滑带土

科普中国-科学百科 2018-04-25 作者:张勇

  滑带土是指在滑坡的发生和发展过程中遭受挤压、剪切、搓揉、研磨,而在滑带内特定的物理化学条件下所形成的强度较低,呈可塑状、软塑状甚至流塑状的岩土体。它包含多种粘土矿物和非晶物质,并沿滑坡面沉淀和聚集,其厚度可以从数毫米到数米。

  释义

  滑带土是指在滑坡的发生和发展过程中遭受挤压、剪切、搓揉、研磨,而在滑带内特定的物理化学条件下所形成的强度较低,呈可塑状、软塑状甚至流塑状的岩土体。它包含多种粘土矿物和非晶物质,并沿滑坡面沉淀和聚集,其厚度可以从数毫米到数米。滑带土有多种类型,依据不同的标准可以将其进行不同的分类。1

  滑带的识别及滑带土的强度

  滑坡滑带的判定及其强度参数的确定是滑坡稳定性分析的首要任务和滑坡防治工程中的关键问题,滑带的准确判定也是滑带土取样、研究的首要内容和前提。胡瑞林等在这方面做过专门的研究,指出其识别方法主要包括:简易力学分析、野外地质判断、现场勘探、位移监测和地球物理探测等,并阐述了它们的适用性。谭捍华等对贵州境内的王家寨滑坡采用深部侧向位移监测,准确地确定了滑面的位置;陈志敏等提出根据含水率、液性指数、塑性指数、新老土层结合面等确定滑坡的滑面,并以宝中线k154+200工程滑坡为实例进行了验证,取得了较好的判别结果,为同类滑坡稳定性分析提供了一定的参考。有些滑坡特别是老滑坡的滑带,一般可以通过其外貌特征以及地质勘察比较容易找到,然而在实际工程中遇到的大部分滑坡滑带的特征并不明显。因此,这方面的工程经验需要公开分享并需要进行一定的理论研究。

  有关滑带土强度特性的研究是滑坡研究中最重要的内容,已经积累了非常丰富的研究成果,如刘小丽等曾撰文对此进行了系统的总结,滑带土的研究内容主要包括5种特征强度:峰值抗剪强度、残余抗剪强度、完全软化强度、滑坡启动强度、长期抗剪强度以及相应的微观结构特征;研究方法以现场与室内试验为主,理论分析和反演分析为辅;研究成果主要反映在各种特征强度及其相互关系、剪切引起的微观结构变化特征方面;重点介绍了残余强度研究成果;指出了研究工作中应该加强特殊滑带土的研究(如砾质滑带土)、新的测试技术和研究方法的发展以及反分析法的正确运用等。那么,要进一步深化对滑带土强度特性的认识,就应不断拓宽滑带土的研究领域,从影响滑带土强度特征的本质原因进行总结分析。

  滑带土的分类

  滑带土是指在滑坡的发生和发展过程中遭受挤压、剪切、搓揉、研磨,而在滑带内特定的物理化学条件下所形成的强度较低,呈可塑状、软塑状甚至流塑状的岩土体。它包含多种粘土矿物和非晶物质,并沿滑坡面沉淀和聚集,其厚度可以从数毫米到数米。滑带土有多种类型,依据不同的标准可以将其进行不同的分类。从滑带成因可以分为:堆积物形成的滑带土、残积物形成的滑带土、泥化夹层滑带土、构造破碎带形成的滑带土;依据滑带土的物理性质可以分为:粉质滑带土、粘性滑带土和软岩滑带土。也可以从滑带原岩的岩性将其分为:土质或类土质边坡滑动过程中形成的滑动面或滑动带;岩质边坡或滑坡中存在的极有可能成为滑带的各种软弱夹层;古滑坡中己经形成的滑带土。滑带土的分类是滑带土研究中的重要基础理论课题。但现有的滑带土分类方法较单一、分类体系不完善等问题,还有待于进一步深化。

  微观结构

  滑带土微观结构研究有利于揭示滑带土的强度特征、认识滑坡的形成机理,对滑体的再滑动与否具有重要的指示意义。滑带土的微观结构主要包括土颗粒微小单元体的特征、颗粒排列形式、孔隙特征以及它们之间的接触连接特点4个方面。其研究方法主要有:①利用电子显微镜、偏光显微镜以及X射线衍射仪等研究颗粒之间的排列关系;②使用压汞法等研究粒间空隙特征。在这些方法中,SEM(扫描电子显微镜)和XRD(X射线衍射分析)是研究微结构的有效手段。Wen等通过对香港地区的滑坡滑带土的研究发现,有些接近滑面的滑带土颗粒呈定向性或近似于定向性排列,而含有粗、中、细颗粒的滑带土中其排列方式又稍有不同,粗颗粒一般呈不定向排列或弱定向排列,中等颗粒弱定向或定向排列,细粒土和粘土颗粒局部弱定向—定向排列。王洪兴等对黄河小浪底庙上北滑坡滑带土研究时发现,当滑带土为粘性土并在结构上具有定向性时,粘性土的胀缩性更加明显。由于胀缩的往返进行易在土体内部形成微裂隙,如果再有水的参与,有些裂隙的相互贯通将有可能促使滑坡的活动。龙建辉等以陕西泾河沿岸4个典型黄土滑坡为研究对象,通过滑带土与原状土的对比发现,滑带土有明显的挤、压密现象,高倍率下的微观结构有明显的定向性。总结以上研究可以发现,滑坡的类型及其所处的阶段不同,其微观结构特征都有着明显的差异。

  形成机理

  滑带的应力状态和强度的变化等所有特征均与滑带土的形成机理存在着必然的联系。因此,形成机理的研究就成为滑带土研究的首要任务和重点内容之一。Zheng等认为滑带中结晶黄铁矿的形成与聚集在一定程度上体现了滑带粘土的形成机理。Wen等通过对比研究三峡库区大型滑坡滑带与其周围岩土矿物成分、地球化学成分的差异及其变化规律,认为方解石、粘土矿物、长石等对地下水作用敏感矿物和K、Na、Ca等活动性元素和具有变价态的Fe元素可作为指示滑带形成过程中水与岩土之间物理、化学作用的特征矿物和特征化学元素。胡涛等指出在构造作用下,软岩夹层沿剪切面被剪切、破碎、研磨成为较细的颗粒,母岩中粘土矿物在地下水作用下富集在夹层中,形成层间泥质物,同时在地下水的作用下也加剧了母岩的风化,最终形成了软弱夹层。谭罗荣等讨论了粘土岩等泥化及崩解的物理化学和力学作用机理,从粘土岩的力学强度特性讨论了它们的泥化、崩解问题,并指出其泥化机理主要包括3个方面的内容:①必要的物质基础;②必要的构造运动;③地下水的参与。李守定以三峡库区滑坡为例,在分析基岩顺层滑坡分布与滑带发育特征的基础上,将滑带形成演化过程划分为原生软岩、层间剪切带和滑带3个阶段。

  本词条内容贡献者为:

  张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院

责任编辑:科普云

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