黄土地质灾害研究中的关键问题与创新思路

我国黄土高原不仅是中华民族的发源地,也是世界上惟一的最年轻、且正在堆积的高原,它记录着240万年以来全球自然环境和气候变化以及地表灾害演化的丰富信息,每年全国有近三分之一的地质灾害发生在这一地区。本文概述了黄土地质灾害的危害现状,分析了目前黄土地质灾害研究方面存在的关键科学问题,并提出了当前应重点开展的研究思路和课题:研究黄土地质结构和黄土介质力学行为对灾害孕育的协同控制规律,概化黄土重大灾害的基本成灾模式;破解复杂动力作用下黄土重大灾害发生、突变、演化机制和灾害链演变规律;建立黄土重大灾害超前判识、预警预报与风险控制的理论及技术方法体系,形成黄土地区重大灾害减灾示范。     

陕北砂黄土区公路地质灾害及防治对策

中国西北黄土的颗粒组成具有明显的地带性分布规律，自NW向SE可依次划分为砂黄土带、典型黄土带和粘黄土带。黄土高原北部地质灾害综合调查表明，砂黄土区公路地质灾害的主要类型包括黄土边坡滑塌灾害、路堤裂陷灾害、路桥变形和冲蚀灾害等。根据试验测试分析结果，公路地质灾害的形成主要受黄土本身的物质组成、结构及力学性质控制，人类工程活动的盲目性是诱发地质灾害的重要因素。文章在砂黄土公路地质灾害特征分析的基础上，提出加强边坡防护和冲蚀灾害防治是公路地质灾害防治的两个基本途径，并给出了针对性的防治对策。这不仅对该地区的公路建设具有重要的指导作用，而且对其它生命线工程如铁路、输油气管道、渠道等也具有重要的借鉴意义。     

黄土崩塌破坏模式及离散元数值模拟分析

黄土崩塌是黄土高原区最常见、致灾最为严重的一种地质灾害.首先,从黄土地形地貌、黄土类型及结构、黄土垂直节理、坡脚侵蚀、降雨、人类工程活动等方面分析了黄土崩塌的成因,认为黄土中的垂直节理和坡脚侵蚀作用是造成黄土崩塌的主要原因;其次,通过野外黄土崩塌变形破坏特征及地质现象分析,将黄土崩塌归纳为拉裂-坠落式、拉裂-倾倒式、拉...     

黄土迁移入海过程中工程性质的变化研究

黄河流经黄土高原携带巨量泥沙入海,并在河口沉积形成黄河水下三角洲。黄土沿黄河流域自西北高原迁移至东部渤海的过程中,其工程性质必然也会发生相应变化。归纳总结近30年来黄河流域地区黄土研究资料,统计不同区域黄土的物理性质、成分、结构特征、力学性质与动力特性,分析黄土从黄土高原到东部渤海发生的变迁。研究结果显示在迁移入海的过程中黄土的容重、含水量变大,可塑性减弱;主要成分仍为粉粒,但黏粒含量增加,砂粒含量减小,于此同时,黄土孔隙也被更好地充填,结构由疏松变紧密,压缩性相应减弱;黄土的抗剪性区域性变化,而抗震性和抗液化强度变大。本研究对深入理解黄土地质灾害机理、科学指导黄土地区工程建设具有重要意义。     

山西吕梁黄土崩滑类型及发育规律

山西吕梁地区地质环境脆弱,属于晋西黄土高原崩塌、滑坡地质灾害易发区。黄土崩滑地质灾害给当地造成了巨大经济损失和重大人员伤亡。通过对吕梁地区地质灾害调查,结合原位测试与室内试验,研究了吕梁地区黄土崩滑地质灾害类型和发育规律。依据构成边坡的地层岩性与地质结构、滑动面发育位置,将吕梁地区黄土滑坡类型划分为:Q3单一黄土层内滑动和Q3-Q2-N2组合地层结构层内滑动两种类型; 按破坏模式将吕梁地区黄土崩塌类型划分为:倾倒式、垮塌式和剥落式3种类型。调查还发现空间上黄土崩滑灾害主要发育在柳林县、临县、石楼县和中阳县4县,且主要沿公路、铁路等交通线路呈条带状分布; 时间上具有明显的年周期变化规律,汛期(6～10月)高发,特别是主汛期(7～8月)。最后对Q3-Q2-N2组合地层结构层内滑坡发育机理进行了初步探讨,认为吕梁地区人工开挖和降雨耦合作用是诱发吕梁地区黄土滑坡和崩塌的最主要因素。     

