关键词：黄土 滑坡 降雨 地震 诱发因素

　　1 引 言

　　近年来，伴随着人类经济与工程活动的加强，黄土滑坡灾害发生频率呈现增加的趋势，对人民群众的生命和财产安全构成严重的威胁，甚至造成重大群死群伤灾难。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。西北黄土高原地质灾害详细调查表明，黄土滑坡的诱发因素有自然和人为两类。自然因素有地震、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。降水和人类工程活动是最积极的诱发因素。无论是何种因素，滑坡是在重力驱动下斜坡的一种最常见破坏形式。斜坡的平衡稳定本质上是其中的应力与抗剪强度之间的抗衡; 外界因素要么改变其应力，要么改变其强度，或二者都被改变，二者的平衡被打破即发生破坏。改变斜坡应力的因素包括地震、河流侵蚀、工程卸载与加载等产生附加荷载的因素; 改变强度的因素包括由降雨、冻融、灌溉、水库蓄水等促使地下水位升高的因素，而地下水位升高会导致滑动面上的有效正应力减小，抗剪强度降低。实际上滑坡的形成往往是多因素的组合，如工程开挖与降雨、灌溉与冻融等作用叠加是当前许多滑坡发生的原因，但是基于各种单因素诱发黄土滑坡机理的分析是综合因素分析的基础。

　　2 地震诱发的黄土滑坡

　　黄土高原及其相邻地区发育有鄂尔多斯周缘断陷带和其西南缘的六盘山推覆构造带，是历史上的强震活动带，该区域地震具有频度低、强度高的特点。鄂尔多斯地块体周缘历史上曾发生 6 级以上破坏性地震 51 次，7 级以上强震 22 次，8 级以上特大地震 6 次。地震引起滑坡造成的灾害损失不亚于地震的直接破坏。这些黄土滑坡主要分布在六盘山以西的宁南和陇西地区，该区以砂质黄土为主，地震作用下，即使很缓的黄土斜坡也会发生滑动。地震黄土滑坡普遍具有规模大、滑面缓、滑距远的特点，而且没有明显的滑坡台阶，滑面不光滑，地 形 波 状起伏。地震荷载无疑是滑坡形成的主要动因，但是针对滑面平缓而又远程滑动的特点，目前最为普遍的解释是震动液化所致。饱和黄土液化已被现场观察现象和实验所证实，如 1989 年前苏联塔吉克 5. 5 级地震使近乎平坦的黄土层转化为泥流，向前流滑 2km，致使 100 多栋房屋埋在 5m 厚的泥中，200 人丧生或失踪。有学者实验证实了饱和黄土在振动作用下孔隙水压力的增长过程和液化现象，建立了孔隙水压力和应变的增长模型。黄土结构疏松，其液化机理和饱和砂土没有本质区别，但是黄土液化的首要条件是要有足够高的含水量。因此对于地下水位浅，或者黄土层下部有泥岩隔水层的滑坡，地震液化无疑是破坏和运动的主要机理。

　　3 河流侵蚀诱发的黄土滑坡

　　黄土地区现代地貌的演变过程就是河谷及其两岸斜坡形成的过程，在此过程中伴随着滑坡、崩塌和水土流失的发生。河流侵蚀包括下蚀、侧蚀和溯源侵蚀 3 种类型。下蚀发生于地壳上升、侵蚀基准面下降时期; 侧蚀发生于地壳稳定时期; 溯源侵蚀在以上 2个阶段都存在。一个侧蚀和下蚀周期意味着地壳的一次稳定和抬升期，形成一个阶地。

　　无论是侧蚀还是下蚀，都会诱发黄土滑坡，但 2种作用所形成的滑坡特点有所不同。钻探资料表明，一定区域的黄土基底是一个相对平坦的剥蚀面，最初表现为河流下切，地表水汇流，相邻区域露出水面接受黄土沉积。随着两岸黄土沉积加厚，河谷下切变宽，其两侧的黄土因坡脚失去支撑而滑动，沉积在最新一级阶地上的黄土厚度不大，阶地前缘只是小规模滑塌。河流侧蚀期，河流两岸后退，阶地后缘黄土增厚，而前缘平缓的抗滑段“萎缩”，阶地面上基岩隔水，形成软弱的饱水带，当河岸退缩到一定程度，最新一级阶地和其后缘老阶地上的黄土可能整体向前滑移。因此河流侧蚀期易形成规模大的滑坡，该类滑坡前缘平缓，从阶地面剪出; 后壁陡切穿不同时代的黄土，具有典型的座椅状地形。该类滑坡后壁切穿的黄土含水量低，破坏后有显著的应力降; 但底座基岩隔水，黄土处于饱和状态，饱和黄土随着位移增大强度增高，二者高、低补偿的结果是其滑动速度慢，具有低速蠕变的特点。

