黄土高边坡变形破坏的基本形式及其机理分析

（ 安 大 学地 质 ＿ 程 与 测 绘 ＿ 程 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ５ ） 长 Ｔ － Ｔ － 陕 １０ ４
摘
要： 对黄 土高边坡 变形破坏 的基 本形式及其机 理进行 了分析 ， 出其破 坏 形式有坡 面冲刷 、 面剥落掉 块、 体 湿 指 坡 坡
陷变形、 崩塌 、 滑塌 、 泥流等 几种 ， 中滑塌最 常见。黄 土 高边坡 变形破 坏模 式主要 有滑 塌 、 其 滑坡 的破坏模 式 ； 崩塌破 坏
主 应 力 的 偏 转 程 度 与 坡 高 和 坡 型 有 着 直 接 关 系 ， 坡 越 高 越 明 其 显 ， 剪 应 力 在 坡 脚 越 集 中 ， 时 在 坡 脚 形 成 较 高 的压 应 力集 中 。 则 同 如锏 黄 公 路 Ｋ１７ １０ ３ ０处 ， 坡 脚 的 黄 土 及 古 上 壤 有 明 显 ０ ＋ ，￣ ０ ｔ 其 的 压 裂 痕 迹 ． 得 土 体 呈 鳞 片 状 ， 行 于 坡 面 开 裂 ， 部 以沿 开 裂 使 平 局 面 产 生 剥 落 。坡 体 设 计 和施 工 成 高 １ ～ １ ｎ 留 有 平 台 的 多 级 坡 Ｏ ５
土独特的物质组成 、 结构及所处 的地貌 和构 造环境 ， 得在 黄土 使
地 区进 行 各 项 工 程 建 设 时 ， 有 不 同 程 度 地 会 遇 到 诸 如 崩 塌 、 都 滑 坡 等 边 坡 失 稳 破 坏 问 题 ， 响 工 程 施 工 的 顺 利 进 行 或 工 程 建 筑 影
１３ 坡 体 湿 陷 变 形 ．
［ ］ 王兴 泰． 程 与环 境物 探 新方 法 新技 术 ［ ． 京 ： １ 工 Ｍ］ 北 地质 出 版社．
１９ ． ９ ６
Ｅ ］ 李大心． ｚ 探地雷达方法与应用 Ｅ ． Ｍ］北京 ： 质出版 社． ９ ４ 地 １ ９． Ｅ ］ 吕英 明， 探地雷 达在 非均 匀地基 勘察 中的应用 Ｅ］ 中 煤 田地 ３ 等． Ｊ．
物的正常使用 。铁 路 、 水利 水 电及公 路等 部 门对 ３ ｍ 以下 的边 ０
坡都 做 过 系 统 的 研 究 ， 对 于 ３ ｍ 以 上 的 黄 土 高 边 坡 设 计 标 准 但 ０ 基本为空 白， 有关 其 变 形 破 坏 机 理 、 定 性 及 可 靠 性 分 析 评 价 等 稳
普遍 。它兼 有崩塌和滑坡的特 征， 在破坏土体 中局部 可见滑动面 但 又不整 体下滑 ， 是带 有迅 速崩 塌破坏 的特 点 ， 高陡边 坡顶 而 在
部 及 中部 皆 有发 生 。 黄 土 滑 塌 灾 害 与 降 雨无 直 接 关 系 ， 一 点 与 这 黄 土 滑 坡 有 很 大不 同 。它 兼 有 突 发 性 、 繁 性 和 群 发 性 等 特 点 ， 频
方面系统研究还较少 ， 得设计部门缺少高边坡设 计依据 。在黄 使 土高边坡 的工程设 计中 ， 基本上 凭经验给 出， 缺乏理论指导 。
１ 黄 土 高 边 坡 的 变 形 破 坏 形 式
崩塌多发生在施 工阶段或 形成较 久 的陡边坡上 。沿坡 顶坍 塌或坡腰 以及 台阶顶部塌 落。坡顶崩塌多 出现在新 黄土中， 坡腰 及坡脚 崩塌多见老黄土 中。
的。
在世界各 国中以我 国西北地 区黄土地层最厚 ， 最完整 ， 发育好 ， 地
层 全 ， 布 连续 ， 特 性 较 典 型 。 随 着 西 部 大 开发 的深 入 ， 一 分 其 这 地 区的 城 市 建 设 、 路 、 路 、 水 利 工 程必 将 得 到 发 展 。 由 于 黄 公 铁 及
（ ） 卧 层 相 对 隔 水 ， 表 水 入 渗 或 沿 裂 隙 灌 入 产 生 滑 移 破 １下 １ 地 后 缘 拉 裂 。黄 土 中
坏
（ ） 土 高 边 坡 开 挖 过 程 中的 蠕 动变 形 １黄
的 天然 应 力场 主要 为 自重 应 力 ， 开 挖 前 ． 在 自重 应 力 以 垂 直 方 向 为 主 ． 于 人 工 迅 速 开 挖 ， 成 高 陡 临 空 面 ， 应 力要 进 行 调 整 ． 由 形 其 凋 整 的 结 果 是 应 力 的偏 转 ， 形 成 平 行 于坡 面 的 最 大 主 应 力和 与 即 之 垂 直 相交 的最 小 主应 力 ， 应 力 的 交 线 成 为 剪 应 力 轨 迹 ， 大 两 最