黄土地区地质灾害链研究初探

黄土由于湿陷性、大孔隙、水敏性等特点,导致黄土地区的地质灾害广布,并且各灾种之间表现出明显的链生效应,使得黄土地区地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。本文通过分析整理黄土地区典型灾害及灾害链事件,归纳了黄土地区灾害的发育现状,详细描述了两条典型的黄土地质灾害链式结构,并以天水大沟滑坡-泥石流灾害为例,阐述了黄土灾害链链生过程中的放大效应。根据黄土灾害研究现状,凝练了黄土灾害链研究中的3个关键问题,针对性地提出各自的研究思路,并指出今后需更加注重黄土灾害链的风险评价及断链措施方面的研究。本文针对黄土地区灾害链研究中若干问题的初步思考,旨在为后续的灾害链研究提供科学建议。     

黄土滑坡诱发因素及其形成机理研究

近年来,黄土滑坡灾害发生频率呈现增加的趋势,研究黄土滑坡诱发因素及其形成机理是有效减缓黄土滑坡灾害风险的基础.据西北黄土高原地质灾害详细调查,黄土滑坡的诱发因素有自然和人为2类.自然因素包括地震、河流及沟谷侵蚀、降雨及冻融等;人为因素有堆载与开挖、农业灌溉、修建水库等.研究表明,降水和人类工程活动是最积极的诱发因素.地...     

黄土高原地区黄土洞穴的分类及发育规律

黄土高原地区广泛发育的黄土洞穴既是一种典型的水土流失现象,又是一种新的地质灾害。黄土洞穴具有多种类别,其分布的地域规律具有由黄土高原的西北向东南发育密度呈递减趋势;陇西地区黄土洞穴最发育,陇东地区较发育,陕北局部地区较发育。黄土洞穴在深度上具有表、浅、中、深、超深5个层次;其空间发育明显受地层厚度、土性、地质构造、微地形地貌、水文地质及气候条件等因素所控制。     

陕北晋西黄土滑塌灾害的初步研究以西气东输工程为例

黄土滑塌灾害是黄土高原北部地区的-种特殊斜坡变形破坏类型。由于其突发性和频繁发生的特点, 常造成大批窑洞、房屋倒塌和人员伤亡, 并给该区铁路、公路和长输管道建设造成严重危害。由于黄土滑塌灾害具有滑坡和崩塌两种机制和先滑后塌的变形破坏过程, 以往常把它们作为滑坡或崩塌来研究。作者通过陕西靖边县至山西蒲县间 30 0km黄土地质灾害的野外调查和室内的微观分析, 发现黄土滑塌灾害的发生主要受黄土粘粒含量的控制, 因此在空间上具有鲜明的地域性:0.0 0 5mm粘粒含量 10 %的砂黄土区是滑塌灾害严重发育区; 0.0 0 5mm粘粒含量在 10 %～ 2 0 %之间的典型黄土区是滑塌灾害弱发育区; 0.0 0 5mm粘粒含量 2 0 %的粘黄土区是滑塌灾害不发育区。作者在黄土滑塌灾害产生机理和形成条件研究的基础上提出了相应的工程对策。     

晋西公路黄土洞穴的危害及三维数值分析研究

黄土洞穴是晋西黄土高原发育的一种特殊地质灾害。文章在晋西黄土区调查基础上得出,黄土洞穴对公路的危害主要包括对路基路面的破坏、对路堤路堑边坡的破坏及对排水设施的破坏。文章运用三维有限元法分析黄土洞穴在自重环境下对公路路基路面的危害情况及洞穴周围剪应力的变化,得出基于洞穴位置与洞径大小双变量情况下的洞顶临界埋深求解方法,为公路洞穴的有效防治措施提供依据。     

基于InSAR识别的黄土高原活动性地质灾害发育规律分析

地震、 降雨、 人类工程活动诱发的活动性地质灾害在黄土高原频现,但由于其地域广阔、 构造活跃、 地貌类型多样、 各地黄土特性差异较大,一直以来缺乏活动性地质灾害发育分布的系统认识.InSAR技术具有大范围观测地表变形的能力,文章利用2019年1月1日至2020年3月31日期间40期Sentinal-1 SAR数据,计算...     

黄土高原滑坡灾害形成动力学机制

滑坡灾害是威胁黄土高原人民生命和财产安全、城镇与重大工程建设与运营的重大地质问题。针对黄土高原滑坡灾害形成的动力学机制问题,在大量的调查统计、试验与理论分析基础上,总结得出区域构造应力是黄土高原滑坡高发的主要驱动力,它是滑坡分区分带群发的控制因素,是黄土滑坡的"第一元凶";边坡构造应力既造就了结构面,又不断地改造和松动着结构面,持续地肢解着边坡的完整性,它是单体滑坡形成的主要驱动力,是黄土滑坡的"第二元凶";黄土是一种特殊的结构土,具有极强的水敏性,在土体应力驱动下极易灾变,黄土的这种易灾特性是土体灾变的内在原因,是黄土滑坡的"第三元凶";大量的滑坡发生都与水有关,地表水大量渗入黄土浅表部,会引起浅表崩塌和溜滑灾害,而当水沿着微、细、宏观优势通道进入黄土深部后,就可能引起深层滑坡,因此,动水渗透作用是黄土滑坡的"主凶";工程扰动既会改变边坡原有的应力状态,进而扩展和松动已有的结构面,现今,工程扰动已经成为一种诱发地质灾害的重要地质营力,是黄土滑坡的"帮凶"。      

