彭 達(dá)薄景山李孝波楊 順

（1．防災(zāi)科技學(xué)院，河北 三河 065201；2．寧夏回族自治區(qū)地震局，寧夏 銀川 750001）

海原特大地震誘發(fā)滑坡災(zāi)害的研究現(xiàn)狀

彭 達(dá)1，薄景山1，李孝波1，楊 順2

（1．防災(zāi)科技學(xué)院，河北 三河 065201；2．寧夏回族自治區(qū)地震局，寧夏 銀川 750001）

在介紹海原特大地震概況和誘發(fā)地震地質(zhì)災(zāi)害的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地總結(jié)了不同的學(xué)者在地震滑坡的發(fā)育特點(diǎn)與分布特征、黃土地震滑坡的形成機(jī)理、場(chǎng)地條件、黃土邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性和黃土動(dòng)力學(xué)特性等方面的研究成果，評(píng)述了這些成果對(duì)促進(jìn)黃土地震滑坡災(zāi)害研究的作用和貢獻(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需求和理論研究的熱點(diǎn)，提出了今后在這一領(lǐng)域需要進(jìn)一步研究和關(guān)注的有關(guān)問題和研究方向。

海原特大地震；黃土地震滑坡；形成機(jī)理；場(chǎng)地條件；穩(wěn)定性；黃土動(dòng)力特性

0 引言

1920年海原特大地震是中國(guó)近代史上的一次巨大的災(zāi)難，震災(zāi)范圍之廣、傷亡之重、損失之大、現(xiàn)場(chǎng)之慘烈都震驚中外。地震發(fā)生后，地質(zhì)學(xué)家翁文灝［1］、謝家榮［2］等和美國(guó) Upton．Close等［3］到震災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)考察，他們歷盡艱辛，取得了大量現(xiàn)場(chǎng)資料；1958年郭增建、蔣明先等［4］對(duì)海原斷裂帶、地震前兆等進(jìn)行了調(diào)查；1983年鄧起東等［5］對(duì)海原活動(dòng)斷裂帶、海原大地震地表破裂帶分布、性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)方式、地震構(gòu)造背景等進(jìn)行調(diào)查研究；王蘭民［6］、張振中［7］等其他學(xué)者也對(duì)海原特大地震及其造成的地質(zhì)災(zāi)害開展了大量的研究工作，取得了豐碩的研究成果。

本文簡(jiǎn)要總結(jié)和評(píng)述海原特大地震及誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害概況，從滑坡災(zāi)害特點(diǎn)及發(fā)育特征、滑坡災(zāi)害形成機(jī)理、場(chǎng)地條件對(duì)黃土地震滑坡影響、黃土邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性研究、黃土動(dòng)力特性研究五個(gè)方面對(duì)海原特大地震誘發(fā)的地震滑坡災(zāi)害研究進(jìn)行總結(jié)評(píng)述，并提出目前研究現(xiàn)狀的局限。希望本文的成果對(duì)開展黃土地震滑坡的研究有一定的參考價(jià)值。

1 地震及誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害概況

海原大地震導(dǎo)致的地表形變主要由兩部分組成：第一部分是直接反應(yīng)震源錯(cuò)動(dòng)信息的地表破裂帶，第二部分是大量的地震滑坡。

1.1 地表破裂

地震地表破裂是震源體快速到達(dá)地表時(shí)的直接表現(xiàn)，海原大地震地表破裂帶東起寧夏固原海子峽，終止于甘肅景泰縣南的興泉堡東，西段總體走向北西西，東段轉(zhuǎn)為北西向，全長(zhǎng)237km，最大同震位移10～11m［9］。地表破裂帶沿各次級(jí)剪切斷層、拉分盆地內(nèi)部張剪斷層和拉分盆地邊界正斷層等構(gòu)造部位分布。

圖1 海原大地震等震線圖（據(jù)蘭州地震研究所）Fig．1 Lsoseismal map of Haiyuan earthquake （based on Lanzhou Earthquake Research Institute）

