考虑地表水沿裂缝浸入作用的黄土斜坡稳定性研究

黄土滑坡是我国西北地区常见的地质灾害之一，其频繁发生造成严重经济损失和人员伤亡。根据调查，发育在黄土塬边的滑坡与地表水沿裂缝的浸入有密切关系。本文就是以黄土塬边滑坡为研究对象，在广泛收集相关资料的基础上，以陕西泾阳修石渡滑坡为典型案例，通过现场工程地质调查和测绘，在室内外渗透试验的基础上，根据不同方向的渗透试验数据，结合数值计算，反演得到沿黄土不同方向的渗透系数函数；根据土在不同含水状态下的物理力学试验数据，确定黄土应力、含水率与应变之间的本构关系。将以上结果应用到降雨/灌溉作用下，塬边有裂缝的黄土斜坡稳定性分析中，揭示雨强/灌溉强度、裂缝位置、裂缝中水深对黄土斜坡稳定性的影响，确定降雨/灌溉导致的黄土斜坡滑移破坏的临界水力条件，为预防黄土滑坡提供依据。

自1976年改革开放以来，陕西省泾阳县泾河南塬大面积的农田灌溉引起地表水下渗，造成了南塬黄土滑坡崩塌等地质灾害频繁发生，因此研究地表水下渗、黄土力学性质和黄土滑坡形成的临界条件很重要。本项目做了如下工作：.1、考察了2012年到2015年泾阳南塬东段滑坡、崩塌等地质灾害，实测了地表变形，发现泾河南塬东段地质灾害还是很严重的。.2、研究了围压对非饱和原状Q2黄土渗透性的影响。以泾阳南塬Q2原状黄土为研究对象，用压力板仪试验和三轴试验，研究了围压对黄土渗透性的影响。结果如下：（1）得出了黄土不同方向上的渗透系数随着围压和吸力变化的表达式。（2）随着围压的增大，竖直方向和水平方向的饱和渗透系数相差越来越小，围压大于400kPa时，两方向的渗透系数基本相同。（3） 非饱和排气阶段的持续时间随着围压的增大而增大，水流入土样的速率随着围压的增大而减小。.3、通过现场原位渗水试验、室内吸力试验，结合数值反演得到了晚更新世黄土脱湿-吸湿全过程土水特征曲线和渗透系数。.4、进行了土水特征曲线模型参数的敏感性分析。利用室内压力板仪试验实测原状中更新世Q2黄土的吸力数据后，用Van Genuchten经验公式对试验数据进行拟合，得到土水特征曲线模型。研究了土水特征曲线模型参数a、n、θs、θr和饱和渗透系数Ksat分别单独变化对渗流范围的影响，结果表明：渗流范围和渗流非饱和厚度对参数Ksat的变化最敏感，对参数θr的变化最不敏感。随着a、Ksat的增大，渗流深度增加；随着n, θs的增大，渗流深度减小。.5、研究了含水率对侧向卸荷条件下Q2原状黄土强度和变形性质的影响。选取泾河南塬Q2原状黄土，采用三轴固结卸荷不排水剪切试验研究黄土滑坡过程中，土体卸荷对黄土的力学特性的影响，试验结果表明：（1）用线性关系式可以较好的拟合黏聚力和含水率之间的关系。（2）含水率越小，或者试验固结压力越大，土样所能承受的偏应力越大。试验在各含水率、各固结压力下的应力路径线在试验最后都交于一点，与含水率和固结压力均无关了。（3）得到了固结变形阶段的应力增量、应变增量和含水率之间的关系式。.6、基于现场井水位实测、灌溉试验和计算分析，研究了裂缝深度、裂缝到塬边的距离和灌溉对黄土斜坡稳定性的影响，得出随着裂缝深度的增大，稳定安全系数减小；得出了保持斜坡稳定时，裂缝深度和裂缝到塬边距离的临界值。