川西松潘黄土发育特征与工程地质力学特性分析

以松潘幅和漳腊幅1∶5万工程地质调查为基础,通过野外地质调查、地质测年、地理空间分析、室内试验和大型原位直剪试验等工作手段,对松潘黄土的发育分布特征和工程地质力学特性进行研究分析,认为松潘黄土具有以下特性:(1)松潘黄土为风成黄土,局部地形的变化通过控制近地面气流的运动从而影响松潘黄土的堆积,使得松潘黄土的分布与研究区地形、地貌的变化联系密切;(2)松潘黄土粉砂含量大于80%,大多含有碎石,碎石物质成分主要以砂板岩、炭质板岩和石英为主;(3)研究区内的松潘黄土主要分布于2712~3437 m的高程范围内,在山体南坡的分布远多于北坡,在地形开阔的断陷盆地内,黄土发育厚度大且呈广泛连续式分布,在高深的峡谷区,黄土的发育厚度变化大且呈零星的片状分布;(4)松潘黄土结构性明显,其力学性质受物质成分、含水率和天然结构面的影响,具有中等—强的湿陷性,黄土的结构性、水敏性、湿陷性等性质是该套地层内地质灾害发育的主要因素,松潘黄土的不良工程地质特性严重影响着研究区内未来重大工程的规划建设。     

渭河流域典型黄土剖面的环境磁学特征及其古气候意义

对黄土高原南部耀县全新世黄土地层的形成及保存环境进行了研究.结果表明:地层中磁性矿物主要为软磁性矿物,硬磁性矿物对地层的磁学性质贡献小;随着成壤强度的增加,硬磁性矿物的相对含量在减少.本区全新世地层的形成和保存环境为氧化环境,适宜用磁学手段反演全新世古气候.对磁化率和频率磁化率、无磁滞剩磁磁化率的对比分析,可以看出:成壤强度较低时,细粒磁性矿物相对于磁性矿物总量的增加速率相对较快;成壤强度较高时,细粒磁性矿物的相对含量会达到或趋近饱和,相对于磁性矿物总量的增加速率相对较慢.研究表明,在黄土地层中,χfd%和χARM/χ等指示细粒磁性矿物的磁学参数可以显示更细微的气候变化;在古土壤中,χlf的气候指示意义相对更好.     

黄土高原的地理信息系统(GIS)试研究

黄土高原水土流失举世瞩目,现在的侵蚀继承和发展了古代的侵蚀,受自然和社会双重因素制约.随着人类社会进步和历史演进,自然与社会因子影响侵蚀的比例不断发生改变.本文从数字黄土高原的角度研究黄土的分布特征和堆积、侵蚀过程,建立了地貌、地质、黄土剖面、水文等空间数据库,研制数字黄土分布图件,展示黄土分布特点,构建黄土的三维分布模型,模拟主要地质时期黄土分布,探讨了侵蚀过程和人类活动对侵蚀的影响.     

降雨型浅层黄土滑坡危险性评价与区划

黄土高原是我国地质灾害最为发育的地区之一,其中降雨诱发的浅层黄土滑坡又最为典型。以典型黄土地貌区-柳林县为例,应用SINMAP模型,探讨模型在黄土地区的适用性,分析了随着研究区内降雨量的增加,滑坡变形失稳区域的面积变化、分布位置和扩展趋势。研究表明,随着降雨量的增加,滑坡所处位置逐渐由稳定状态向失稳状态发展,位于失稳分区的滑坡数量逐渐增加,说明降雨对该研究区的斜坡稳定性影响较为明显。通过将模拟结果与实际发生的由降雨触发的滑坡灾害进行对比分析,可以得出SINMAP模型在黄土地区,对区域性降雨诱发浅层黄土滑坡稳定性的模拟预测有效,可以用于黄土地区浅层滑坡的稳定性评价研究。     

