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标题
Title
期刊: Engineering Geology
作者：Kun Li , Ping Sun* , Haojie Wang , Jian Ren
年份：2024
**研究亮点** • 结构特征影响边坡的水文响应和破坏模式。• 沿垂直节理的优先渗流促进了滑坡体积的增加。• 软弱夹层的存在往往会增强滑坡的活动性。• 边坡结构与水文响应的相互作用主导着破坏模式。• 孔隙水压力和渗流力促使土体抗剪强度降低。
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摘要
结构平面在控制泥岩滑坡中的作用是中国黄土高原地质灾害研究中的一个关键问题。本研究通过三个不同边坡结构的模型试验，研究了滑动控制结构对泥岩滑坡机理的影响。结果表明，实验边坡的水文响应和破坏模式随结构条件的变化而变化。垂直节理是优先渗流通道，可加速降雨渗透，从而使体积含水量和孔隙水压力的响应提前。加入垂直节理后，边坡的破坏模式往往会从浅层破坏转变为深层破坏。软弱夹层的存在会导致滑动体的速度和跳动显著增加。随着滑动控制结构的变化，边坡破坏范围和变形特征的变化进一步改变了体积含水量和孔隙水压力的时空分布。不同的斜坡破坏模式对应不同的滑动控制机制，这些机制主要由结构平面的类型及其与水文反应的相互作用决定。在这些机制的作用下，孔隙水压力和渗流力在降低有效应力和抗剪强度方面发挥了重要作用。
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图表
图 1. 灾难性潘安滑坡的位置和地质背景。(a)滑坡的位置和滑坡区域的地形。(b)滑坡的正射影像，显示了采样点的位置和斜坡变形。(c)滑坡区域的地质条件。
图 2. 磐安滑坡的典型特征。(a)航空摄影显示滑坡全景。(b - c)II - 1 滑坡局部变形。(d)II - 1 滑坡堆积体前缘采样位置。(e)II - 1 滑坡纵剖面。
图 3. 实验室实验装置示意图。（a）实验系统原理图。（b）实验箱照片。
图 4. 实验边坡示意图及监测系统布置图。
图 5. 实验斜坡的（a）正射影像、（b）中心剖面和（c）数字高程模型示例。
图 6. TSP-1（a-c）、TSP-2（d-e）试验和 TSP-3（g-i）试验中不同时刻实验边坡湿润锋的位置。
图 11. 在所有实验条件下，边坡不同传感器位置处体积含水量随时间的演变。(a, b) TSP-1 试验中体积含水量的变化（a）在最初的 12 小时内和（b）在整个实验过程中。(c, d) TSP-2 试验中体积含水量的变化（c）在最初的 12 小时内和（d）在整个实验过程中。(e, f) TSP-3 试验中体积含水量的变化（e）在最初的 12 小时内和（f）在整个实验过程中。
图 12.（a）TSP-1 实验、（b）TSP-2 实验和（c）TSP-3 实验中，每次降雨周期内不同位置湿度传感器处体积含水量的变化。（d）三个实验中 MS1–1 传感器位置处体积含水量的变化。向上的箭头表示降雨阶段体积含水量的增加，向下的箭头表示降雨停止后体积含水量的减少。
图 14. 不同破坏模式的新近系泥岩滑坡案例。(a) 位于甘肃省古浪县黄泥岗村的泥岩滑坡，其滑动面切穿泥岩层。(b) 小彩沟子滑坡（辛等人，2018a），滑体沿泥岩软弱夹层滑动。(c) 长河滑坡沿老滑坡滑动面发育 (Wang et al., 2020).。
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结论
在这项研究中，通过一系列实验室模型实验研究了降雨诱发的泥岩滑坡与滑动控制结构之间的相互作用。基于对不同结构条件下泥岩边坡的入渗过程、水文响应、变形特征和破坏模式的详细分析，揭示了各种结构面的滑动控制机制。这项研究为中国西北部地区的滑坡灾害评估、预测和减灾提供了新的见解。得出了一些有启发性的结论如下：
1. 降雨初期的入渗过程表现为湿润锋的迁移，可分为均匀阶段、非均匀阶段和收敛阶段。均匀阶段对应于雨水的无压入渗，而后两个阶段在坡面前部、中部和后部表现出不均匀的入渗速率，这是由地表径流分布的差异引起的。垂直方向的入渗速率随深度增加而减小，但沿垂直节理显著增加，垂直节理作为优先渗流路径。
2. 边坡对间歇性降雨的水文响应以体积含水量和孔隙水压力的周期性变化为特征。在每个实验中，较高的含水量和孔隙水压力主要集中在边坡中部和后部的泥岩-基岩界面处。体积含水量的变化范围从坡肩到坡脚呈减小趋势，这与排水方向一致。沿结构面的优先渗流对水文响应有显著影响，在入渗阶段促进了垂直节理周围土壤中含水量和孔隙压力的快速增加，并促进了泥岩-基岩界面附近的快速排水。
3. 在整个实验过程中，湿度传感器和孔隙水压力传感器都通过测量值的突然变化对边坡破坏做出响应。以体积含水量或孔隙水压力突然下降为特征的响应是由破坏面的形成或土壤结构的变化引起的瞬态排水过程引起的。含水量和孔隙压力的急剧增加表明在边坡变形过程中发生了剪切和压缩。边坡破坏对水文响应的长期影响对应于原始水力平衡的丧失和边坡内新平衡状态的形成。不同程度的破坏范围和变形特征，取决于结构条件，导致体积含水量和孔隙水压力的大小发生变化。
4. 在所有实验中，初始破坏通常发生在坡脚，随后是后退式边坡破坏。在不同的滑动控制结构作用下，边坡表现出三种破坏模式，概括为后退式浅层滑动、后退式多次滑动和后退式滑动-流滑。不同的破坏模式由不同的结构面及其与水文响应的相互作用主导，其中孔隙水压力和渗流力起着重要作用。垂直节理为边坡破坏提供了上边界，也作为优先渗流路径，而软弱夹层的作用主要是为滑坡提供优先滑动面。
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参考文献
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