在破裂帶沿線，滑坡、崩塌十分發(fā)育，地裂縫、陡坎、“土林”和陷落坑密布，其中最突出的就是地裂縫。這些地裂縫長(zhǎng)短不一，寬窄不等，深淺各異，大者長(zhǎng)數(shù)百米，寬達(dá)十余米。在哨馬飲村的一棵直徑約1.5m的明代古柳恰好位于地表破裂帶上，并被海原地震左旋位錯(cuò)約40cm，形成舉世罕見的震柳［10］（圖 2）。

圖2 震柳Fig．2 Earthquake willow

1.2 山體滑坡

海原大地震共引起約675個(gè)大型滑坡，造成40多個(gè)地震堰塞湖［11］。大規(guī)模的滑坡主要分布于六盤山西側(cè)，并在地震南部黃土丘陵區(qū)形成了3處滑坡災(zāi)害集中區(qū)，分別位于海原以南Ⅺ～Ⅻ度的極震區(qū)（李俊堡附近和九彩鄉(xiāng)一帶）、西吉西南、會(huì)寧以東和靜寧西北Ⅸ～Ⅹ度的廣大地區(qū)（西吉、會(huì)寧、靜寧3縣交匯地區(qū)）以及會(huì)寧以南Ⅶ～Ⅷ度區(qū)內(nèi)的通渭Ⅸ～Ⅹ度高烈度異常區(qū)（通渭縣馬家店一帶）。其中尤以西吉、會(huì)寧、靜寧3縣毗鄰地區(qū)滑坡最為發(fā)育，面積達(dá)2000km2［12］，通過對(duì)該地區(qū)385個(gè)地震滑坡進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)（圖3），發(fā)現(xiàn)海原地震造成的山體滑坡形態(tài)多樣，分布密集，規(guī)模一般較大，雖然歷經(jīng)了近百年風(fēng)雨，大部分仍保留著原始的邊界形態(tài)（圖4、5、6、7）。

2 滑坡災(zāi)害的特點(diǎn)與分布特征

針對(duì)海原特大地震誘發(fā)的大規(guī)模的滑坡，大量學(xué)者通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和衛(wèi)星解譯等手段對(duì)滑坡的特點(diǎn)與分布特征進(jìn)行研究。Zhang［13］對(duì)海原地震滑坡進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查，指出海原地震滑坡存在三個(gè)密集分布區(qū)，并總結(jié)出海原地震滑坡具有含水量低、坡度緩、滑動(dòng)速度快等特點(diǎn)。鄒謹(jǐn)敞［14］將地震黃土滑坡分布特征總結(jié)為三個(gè)方面：分布廣泛又相對(duì)集中、成群性和成帶性滑坡體的巖土性質(zhì)，并將區(qū)內(nèi)地震滑坡分為黃土－紅色泥巖雙層結(jié)構(gòu)滑坡和黃土內(nèi)滑坡。 Zhu［15］，陳永明［16］等將地震滑坡按發(fā)育特點(diǎn)分為地震崩塌型、地震液化型、剪切變形型。袁麗俠［17－18］選擇地震滑坡分布較為密集的西吉境內(nèi)黃土滑坡，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查按照規(guī)模、滑距、形態(tài)將地震滑坡分為低角度、高速、遠(yuǎn)程滑坡和陡坡、遠(yuǎn)程滑坡。鄧龍勝［19］對(duì)200余個(gè)地震滑坡按照滑向、坡高等特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)總結(jié)，得到了滑坡具有方向性，在坡高較低、坡度較緩、山梁?jiǎn)伪?、地貌破碎地區(qū)更易發(fā)生的規(guī)律。彭政奎［20］通過對(duì)Ⅸ度烈度帶內(nèi)滑坡災(zāi)害密集的靜寧縣進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出了滑坡數(shù)量與原始坡度、背坡效應(yīng)、坡體相對(duì)高度等要素之間的關(guān)系。葉鈴［21］通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及衛(wèi)星解譯得到了大量的滑坡形態(tài)特征及空間分布數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了滑坡滑向、長(zhǎng)、寬等幾何特征，得到了滑坡沿河流兩側(cè)呈帶狀分布等空間分布規(guī)律特征。