文章编 号 ：０４ ５ １ （０ ５ １— ００ — ０ １¨ — ７６２ ０ ） １ １９ ３ 。
中图分 类 号 ： ）２． ｌ 文献标 识 码 ： ＴＩ ４ ７ ８ Ｂ
黄 土 高 边 坡 变 形 破 坏 的 基 本 形 式 及 其 机 理 分 析
何红前 ， 志新 ， 陈 叶万 军 ， 温克 兵
前 部 破 碎 ， 部 结 构 、 态 相 对完 整 。 后 形
稳 定方向发展 ， 即减速变 形 ． 如果其设 计值 不 能满 足黄土 自稳要
求 ． 边 坡 中存 在 诸 如 不 利 结 构 面 、 下 水 等 因 素 ， 形 进 一 步 发 或 地 变
展 ． 会 使 边 坡 处 于 不 稳 定 状 态 ， 至 破 坏 。根 据 铜 黄 公 路 黄土 将 甚 高边 坡 的 和 陕西 省 内 黄 土 高 边 坡 的 一 些 凋查 ， 结 出黄 土 高 边 坡 总 变 形破 坏 的 规 律 和模 式 。 ２ １ 滑 塌 、 坡 的破 坏 模 式 ． 滑
Ｎｏｖ ＯＯ ．２ ５
西
１０ １
部
探
矿
工
程
Ｎｏ．１１
体 因 饱 和 而 产 生 塑 性 流 动 。 这 种 变 形 破 坏 现 象 在 黄 土 高边 坡 中
不多见。
前方 区域 的应 力应变 均未 超过 强度 值 ． 此时 就不 会发生 整体 滑
动 。这 种 破坏 模 式 称 为 逐 渐 发 展 的 破 坏 或 称 为 渐 进 性 的 破 坏 。
系数 较 小 ， 般 为 １ ’ １ ｍ１Ｓ 间 ． 一 ０ ～ ０ ／之 黄土 的役 盖 较 厚 ． 一般 情
况 ， 降 水 过 程 中 ， 叮 能 人 渗 到 达 卜 相 对 隔 水 层 ． 是 由 于 在 不 部 但 张 裂 隙及 一 些 大 的 空 洞存 在 ， 降 水 时地 表 水 形成 面 流 ． 沿 这 些 在 会 裂隙、Ｌ － Ｎ直 接 灌 入 到 达 一 定 深 度 ． 之 地 水 的 侧 向 补 给 就 会在 ｆ 加 该 处 形成 地 Ｆ 水 或 上 层 滞 水 ， 黄 上 呈 观 流 塑 或 软 塑 状 态 。这 潜 使 样 在坡 体重 力作 用 下 就 会 沿着 薄 弱 面 产 生 滑 动 ， 边坡 破 坏 。 使 在 黄 土 中产 生 滑 动 并 不 完 全 是 一 圆 弧 面 ， 足 前 郜 为 圆 弧 而 面 ， 部 追 踪 张 裂 破 坏 的 上 陡 下 缓 的 “ ． 状 其 典 型 实 例 就 是 后 Ｉ 形 ”
质，９７（） １９，１．
对于探地雷达 图像的解释要充分消化吸 收各 种常规资料 ， 对探 测 工程地点进行仔细观察 ， 并在实践 中不断积 累经验 ， 只有 如此 ， 才 能更好 的解释探地雷达 图像 ， 使其最大限 度的接近 于实际情况 。
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式 出 现 ， 以 ， 土 高 边 坡 极 易 受 雨 水 及 地 表 水 的 破 坏 ， 现 为 击 所 黄 表 溅 侵蚀 、 沟 侵蚀 、 沟 侵 蚀 、 水 等 形 式 。 细 浅 跌 １２ 坡 面 剥 落 掉 块 ． 坡 面剥 落掉 块 多 发 生 于边 坡 中 部 至 坡 脚 。 在 坡 脚 处 １ ２ ～ ｍ
模式和坡面破坏模式等三种 。 关 键 词 ： 土 ； 边坡 ； 形破 坏 ； 理 分 析 黄 高 变 机
黄 土 （ ｅｓ是 一 种 第 四 纪 松 散 沉 积 物 ， 世 界 上 分 布 较 广 ． １ ｓ） ｏ 在
由于压应力作用产生鳞 片状 和层状 剥落 外 ， 古土壤 反复饱 水 ， 干 裂剥落 也是主要原 因。另外 ， 面上 的水分 变化 ， 坡 开裂 也可产生 剥 落， 尤其在 阳坡表 现更为突出 。坡面剥落破坏除 在坡脚 形成凹 进 的反 坡地 形进 一步 引起 失稳外 ， 于坡体 稳定 的影 响不 大 ， 对 但 不 加以保 护 ， 其在 坡脚 路旁 的堆 积对 公 路 的养 护 也是值得 注 意
