冻融期黄土滑坡实验研究

摘要

“西部大开发”战略举措不断深入，黄土山地逐步被广泛开发利用，作为脆弱黄土地区负效应的黄土滑坡灾害与日俱增，严重制约了该地区的良性发展，为此，黄土滑坡灾害研究日益受到重视，但灾害机理仍是国际难题，深入研究具有重要的理论意义、经济意义和社会意义。
　　 选择冻融期黄土滑坡为研究对象，综合运用地学、数学、力学及系统科学相关理论，利用系统调查、广泛资料归纳、数值模拟、1m地温测试、模糊分析、层次分析等方法，以水的作用为主线，对冻融期黄土滑坡滑坡区地下水分布、温度场特征、形成机理解释及发育阶段判定等方面进行了有益探讨。主要结论如下：
　　 (1)以“1m地温理论”为指导，选择会宁县太平乡某冻融期黄土滑坡为实例，通过1m地温监测，编绘“滑坡区地下水水脉分布图”，探索冻融期黄土滑坡区地下水分布规律；
　　 (2)ADINA-T 模拟结果“当外界温度为0℃时，坡体温度场由坡表到坡底，温度基本逐渐增加，但到一定深度后，温度基本保持不变；冻结时间1个月时，外界温度为-10℃时，冻深约为0.95m；当冻结时间2个月时，外界温度为-15℃，冻深约为1.15m；当冻结时间3个月时，外界温度为-20℃，达到最低温度，冻深约为1.35m，达到最大冻深。”与理论推导和实测最大冻结深度比较吻合。
　　 (3)建立了“冻结前后滑坡区地下水运移模型”，以黄土地区分布最为广泛的滑坡类型——黄土泥岩顺层滑坡为模型，采用水文学原理，在确定边界条件和一定假定条件基础上，推导出浸润线方程；并分析了冻结后地下水浸润线分布情况。
　　 (4)“冻结滞水促滑效应”主要表现为：冻结层虽阻碍了坡表径流下渗，但也堵塞了地下水排泄通道，使坡体成为一“储水囊”，地下水分布范围不断扩大、水位不断上升，增大了滑坡区动、静水压力，降低了斜坡，尤其是滑动面附近岩土体强度，进而加速斜坡变形甚至诱发滑坡灾害。以洒勒山滑坡为例，说明冻融作用是其主要作用因素和诱发因素；以会宁县太平乡滑坡为例，计算了冻结前后滑坡稳定性，结果表明冻融作用对滑坡稳定性影响较大。
　　 (5)采用可能度区间判断矩阵排序法的“改进可拓层次分析法”，既考虑了人类对事物判断的模糊性特点，又可避免传统层次分析法的大量试算工作。建立了“滑坡时间预报可拓层次分析模型”，利用改进可拓层次分析法，可通过滑坡宏观迹象调查判定滑坡发育阶段。
　　 本研究成果，有益于判定黄土地区斜坡地下水分布规律，能较好解释冻融期黄土滑坡灾害频繁现象，丰富了滑坡滑动机理及预测预报理论，对黄土滑坡防治方案决策和工程布置有一定参考意义。