　　河流侵蚀作用诱发黄土滑坡的机理与河流发育期也有关，河谷按其发育时代和特点分为老年期、壮年期和幼年期。自全新世以来，黄土高原处于地壳上升期，现代河床在一级阶地上下切 1～ 2m 形成，目前的河流以下蚀作用为主，河床狭窄。老年期河流，如黄河一级支流无定河、延河、洛河、泾河和汾河的主干道，河谷开阔，河床“嵌在”宽阔平坦的一级阶地间，大部分河岸距阶地后缘的黄土斜坡较远，河流对斜坡的侵蚀作用相对微弱; 发育在高阶地上的古滑坡由于长期侵蚀作用，迹象已不明显，目前除局部河曲地段的侵蚀岸形成滑坡外，自然滑坡较少。壮年期河流，如黄河三级和四级支流，河谷较窄，河流摆动使一级阶地沿两岸间隔出现，河床位于一级阶地和黄土斜坡之间，河谷狭窄处，两岸均为黄土斜坡。该类河流侧向侵蚀强烈，在一级至三级阶地上形成的古滑坡沿两岸线状分布，现代河流侵蚀岸，这些古滑坡复活或诱发新的滑坡也十分发育。幼年期河流或沟谷主要指那些坡降大、流程短的“V”型冲沟，沟底没有基岩出露，因此以下切侵蚀为主，斜坡变形破坏模式以崩塌、崩滑型为主。

　　河流侵蚀作用改变了斜坡的形态，从而改变了坡体的应力状态，无论是下切，还是后退，都会使斜坡应力集中，向不利稳定的方向发展，最终形成滑坡。

　　4 降水诱发黄土滑坡

　　黄土地区降雨量虽小，但却集中，多暴雨和淋雨。黄土滑坡空间上多发生在降雨量高的区域; 时间上多集中在雨季。研究表明降雨通过渗入黄土而影响其稳定性，但黄土的渗透性很低，目前无论降雨后现场观测还是人工模拟降雨入渗试验都表明降雨直接入渗的深度有限。但在长期淋雨作用也会触发数量多但规模不大的浅层黄土滑坡。该类滑坡是降雨直接入渗到黄土表层，使表层黄土软化并增重所致，多发生在 30° ～50°度的黄土斜坡上。野外调查发现，黄土中的直立坡或很陡的坡降雨时很少遭受雨淋，坡面干燥，若坡脚被浸湿，则易形成崩塌; 坡脚不受雨淋或冲刷，该类陡坡反而要比它缓的坡稳定; 坡度小于 30°的坡即使浅层完全浸湿的情况下也能维持稳定。而 30°～ 50°度的斜坡容易接受雨淋，雨水不断渗入，土体软化，自重增加，被浸湿的浅层土体在该坡度下易发生滑动。该类滑坡厚度薄，一般 3 ～ 5m，规模小，几十到数百方，但数量多，在黄土沟谷两侧成片分布;在基岩和黄土的分界面处，线状分布，虽然造成的危害不大，却是水土流失的主要物源。

　　而大型的黄土滑坡，一般认为是降雨通过集中通道流入地下，导致地下水位局部上升或形成上层滞水引起。黄土中垂直节理发育，斜坡边缘卸荷作用使节理局部张开，成为地表水下渗的有利通道。