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常给工程带来维 修和 维护 上 的麻 烦 及 大量 资金 浪 费， 诱发 其 并
环境地质问题 。
１ ６ 泥 流 ．
高的地 方 ， 普遍出现一条近似水 平的压 碎带 ， 内 １ ０ ｍ厚 的 带 ～２ ｅ 土体 如千层饼一样 的片状 或鳞 甲状 向外 凹出剥落 。除坡脚 附近 工方便 、 经济易行等优点 ， 可广 泛应用于孤石 、 断裂带 、 破碎 带 、 人
对 于 黄 土或 新近堆积黄土 ， 由于其具有湿 陷性 ， 在水 的作 用下 ， 坡面上形成 了陷穴或 整体 下沉 ， 破坏 了坡 面的整 体性 。据
对 陕 北 公 路 黄土 高 边 坡 调 查 ， 些 边 坡 的 失 稳 就 是 冲刷 和 湿 陷 一 破坏坡面 ， 终失稳 。 最
１ ４ 崩 塌 ．
这种模式仅为滑坡 的一 个模式 。 黄上 中存 在相 对隔水层 ， 其 坡脚一些地段是 相对隔水的泥 岩、 泥质砂岩及风化剥蚀面 ， 相对黄
土 而 言 ， 些层 位 其渗 透 系 数 很 小 ， 果 层 位 较 低 ． 这 如 又有 适 当的 水 源 补 给 ， 可 能在 这 些 层 位 之 上 形 成 黄 土 的 饱 和 层 。 黄土 的 入 渗 则
１ ５ 滑 塌 ．
黄土 高边坡修 建后 ， 挖方 边坡 以一定 的坡 比暴露 于 自然界 中， 经受风化 、 雨水 冲刷及湿 陷变形等作用 ， 从而改变边坡 的原 貌 或失稳 。根据野外 调查及前 人研 究资料 ， 概括总结 出如下黄 土高
边 坡 几 种 主要 的变 形 破 坏 形 式 。 １ １ 坡 面 冲刷 ．
②发生应变软化特性 ； ③应 力释放． 出现裂 缝 以及黄 土在水 作 ； ④ 用 下的软化 ； ⑤土 体中存在 节理或 不连续 的结 构面 ； ⑥空 隙水 压
力增 长 ； 小 地 质 掏 造 ； 环 境 影 响 。 ⑦ ⑧ （ ） 出 口形 成 ３剪 坡 体 突 滑 滑 带 不 断 发 展 ． 终 在 剪 出 口 贯 最 通 ， 坡 变 形 过 程 中积 蓄 的 能 量 在 此 突 然 释 放 ． 度 陡 、 置 高 的 边 坡 位 边 坡 体 以 崩 滑 方 式 快 速 Ｆ滑 ， 量 坡 体 ｆ突 然 释 放 ． 致 滑 体 能 ｊ １ 』 导
滑 塌是黄土高边 坡一 种 常 见的破 坏 形式 ， 黄土 厚 度 比较 在
大 ， 其 是 马 兰 黄 土 厚 度超 过 ３ ｍ 的 地 带 ， 土 滑 塌 灾 害 十 分 尤 ０ 黄
黄土具有干燥时强 度高 ， 浸水后结构 破坏 ， 聚力迅速 减小 ， 牯 且变化幅度大的特点 。而黄土地 区降 雨时间集 中， 又多 以暴雨形
工 洞 穴 等 地 基 非 均 质 体 的 探 测 ， 及 混 凝 土 厚 度 、 筋 混 凝 土 中 以 钢
泥 流 多 发 生 在 边 坡 的 局 部 湿 润 地 带 或 地 下水 出露 部 位 ， 土
参考文献 ：
钢筋位置及数量的检测 。雷达技 术的 推广应 用对 提高 工程 勘察
质 量 具 有 重 要 意 义 。需 要 注 意 的 是 探 地 雷 达 探 测 作 为 一 种 无 损 探 测技 术 ， 由于 不 能直 接 观察 地 下 物 质 ， 而 具 有 一 定 的 局 限 性 。 因
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总第 １５ １ 期
西 部 探 矿 工 程
Ｗ Ｅ Ｔ— ＣＨ Ｉ Ｓ ＮＡ 卜 ＝ ＸＰＬ ０ＲＡＴＩ ＯＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
ｓ ｉｓ Ｎ Ｏ ｅｒｅ ．１１ ５
Ｎｏｖ ０ ．２ ０５
２ ０ 年 第 １ 期 ０５ １
２ 黄土高边坡变形破坏模式 处 于 天 然状 态 下 的 黄 土 经 过 开 挖 后 形成 高 陡 边 坡 ． 由于 其 应 力 凋整 ． 发 生 一 系 列 的 变 形 ， 果 边 坡 设 计 合理 ， 将 如 则变 形 向 趋 于
引起 渐进 性 破 坏 的 原 因 可 能 是 ： 应 力 和 应 变 分 布 的 不 均 匀 性 ； ①