冲击液化作用下黄土滑坡运动机理研究

The strong impact action induced by the loess landslide movement tends to cause transient liquefaction of the saturated sand in substrate underlayer, which increases the landslide kinetic energy and intensifies the disasters thereof. It is thus a thorny scientific problem to tackle the mechanics of the loess landslides under impact liquefaction. In this context, this project begins with a survey of the dynamic states and geological conditions of the typical loess landslides under impact liquefaction in the South Jingyang Plateau with an aim to construct a geomechanics model accordingly. Based on the model some impact experiments will be conducted, which aims to quantify the pressure relationships between the impact pressure of loess landslides and excess pore pressure of saturated sand in substrate underlayer and then to survey the impact liquefaction behavior of the saturated sand. With further mechanical analysis and mathematical derivation, a kinematics model is thus constructed to simulate and predict the process of loess landslide movement. Those studies are expected to be of much significance not only for the theoretical development of kinetics of high speed and long run-out loess landslides, but also for the prevention and risk evaluation of loess landslides.

黄土滑坡运动过程中产生的强烈冲击作用致使阶地下垫层饱和砂土瞬时液化，增强了滑坡运动能力，加剧了滑坡致灾强度，因此揭示冲击液化作用下黄土滑坡运动机理已成为亟待解决的科学问题。本项目拟从分析泾阳南塬典型冲击液化作用下黄土滑坡的地质力学条件着手，建立滑坡地质力学模型，在此基础上开展冲击试验研究，定量描述黄土滑坡冲击压力与下垫层饱和砂土超孔隙水压力的关系，探讨黄土滑坡冲击作用下的饱和砂土液化行为，结合力学分析和数学推导，构建滑坡运动学模型，再现并预测冲击液化作用下黄土滑坡运动过程。研究成果将有助于深化黄土滑坡动力学理论，为黄土滑坡灾害防控提供科学依据。

以泾阳南塬冲击液化型黄土滑坡为研究对象，通过典型滑坡灾害野外调查、冲击试验和数值计算对冲击液化作用下黄土滑坡的地质力学模型、黄土滑坡冲击压力与下垫层饱和砂土超孔压的关系、冲击液化作用下黄土滑坡运动过程等问题进行了研究，取得以下主要成果：（1）冲击作用会使砂质粉土内部的总应力与超孔压压力剧增。在20ms内即出现超孔压峰值，且超孔压在长时间内难以完全消散。（2）冲击作用下砂质粉土中部超孔压一般最大，表层最小，表层因排水条件相对较好，超孔压难于聚集且消散最快。（3）在一定冲击能条件下，近饱和状态（饱和度75~85%）砂质粉土也可发生液化。在高饱和状态下（饱和度80~90%），冲击作用后砂质粉土中部和表层含水率明显升高，说明孔隙水发生了向上迁移，表层液性指数均超过1.0且表现为泥浆状。（4）受冲击作用影响低饱和状态下砂质粉土表层和中部抗剪强度会有一定增强，而高饱和状态下砂质粉土抗剪强度显著降低，表层砂质粉土抗剪强度降低最为显著，抗剪强度接近于0。（5）砂质粉土内部大孔隙塌陷是激发高额超孔压的主要原因，当冲击能较大时，中、小孔隙也会被压缩并堵塞，这是高冲力下激发超孔压的重要原因之一。（6）冲击液化是一种快速冲压下的弱排水行为，当冲击能较大时，会使砂质粉土内部孔压积累速度大于消散速度，从而造成砂质粉土瞬间达到液化状态。（7）冲击液化造成的孔隙水压力升高会导致滑坡运动路径的摩阻力降低，冲击造成的程度越显著，促滑效应越强。（8）黄土滑坡冲击作用对下垫层近饱和砂质粉土孔隙水压力影响深刻。下垫层参数的合理变化会稍微影响超孔隙压力的响应，但总体响应模式仍然相似。滑体的荷载变化会极大的影响下垫层砂质粉土超孔压的响应，滑体厚度（质量）加倍会使得砂质粉土超孔压也大致加倍。滑坡运动过程中对下垫层中超孔压的影响远超过滑体范围，随着滑体作用范围的增大超孔压峰值也会有一定程度升高。