圖3 地震滑坡分布圖Fig．3 Distribution map of Seismic landslide

圖4 西吉上黃岔地震滑坡Fig．4 Seismic landslide at Xiji Shanghuangcha

圖5 西吉沈家嘴地震滑坡Fig．5 Seismic landslide at Xiji Shenjiazui

圖6 西吉韓垴地震滑坡Fig．6 Seismic landslide at Xiji Hannao

圖7 西吉黨家岔地震滑坡Fig．7 Seismic landslide at Xiji Dangjiacha

關(guān)于海原地震滑坡發(fā)育和分布特征方面的研究，主要是通過野外調(diào)查和圖像解譯等手段，對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。野外調(diào)查的難點(diǎn)在于海原特大地震誘發(fā)的滑坡數(shù)量巨多，很難進(jìn)行完整的調(diào)查統(tǒng)計(jì)。此外，在野外如何識(shí)別黃土重力滑坡與地震滑坡，以及如何識(shí)別同一地震誘發(fā)的滑坡目前尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。圖像解譯中如何解譯識(shí)別黃土滑坡也是個(gè)難點(diǎn)，例如黃土崾峴。黃土崾峴是兩側(cè)山峁降雨徑流長(zhǎng)期作用下，山凹處不斷溯源侵蝕而形成的一種地貌，其在衛(wèi)星影像上與滑坡很相似，單靠圖像解譯很難確定是否為黃土地震滑坡。綜上，對(duì)于海原地震滑坡調(diào)查的數(shù)量與質(zhì)量上有待進(jìn)一步提高。

3 滑坡災(zāi)害形成機(jī)理的研究

海原大地震產(chǎn)生的大量滑坡為研究黃土地震滑坡災(zāi)害的形成機(jī)理提供了天然的研究場(chǎng)所。本文根據(jù)前人的研究成果將地震滑坡形成機(jī)理分為液化成因、地震力誘發(fā)成因、以及復(fù)合成因。

3.1 液化成因說

黃土具有很大的液化勢(shì)和流態(tài)破壞勢(shì)，當(dāng)斜坡土層含水量較高時(shí)，在一定強(qiáng)度地震動(dòng)作用下，黃土?xí)l(fā)生液化，引起斜坡失穩(wěn)。白銘學(xué)［22］對(duì)海原大地震時(shí)固原石碑塬黃土層低角度滑移進(jìn)行研究，提出了液化層托浮上部黃土層進(jìn)行的滑移的觀點(diǎn)。袁麗俠［17］認(rèn)為海原地震黃土滑坡與當(dāng)時(shí)地下水位以及黃土液化有關(guān)，概括為：地震時(shí)導(dǎo)致地下水水異常從而使黃土中孔隙壓力迅速上升，土體強(qiáng)度降低，黃土體發(fā)生液化。Zhang D［23］、Wang G［24］通過對(duì)滑坡黃土樣進(jìn)行環(huán)剪切試驗(yàn)，得到穩(wěn)定狀態(tài)下黃土表面摩擦角的大小受正應(yīng)力、超固結(jié)比的影響較小的結(jié)論，指出地震荷載作用下超孔隙水壓力上升是導(dǎo)致滑坡體高速運(yùn)移的主要原因。孫萍［25］選取一組西吉黨家岔滑坡土樣進(jìn)行環(huán)剪切試驗(yàn)，得到地震引起滑面潛在土體的“滑動(dòng)面液化”是引起該滑坡的主要原因之一。張曉超［26－27］對(duì)石碑塬滑坡進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)位于地下水位線附近的砂質(zhì)、粉質(zhì)黃土層和特殊的水文地質(zhì)條件以及較強(qiáng)的地震動(dòng)是滑坡產(chǎn)生液化的原因。王謙［28］利用動(dòng)三軸對(duì)石碑塬滑坡不同層位的黃土施加不同動(dòng)荷載，研究黃土的動(dòng)應(yīng)變和孔隙水壓力特征，探討了飽和黃土液化標(biāo)準(zhǔn)，得到了動(dòng)殘余應(yīng)變達(dá)到3%可作為合理的飽和黃土液化判別指標(biāo)的結(jié)論。 此外劉魁［29］、徐敏［30］、郭浪［31］等對(duì)石碑源滑坡研究，探討了強(qiáng)震作用下石碑塬滑坡黃土的動(dòng)力特性，從液化的地震強(qiáng)度條件、地層特性、水文地質(zhì)條件等方面論述了石碑塬滑坡的形成機(jī)制。

