灌溉诱发的黄土滑坡-泥流形成机理及预测判据研究

灌溉诱发的突发性黄土滑坡-泥流是黄土灌区发育较多的一类地质灾害，对此类滑坡前期研究较少。首先对陕西关中灌区和甘肃黑方台灌区黄土滑坡-泥流调查，分析其发育的地形和地质特征，总结其发生的条件。以陕西华县高楼村滑坡-泥流为典型案例，对滑坡区进行卫星图像解译、地形扫描，恢复和建立滑坡发生前、后的三维地形，建立地质模型。滑坡现场做渗水试验，探井采样做基本物理力学试验和三轴试验，模拟分析滑坡区的渗流场和应力场，揭示滑坡的启动机制和启动条件；对滑坡流动区和堆积区取样做剪应力控制和速度控制的环剪试验，研究其流动机制并测定流动控制参数- - 滑体和滑带的似摩擦系数，利用Sassa建立的滑坡运动学模型，预测该滑坡的运动距离和堆积范围。综合典型案例研究结果和区域调查结果，提出黄土灌区滑坡-泥流发生的判据和致灾距离、致灾范围的预测方法，为黄土灌区防灾减灾提供科学依据。

本项目首先对两个典型的黄土灌区陕西关中灌区和甘肃黑方台灌区中的滑坡灾害进行了系统的调查，根据调查结果，按运动学模型将黄土滑坡划分为四种类型：快速错落式滑坡、低速蠕动滑坡、高速远程滑坡和高速滑坡-泥流。在此分类的基础上，对其中的土滑坡-泥流开展了深入研究。对黄土滑坡-泥流的现场调查和滑坡区黄土的室内基本物理力学特性试验表明，该类滑坡具有特定的地貌、水文地质和物质条件。在地貌上该类滑坡一般为高位滑坡，剪出口高，滑坡发生后，仍有较大的运移空间。在黑方台地区滑坡发生在坡顶的黄土中，然后转化成坡面泥流；在关中地区则发生在沟谷的顶部，然后转化成沟谷型泥流。其水文地质条件是发生破坏的黄土底部一般为一个相对隔水层，导致灌溉水在其上滞留，形成上层滞水，滞水位随着年复一年的灌溉而不断上涨。该隔水层在黑方台为一层冲积粉质粘土层；在关中地区为一古土壤层，一般为第二层古土壤，滞水位的不断上升是滑坡发生的原因。滑坡转化为泥流与其物质结构有关，现场调查发现，可转化为泥流的滑坡主要发生黄土高边坡的顶部的Q3地层和Q2最上部的黄土中，即L1-L3地层，其中含S1、L2和S2层，室内试验表明该部分黄土结构疏松，饱和含水量接近或大于液限，一旦受剪破坏，由于剪缩使其孔隙水压力瞬间升高，并快速转化为流态，流态的黄土由于强度很低，则容易沿较陡的坡面或沟床流动形成泥流。. 项目选取了关中地区高楼村滑坡-泥流和黑方台地区焦家滑坡-泥流作为典型案例进行了详细研究。对这两个滑坡分别做了现场地形扫描、渗透试验，采取土样进行室内测试，并做了模拟分析。研究结果表明，灌溉对滑坡泥流的触发作用本质上是地下水位抬升使孔隙水压力的变化所引起，这也包括非饱和部分孔隙水压力（吸力）的变化。根据灌溉试验和对降雨入渗的长期观测发现，地表灌溉是以非饱和态迁移到达地下水位的，其迁移时间很长，入渗量小，但累积效应不可忽视。从开始灌溉到导致滑坡发生可能需要数十年的时间，因此必须考虑其长期作用及其周年的动态过程。该类滑坡的发生时初始孔压是静态的；但在滑坡变形的瞬间，剪缩作用会引起很高的超孔隙水压力，这使导致滑带强度大幅度衰减，形成高的启动速度；同时物态的转化，即由固态转化为流态，导致其强度进一步降低，在坡降较大的坡面或沟槽中形成高速运动。通过环剪试验获得黄土的有效动摩擦角和稳定摩擦强度及相关地形数据，可较为准确地预测该类滑坡-泥