黄土斜坡黄土滑坡产生的静态背景。

（3）人类工程活动

黄土滑坡与人类工程活动关系甚为密切，工程建设过程中坡体稳定条件恶化，引发滑坡。堆载引起滑坡的主要出现在公路和矿山工程中。一方面是堆载不当导致老滑坡体复活；另一方面堆积物本身疏松，易发生破坏。另一方面是一些矿区开发与保护不利，形成大量的地下采空区，导致不同程度的地面斜坡变形；西部大开发战略的进一步实施，区内公路、水利水电工程等一系列基础工程设施的建设相继展开，形成一定数量的人工边坡和破坏稳定状态的自然边坡，加速了斜坡变形破坏过程。工程开挖引发的另一类滑坡是坡脚开挖导致老滑坡的复活，陕西铜川－黄陵高速公路在经过宜君一带时，从一些老滑坡的前缘通过，开挖路堑先后触发的27个大型老滑坡复活，仅滑坡治理费用高达2亿元。老滑下滑时其前缘会超覆在原有想对平缓的地面，这部分是滑体的主要抗滑段，以平衡后缘的下滑力；前缘卸载，降低抗力，破坏了滑坡的平衡，导致老滑坡复活。

（4）大气降水及地下水

地下水是土质滑坡最为重要的诱发因素，对大量降雨滑坡的研究表明，孔隙水压力产生及水对土体强度的弱化都是导致滑坡发生的重要原因。由于黄土具有大孔隙、弱胶结等结构特征以及强烈的水敏性。暴雨对坡体稳定性的影响主要表现在：雨水通过黄土垂直和侧向渗透，坡体的孔隙水压力增大、容重增加、基质吸力减小和产生击打力[3]。分析发现，斜坡变形破坏与年降雨量的季节变化有明显对应相关，其活动强度与降雨量大小呈滞后的正相关关系。在黄土滑坡的形成条件中，地下水的活动为斜坡变形破坏提供了十分重要的动力条件。地下水沿裂隙面下渗并常在沟谷底部溢出，改变了斜坡的水文地质条件，一方面增加了斜坡土体的重量，对不稳定土体产生静水压力或动水压力及向上的浮托力；另一方面降低了斜坡体中软弱结构面的抗剪强度，并起着溶解、冲刷的作用，使不稳定土体和

稳定土体之间的侧向摩擦力减小，降低了黄土斜坡土体的稳定性。

（5）地震因素

黄土高原及其相邻地区发育有鄂尔多斯周缘断陷带和其西南缘的六盘山推覆构造带，是历史上的强震活动带，该区域地震具有频度低、强度高的特点。鄂尔多斯地块体周缘历史上曾发生6级以上破坏性地震51次，7级以上强震22次，8级以上特大地震6次。地震引起滑坡造成的灾害损失不亚于地震的直接破坏。地震荷载无疑是滑坡形成的主要动因，但是针对滑面平缓而又远程滑动的特点，目前最为普遍的［8］解释是震动液化所致。K．Sassa 认为土的饱和度超过85%时足以产生超孔隙水压力，导致滑坡发生［9］。饱和黄土液化已被现场观察现象和实验所证实，如1989年前苏联塔吉克5.5级地震使近乎平坦的黄土层转化为泥流，向前流滑2km，致使100多栋房屋埋在5m厚的泥中，200人丧生或失踪。王兰民利用动三轴试验证实了饱和黄土在振动作用下孔隙水压力的增长过程和液化现象，建立了孔隙水[10]压力和应变的增长模型。黄土结构疏松其液化机理和饱和砂土没有本质区别，但是黄土液化的首要条件是要有足够高的含水量。因此对于地下水位浅，或者黄土层下部有泥岩隔水层的滑坡，地震液化无疑是其破坏和运动的主要机理。

（二）黄土滑坡的形成机理

滑坡机理研究是开展滑坡灾害预测预报和进行防治的基础，黄土滑坡的形成过程可分为以下几个过程[4]。

（1）蠕动拉裂阶段在自然和人为双重因素的影响下，斜坡部分土体的强度逐渐减弱，最终因抗剪强度小于剪切应力而发生变形，在自重作用下，坡体开始向临空方向蠕动，其后缘处于拉应力状态。当拉应力超过后缘坡体的抗拉强度时，便产生拉裂，坡面表现为断续的拉张裂缝，为地表水的渗入提供了条件，导致蠕动变形加剧，拉裂向下逐渐加深。随着坡体的进一步蠕动，坡面上的拉张裂缝不断扩展、加长，坡体两侧也相继出现剪切裂缝，滑体的雏形基本形成。在铜川地区，大多数黄土滑坡处于蠕动拉裂阶段，从其地貌上能够清晰地判断出滑坡的一般特征。如金华山矿风井后坡地带的黄土滑坡，其后壁已形成一个0.5m高的半环形轮廓，目前处于孕育不稳定的状态；在铜川地区市委党校后坡和药王山吕祖庙等地段，也分布有大量的类似黄土滑坡。

（2）滑动破坏阶段拉裂逐渐加深，待坡体的软弱带全面贯通后，坡体后缘段便以一定推力推动主滑段。当此推力加上主滑段自重分力的复合作用，使主滑带面上的剪切力大于其自身的抗剪力时，坡体便开始整体向下滑动，前一级牵引着后一级，同时后一级滑体（楔形体）也推挤前一级滑体[5]。铜川地区地区黄土滑坡的主滑带面的产状平缓，倾角仅为6~12，与其内摩擦角相近；加之古地形的影响，起伏不平，坡体产生不同程度的解体。同