3.2 地震力誘發(fā)成因說

黃土在地震力作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，從而形成地震滑坡。張振中［7］提出黃土在地震作用下，大孔結(jié)構(gòu)崩潰性破壞，造成黃土的震陷，從而使破碎的土體流滑。王家鼎［32］根據(jù)天水大地震（1654年，Ms8）、通渭大地震（1718 年，Ms71／2）和海原大地震等誘發(fā)高速黃土滑坡出現(xiàn)的多種現(xiàn)象與特征，提出了地震誘發(fā)高速黃土滑坡的機(jī)理即黃土體解體、斜拋和粉塵化效應(yīng)，并通過動(dòng)力變形分析導(dǎo)出了黃土滑體斜拋運(yùn)動(dòng)的全過程及滑速、滑距公式。張茂省［33］認(rèn)為干黃土在地震波作用下形成了往復(fù)作用的超孔隙氣壓和負(fù)孔隙氣壓，由于急劇變化的氣壓差在顆粒周圍形成高速氣流，從而使黃土結(jié)構(gòu)從內(nèi)部徹底解體，形成散粒，散粒懸浮于氣流中，即使在很平緩的斜坡上也會(huì)發(fā)生流動(dòng)，隨著地震波持續(xù)作用產(chǎn)生遠(yuǎn)距離滑移。盧玉霞［34］在對(duì)地震誘發(fā)黃土滑坡滑距的估計(jì)預(yù)測(cè)時(shí)，用坡體波動(dòng)振蕩效應(yīng)來(lái)解釋地震滑坡的形成，即地震動(dòng)使坡體波動(dòng)振蕩產(chǎn)生的啟程劇發(fā)速度會(huì)直接影響到滑后行程速度和整個(gè)滑動(dòng)土體的滑移距離。

3.3 復(fù)合機(jī)理說

王家鼎［35］針對(duì)固原石碑塬在海原大地震中出現(xiàn)大面積低角度黃土斜坡滑移的現(xiàn)象，提出了一種強(qiáng)震作用下低角度黃土斜坡滑移的復(fù)合機(jī)理—下部飽和黃土、砂土震動(dòng)液化，上部黃土層受地震力和液化雙重作用而呈波浪狀地貌。鄧龍勝［36］考慮黃土特殊的結(jié)構(gòu)特征及動(dòng)力特性，將海原地震滑坡的破壞類型可分為振動(dòng)軟化—剪切破壞、振動(dòng)液化—流動(dòng)破壞、振動(dòng)崩塌破壞及震后蠕變破壞四種。張立榮［37］探討了海原大地震等歷史地震誘發(fā)黃土滑坡的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，指出水敏性和地震易損性是形成黃土相關(guān)災(zāi)害的主因，并利用爆破試驗(yàn)?zāi)M了黃土高邊坡的動(dòng)力響應(yīng)。

總的來(lái)說，黃土地震滑坡形成機(jī)理的研究現(xiàn)階段雖取得了一定的研究成果，但仍不夠深入。單以目前海原地震滑坡形成機(jī)理研究來(lái)看，主要集中在單體滑坡上，研究區(qū)域分布零散，涵蓋性較差，研究成果不夠全面。特別是針對(duì)西吉西南、會(huì)寧以東和靜寧西北Ⅸ～Ⅹ度的廣大地區(qū)發(fā)育的數(shù)量眾多的地震滑坡，尚沒有明確的成因機(jī)理解釋。

4 場(chǎng)地條件對(duì)黃土地震滑坡影響的研究

工程地震學(xué)研究中，場(chǎng)地條件系指場(chǎng)址區(qū)的工程地質(zhì)條件，主要包括場(chǎng)址的地形地貌、巖土的組成和性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造以及水文地質(zhì)條件等［38］。場(chǎng)地條件對(duì)地震動(dòng)的影響是局部地區(qū)出現(xiàn)烈度異常、震害加重的主要因素。針對(duì)海原大地震所形成的三個(gè)異?；录袇^(qū)，許多學(xué)者認(rèn)為海原大地震誘發(fā)的滑坡相對(duì)集中現(xiàn)象與場(chǎng)地條件有密不可分的關(guān)系。