聚丙烯酸钠混合剂固化黄土特性研究

黄土堆积松散、湿陷性强且极易被侵蚀的特性导致滑坡、泥石流、水土流失等地质灾害在黄土高原频发。为了缓解当今黄土地区土壤侵蚀,减少地质灾害的发生,本文利用聚丙烯酸钠混合剂对甘肃董志塬重塑黄土进行固化改良。通过室内崩解试验、渗透试验、水流冲蚀试验和三轴压缩试验等手段分析了不同配比下固化黄土的特性差异。结果显示,在经聚丙烯酸钠混合剂固化后,土体抗剪切破坏和水稳性能随着配比的提高而增大。当土体经聚丙烯酸钠混合剂浓度为3.5%的试剂固化后,固化效果趋于最佳,相比未加固土抗崩解和抗冲蚀性能均大幅提高,7次干湿循环后崩解率仅为1.15%,土体剪切破坏时的主应力差在100kPa、200kPa、300kPa围压下分别提高25.29%、28.23%、22.48%,渗透系数降低217.41倍。结合三轴试验数据、粒径级配和场发射扫描电镜从微观结构进行现象和机理解释,聚丙烯酸钠混合剂可将土粒包裹黏接,使土体中细小颗粒团聚在一起,从而改变土体粒径级配,促使土体黏聚力及内摩擦角增大,增强土体抗剪切性能,提高土体水稳性。聚丙烯酸钠混合剂对黄土的固化改良效果良好,将为缓解黄土高原地区土壤侵蚀,防灾减灾提供新方法。     

斜坡地质结构与地质灾害发育类型研究——以店子街幅灾害为例

岩土体是组成斜坡地质结构的基本单元,斜坡地质结构类型与地质灾害的发育类型密切相关。店子街幅图幅调查范围内主要发育软弱-较坚硬层状泥岩、砂岩岩组,风积黄土单层土体,粉土、砂砾卵石双层土体,粉土、碎石和基岩碎屑多层土体等4类岩土体,这些不同的岩土体组成了6种不同的斜坡地质结构,进而演变形成了不同类型、不同规模的斜坡地质灾害。黄土斜坡结构和黄土—冲洪积层斜坡结构多演变发生小型滑坡灾害、黄土—泥岩斜坡结构多演变发生中—大型黄土泥岩滑坡灾害、泥岩与泥质砂岩互层斜坡结构多演变发生崩塌灾害、泥岩风化堆积层斜坡结构和滑坡堆积层斜坡结构多演变发生小-中型滑坡灾害。研究不同斜坡地质结构与地质灾害发育类型的发育关系,有助于进一步开展区域崩塌、滑坡形成机理研究,研究成果有助于洮河下游地质灾害防治工作的展开,并为地方政府科学制定地质灾害防灾减灾规划提供了技术支持。     

超声波振荡对细颗粒黄土样品粒度测量影响的实验分析

在使用常规的前处理方法对细粒黄土（粘黄土）样品进行粒度测量时,发现结果不稳定。为了调查原因,分别选取黄土高原东南缘河南卢氏、秦岭地区陕西洛南和陕西洛川三个地点的黄土、古土壤样品,进行对比实验,分析前处理方法对细颗粒黄土样品粒度测量结果的影响。结果发现,在进行细粒黄土的粒度测量过程中,激光粒度仪上的超声波振荡分散时间对测量结果影响很大,一般应控制在２ｍｉｎ以上。作者用河南卢氏乔家窑黄土—古土壤剖面 的连续粒度测量结果对改进后的前处理方法进行可行性验证,结果表明,采用改进后的前处理方法所得的结果,与野外地层划分及磁化率值的变化有较好的相关性,表明改进后的前处理方法更适用于细颗粒黄土样品的粒度测量。     

甘肃岷县永光村滑坡特征及其成因研究

泥流型黄土滑坡发生的条件除一般滑坡具有的条件之外,还应包括特殊的状态因素、触发因素及相应的驱动剪应力条件。通过对甘肃岷县永光村滑坡的现场勘察和实地调查,分析其成因,结果表明：永光村滑坡平面形态虽与泥流类似,但其具有滑坡形成区以及滑坡发生所需要的特殊的地形地貌、岩土体性质以及水文地质条件。永光村滑坡发育于沟道上游的黄土塬地带,临空面较大,滑坡剪出口位置高,具有较高的势能,滑坡体的主要岩土体是马兰黄土,黄土具有大孔隙结构,垂直节理发育,有利于地表水的下渗。下部为新近系泥岩,渗透系数低,为一相对隔水层。长期灌溉导致地下水位较高,黄土层存在软弱夹层,地下水位上升,导致其软化饱和,强度迅速降低,形成潜在滑动面。永光村滑坡亦具有圆弧形的滑坡后壁,滑坡后缘顶部分布有多条拉张裂缝,在前期发生降雨的外部条件下,在岷县“7·22”地震诱发下,发生了低角度、快速和远程的泥流型黄土滑坡,滑体在冲出沟口后形成了扇形堆积区。永光村滑坡是一种特殊的地震引发的泥流型黄土滑坡。目前,泥流型黄土滑坡的研究还处在探索阶段,是作为黄土滑坡分类的一种补充,建议进一步加强对此类灾害发生机理及其稳定性计算方法的深入研究。