單鵬飛［39］在分析海原地震誘發(fā)的區(qū)域滑坡呈帶狀或團(tuán)塊狀密集獨(dú)特分布及其嚴(yán)重災(zāi)害特征的基礎(chǔ)上，認(rèn)為滑坡地形變的分布規(guī)律不僅受地震烈度的影響，還受黃土特性、地層結(jié)構(gòu)、地貌過程和地震活動(dòng)等多因素的影響。控制西吉地區(qū)滑坡獨(dú)特分布的地貌結(jié)構(gòu)和空間組配關(guān)系，是造成當(dāng)?shù)鼗聻?zāi)害嚴(yán)重并與其它烈度區(qū)顯著差別的主因之一。陳永明［40］發(fā)現(xiàn)地震誘發(fā)黃土滑坡受到構(gòu)造單元、基底巖層結(jié)構(gòu)、地震烈度、斷裂構(gòu)造、臨空的馬蘭黃土厚度影響。王蘭民［6］認(rèn)為遠(yuǎn)場(chǎng)厚黃土覆蓋場(chǎng)地具有放大效應(yīng)，這是黃土邊坡地震易滑原因之一。袁麗俠［17］通過對(duì)西吉地區(qū)黃土微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析從而得出黃土結(jié)構(gòu)的不同是該區(qū)發(fā)育大規(guī)模黃土滑坡重要內(nèi)因，地震波與該地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力、地形地貌、場(chǎng)地土性質(zhì)、場(chǎng)地效應(yīng)等方面的耦合造就了西吉地區(qū)成為地震誘發(fā)滑坡高發(fā)區(qū)。鄧龍勝［19］分析地震滑坡高發(fā)的地區(qū)認(rèn)為這些地區(qū)處于地震地殼破裂帶的幾何投影中心，并且滑坡發(fā)育區(qū)地貌切割破碎，山梁?jiǎn)伪?，黃土梁的走向往往與地震力主方向垂直或有大交角，滑坡高發(fā)區(qū)遭遇地震動(dòng)時(shí)包含了大量與邊坡自振周期相近的波使邊坡產(chǎn)生自振，從而使振動(dòng)效應(yīng)放大。尚慧［41］發(fā)現(xiàn)黃土山坡陰面地震滑坡發(fā)育遠(yuǎn)多于陽(yáng)面，認(rèn)為這種差異性分布是由于季風(fēng)效應(yīng)導(dǎo)致陰面黃土堆積較厚且陰面含水率較高。

從宏觀資料和震災(zāi)現(xiàn)象來(lái)說，場(chǎng)地條件對(duì)黃土地震滑坡的發(fā)育和分布有著明顯的影響，但目前的研究成果，很難定量的確定不同的場(chǎng)地條件對(duì)區(qū)域黃土地震滑坡的影響大小。地形地貌、活動(dòng)斷層、覆蓋土層厚度、土層結(jié)構(gòu)、地下水賦存條件等場(chǎng)地條件與地震動(dòng)耦合研究不足。海原特大地震西吉西南、會(huì)寧以東和靜寧西北Ⅸ～Ⅹ度地區(qū)地震滑坡相對(duì)集中分布與場(chǎng)地條件的關(guān)系尚沒有系統(tǒng)的研究分析。

5 黃土邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定性研究

目前邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性研究方法主要包括定性分析方法和定量分析方法，前一種方法包括工程地質(zhì)調(diào)查法、烈度和地震動(dòng)參數(shù)評(píng)價(jià)法等，后一種方法包括包括擬靜力法、Newmark滑塊分析法、數(shù)值分析法、模型試驗(yàn)法、綜合法等。在黃土邊坡地震穩(wěn)定性研究中以數(shù)值分析法和模型試驗(yàn)法應(yīng)用居多。

黃雅虹［42－43］通過引入蒙特卡羅隨機(jī)搜索法－遺傳算法找出黃土邊坡地震時(shí)最危險(xiǎn)滑裂面，并以西吉回回川滑坡作為算例進(jìn)行比對(duì)，得到結(jié)果較為擬合。劉忠玉［44］考慮地震荷載作用下飽和黃土的孔壓增長(zhǎng)模式及液化規(guī)律，通過建立飽和黃土無(wú)限邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定性分析模型，對(duì)黃土邊坡的破壞類型和動(dòng)力穩(wěn)定性進(jìn)行判斷，發(fā)現(xiàn)屈服地震系數(shù)嚴(yán)重地受孔壓累積的影響，即隨著振次的增加，屈服地震系數(shù)越來(lái)越小。陳昌祿［45］將強(qiáng)度折減法與有限差分法相結(jié)合，建立黃土邊坡的三維有限插分網(wǎng)格，以擬靜力作為地震荷載，分析了固原九龍山邊坡的穩(wěn)定性，通過與二維極限平衡法分析結(jié)果的比較，表明擬靜力強(qiáng)度折減三維有限差分方法分析的結(jié)果比較可靠。鄧龍勝［46］通過人工合成西吉喜家灣場(chǎng)地地震波，對(duì)黃土邊坡進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)分析，研究輸入地震波的卓越頻率、幅值以及入射角變化對(duì)黃土邊坡位移、速度和加速度的動(dòng)力響應(yīng)影響，發(fā)現(xiàn)邊坡對(duì)包含與自身卓越周期相關(guān)頻率地震波異常敏感，入射角的改變對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響也較大。言志信［47－48］以特定三級(jí)黃土邊坡作為研究對(duì)象，以FLCA3D軟件對(duì)其地震動(dòng)響應(yīng)和變形特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)黃土邊坡對(duì)地震波具有臨空面放大效應(yīng)，地震波在坡體內(nèi)傳播過程中還具有滯后效應(yīng)。吳志堅(jiān)［49］通過振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究黃土邊坡的地震動(dòng)響應(yīng)以及漸進(jìn)破壞特征，結(jié)果表明黃土斜坡在地震作用下存在顯著臨空面及垂直放大效應(yīng)。張澤林［50］以西北地區(qū)黃土－紅色泥巖二元結(jié)構(gòu)邊坡作為研究對(duì)象進(jìn)行離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)黃土滑坡的破壞形式表現(xiàn)為：滑坡后壁形成拉張裂隙，逐漸擴(kuò)張，滑坡后壁發(fā)生崩落，滑坡頂部堆積體略有下挫，形成凹槽，坡腳發(fā)生輕微鼓脹。

從現(xiàn)有的研究來(lái)看數(shù)值分析法、動(dòng)力物理模型試驗(yàn)、動(dòng)力離心模型試驗(yàn)對(duì)黃土邊坡的動(dòng)力反應(yīng)和失穩(wěn)判斷具有很好的指導(dǎo)意義。然而數(shù)值模擬計(jì)算中土體本構(gòu)關(guān)系、邊界條件選取的合理與否，直接影響研究成果的正確與否。目前尚缺少合理的黃土本構(gòu)模型，這也制約了數(shù)值模擬方法的發(fā)展。對(duì)于試驗(yàn)法來(lái)說很難滿足模型和原型在幾何尺寸、材料特性以及動(dòng)力特性上合理的相似率，這些問題可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)很大偏差。

6 黃土動(dòng)力特性研究

黃土動(dòng)力特性不僅要研究動(dòng)強(qiáng)度（含動(dòng)孔壓與液化）、動(dòng)變形以及動(dòng)應(yīng)力－動(dòng)應(yīng)變等一般土力學(xué)性質(zhì)，因黃土特殊的結(jié)構(gòu)性和非飽和性，常表現(xiàn)出明顯的各向異性和水敏性，在研究中常考慮動(dòng)力與水力作用的不同組合路徑。

黃土動(dòng)力特性研究主要以室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)為主，基本分為兩類：一類是將地震概化為一個(gè)等效的等幅正弦波施加到試樣上，從而得出了類似砂土的動(dòng)強(qiáng)度一變形的規(guī)律；另一類是向試樣上直接施加模擬地震波型的不規(guī)則激振波，來(lái)研究黃土的動(dòng)力特性，輸入地震波一般從某地記錄到的地震動(dòng)時(shí)程而來(lái)［36］。 前一種方法中，謝定義［51－52］利用動(dòng)三軸試驗(yàn)儀對(duì)洛川、西安、蘭州等地黃土按干型（ω≤ωP）、濕型（ωP﹤ ω﹤ ωL）、飽和型（ω≥ωL）三種類型輸入等幅往復(fù)荷載發(fā)現(xiàn)：①對(duì)于干型黃土，其動(dòng)應(yīng)力－動(dòng)應(yīng)變特性曲線具有直線關(guān)系，在破壞應(yīng)變范圍內(nèi)的動(dòng)模量可取為常數(shù)，動(dòng)強(qiáng)度由抗拉強(qiáng)度控制。②對(duì)于濕型黃土動(dòng)應(yīng)力－動(dòng)應(yīng)變特性曲線呈雙曲線關(guān)系，動(dòng)強(qiáng)度由抗剪強(qiáng)度控制，破壞在應(yīng)變累積到屈服應(yīng)變時(shí)發(fā)生。③對(duì)于飽和黃土其動(dòng)應(yīng)力－動(dòng)應(yīng)變關(guān)系為雙曲線，動(dòng)強(qiáng)度也受抗剪強(qiáng)度控制，但其動(dòng)變形明顯偏大，動(dòng)強(qiáng)度明顯偏低，動(dòng)孔壓明顯增長(zhǎng)。巫志輝［53］在黃土樣的動(dòng)三軸控制中施加了不同類型的動(dòng)應(yīng)力時(shí)程，總結(jié)提出了“大波效應(yīng)”、“首波效應(yīng)”、“連波效應(yīng)”等六種不規(guī)則應(yīng)力波具有的波序效應(yīng)。駱亞生［54］選取我國(guó)典型地區(qū)黃土試樣，利用動(dòng)扭剪三軸儀上施加等幅動(dòng)荷載，得到了非飽和黃土的結(jié)構(gòu)性參數(shù)隨動(dòng)應(yīng)變的變化規(guī)律。后一種方法中，王蘭民［55－56］利用動(dòng)三軸對(duì)黃土試樣直接施加隨機(jī)地震荷載時(shí)程進(jìn)行動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)，提出了在隨機(jī)地震荷載作用下，從黃土的動(dòng)應(yīng)力與積累殘余應(yīng)變關(guān)系曲線確定動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)三軸試驗(yàn)方法，發(fā)現(xiàn)黃土的動(dòng)本構(gòu)關(guān)系在地震波荷載下仍為雙曲線型，但模型參數(shù)與等幅正弦循環(huán)荷載作用下的模型參數(shù)有一定差異，動(dòng)應(yīng)變比等幅正弦荷載要大。鄧龍勝［57－59］對(duì)海原地震滑坡土樣輸入人工合成地震動(dòng)進(jìn)行動(dòng)三軸試驗(yàn)，得到了隨機(jī)地震荷載作用下黃土動(dòng)應(yīng)力–應(yīng)變的基本特征，以及動(dòng)剪切模量和阻尼比的計(jì)算方法，發(fā)現(xiàn)在低固結(jié)壓力情況下，地震荷載會(huì)造成黃土的骨架損傷，降低其抗剪強(qiáng)度，并且降低的程度隨動(dòng)荷載幅值的增大而增大。

從現(xiàn)有的工作來(lái)看，黃土動(dòng)力學(xué)研究主要以動(dòng)三軸試驗(yàn)為基礎(chǔ)，著眼點(diǎn)主要在黃土體含水量的變化、黃土的微觀結(jié)構(gòu)特征以及動(dòng)荷載的類型等因素對(duì)黃土動(dòng)力特性的影響上?，F(xiàn)有的動(dòng)三軸試驗(yàn)研究對(duì)黃土結(jié)構(gòu)性相對(duì)地震動(dòng)加載的尺寸效應(yīng)關(guān)注較少，同時(shí)如何定量描述動(dòng)荷載的加載效應(yīng)也值得我們加以考慮。此外，黃土動(dòng)力特性的研究既要借鑒飽和砂土等成熟有效的研究實(shí)驗(yàn)方法，又要針對(duì)黃土的特殊性質(zhì)進(jìn)行切實(shí)有效的試驗(yàn)，由此黃土動(dòng)力特性的研究需要探求一種適合自身的試驗(yàn)研究技術(shù)與方法。

7 結(jié)論與討論

總的來(lái)說，現(xiàn)階段對(duì)海原大地震誘發(fā)黃土滑坡的研究重點(diǎn)主要集中在滑坡類型、分布規(guī)律、影響因素以及形成機(jī)理等多個(gè)方面。然而對(duì)于海原地震誘發(fā)的大量滑坡而言，還有不少需要完善和深入研究的地方，筆者認(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面：

（1）黃土特殊的物理力學(xué)特性。黃土特殊的水理特性、強(qiáng)度特性、動(dòng)力特性等特性，決定著黃土邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定性分析不能簡(jiǎn)單引入一般巖土體邊坡的分析方法。如何引入黃土體的特殊性，考慮黃土特殊的物理力學(xué)性質(zhì)以及由此在地震過程中可能出現(xiàn)的震陷和液化，是黃土邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性分析的創(chuàng)新點(diǎn)和突破點(diǎn)。

（2）黃土邊坡的動(dòng)力穩(wěn)定性快速評(píng)價(jià)方法。在黃土地區(qū)開發(fā)建設(shè)過程中，需要對(duì)工程場(chǎng)址區(qū)的黃土邊坡進(jìn)行動(dòng)力穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，而現(xiàn)有黃土邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性研究較為復(fù)雜，實(shí)用性不強(qiáng)，目前尚缺乏一種便于工程應(yīng)用的黃土邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性快速評(píng)價(jià)方法。

（3）場(chǎng)地效應(yīng)對(duì)黃土地震滑坡的影響。不同結(jié)構(gòu)類型、不同地質(zhì)構(gòu)造背景和不同工程地質(zhì)條件下黃土邊坡其受到同一地震動(dòng)場(chǎng)作用下的反應(yīng)分析目前開展較少，此外黃土的物性變化、地下水位的變化、地震波頻譜特性的變化對(duì)黃土邊坡的動(dòng)力反應(yīng)研究也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

（4）黃土動(dòng)力特性。已有的黃土動(dòng)本構(gòu)模型不能很好模擬地震作用下土體彈塑性行為，遠(yuǎn)不能滿足工程的需要，因此應(yīng)開展地震作用下黃土動(dòng)力本構(gòu)模型研究。此外現(xiàn)有的動(dòng)三軸試驗(yàn)方法尚不能較好地模擬復(fù)雜的受力環(huán)境，因此要繼續(xù)開展黃土動(dòng)力特性試驗(yàn)方法與試驗(yàn)儀器的研究。

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Current Status of Research on Haiyuan Earthquake?triggered Landslides

Peng Da1， Bo Jingshan1， Li Xiaobo1， Yang Shun2
（1．Institute of Disaster Prevention，Sanhe065201，China；2．Earthquake Agency of Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan750001，China）

Based on presenting a survey of Haiyuan earthquake and the earthquake?triggered geological hazards， this paper systematically summarized the research achievements made by some previous scholars from the following aspects— the characteristics of growth and distribution of earthquake landslides， the formation mechanism and site conditions of loess earthquake?triggered landslides， the stability evaluation of loess slope， and the dynamic properties of loess etc．Then， the effect and contribution of these achievements on the study of loess landslide hazards were reviewed．On this basis， considering the demands of economic construction and the focus of theoretical research， this paper proposed some relevant issues and research directions for further research in this field．

Haiyuan earthquake； loess earthquake?triggered landsides； formation mechanism； site condition； stability evaluation；dynamic properties of loess

P642.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673 －8047（2017）03 －0028 －09

2017－06－29

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助計(jì)劃項(xiàng)目（ZY20160101）；海原斷裂滑坡災(zāi)害調(diào)查項(xiàng)目（12091207）．

彭達(dá)（1992—），男，碩士研究生，從事工程地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害研究。