　　5 灌溉及水库诱发的黄土滑坡

　　20 世纪 70 年代以来，黄土地区由于农业灌溉导致地质灾害频繁发生。灌溉诱发的黄土滑坡一方面是引水渠道长期渗漏引起，如宝鸡至常兴段为宝鸡峡总干渠从黄土斜坡的中下部通过，渠道渗漏直接浸泡坡脚引发滑坡; 另一方面是农田大水漫灌，大量水贯入地下，导致黄土台塬边缘斜坡失稳，黑方台边缘和泾河南岸属于此种情况。因灌溉诱发的黄土滑坡造成了巨大的经济损失和人员伤亡。灌溉引起黄土滑坡是因为地下水位的上升所致。地下水位上升时，斜坡中土的总应力基本保持不变，孔隙水压力不断增加，有效应力降低，导致土的破坏。由于黄土边坡及邻近区域的地质结构不同，灌溉引起的滑坡类型多样，其中以黑方台发育类型最多。黑台东缘邻近黄河，是地下水汇流的溢出带，该处地层结构自上而下为马兰黄土、薄层冲积粉质黏土层、厚层冲积卵石和泥岩。粉质黏土为相对隔水层，形成上层滞水，地下水自其顶面溢出，因此马兰黄土下部处于饱和状态，马兰黄土结构疏松，饱和含水量大于液限，一旦扰动，结构被破坏，孔隙水压力升高，黄土液化，由固态转化为流态，因此该处的马兰黄土滑动后随即转化为高速泥流，顺坡流动，以高速滑坡-泥流为特征。黑台南边缘的第三系泥岩倾向坡下，地下水位位于泥岩之内，发育大量顺层滑坡，该类滑坡规模大，但滑速慢，属于低速蠕动型滑坡;由于其沿不透水的泥岩滑动，滑动过程中，孔隙水压力不升高也不消散，抗剪强度变化小，因此形成低速的特点。黑台北缘地下水位深，黄土为非饱和状态，具有较高强度，一旦破坏，快速错落，堆于坡脚，滑移距离短，属于快速错落型滑坡。

　　水库蓄水引起的滑坡与灌溉有共同的特点，都是因地下水位上升触发滑坡。该类滑坡既发生在迎水坡，也发生在分水岭单薄的背水坡。水库迎水岸坡直接临水，库水位上升，不仅使地下水位上升，而且冲刷坡脚，恶化了岸坡的地形条件和地下水条件，引起滑动。该类滑坡数量多，但规模小，使水库塌岸的主要形式，经若干年运营，将达到一个新的平衡，滑坡会减缓。水库蓄水诱发滑坡与降雨和灌溉一样，主要是改变了库区及邻区斜坡的地下水条件所致。水位上升降低了土体的有效应力，减小其抗滑能力; 水位下降时还叠加了顺坡向的渗透力，黄土渗透性低，具有较高的水力梯度。库岸冲刷、侵蚀也会改变坡体应力状态，使稳定性恶化。

　　6 人工堆载及开挖诱发黄土滑坡

　　工程建设在坡脚开挖卸载或在坡顶堆载是工程活动诱发滑坡的主要形式。斜坡后缘堆载或前缘卸载，都会使斜坡应力集中，稳定条件恶化，引起滑坡。堆载引起滑坡的主要出现在公路和矿山工程中。一方面是堆载不当导致老滑坡体复活; 另一方面堆积物本身疏松，易发生破坏。自 20 世纪 80 年代以来，随着人民生活水平的日益提高，开始弃窑洞住平房，现在又弃平房盖楼房。由于地形条件限制，为开辟场地，斩坡高度更大; 为了充分利用空间，坡脚甚至保留了旧的或修了新的窑洞，这类场地的边坡稳定问题比窑居时代更加突出。这种依坡而建的工程具有极高的风险，已经有大量这类边坡破坏造成伤亡的事件。首先是斩坡或者开挖窑洞破坏了边坡已有的应力平衡，使边坡局部应力集中。如果排水顺畅，光照充分，或窑洞取暖使坡脚土体始终保持干燥状态，黄土将有较高的强度，有可能维持基本稳定状态; 如果坡脚盖房，导致排水不畅，坡脚阴暗潮湿，土体强度大大降低，稳定性恶化，极易发生滑坡。因此由窑洞就地迁居坡前平房或楼房，原有的斜坡稳定性会显著降低。黄土地区有“塌窑不塌掌”之说，说明只要不大肆斩坡，并填塞原有窑洞，该类斜坡还能维持平衡。工程开挖引发的另一类滑坡是坡脚开挖导致老滑坡的复活，陕西铜川-黄陵高速公路在经过宜君一带时，从一些老滑坡的前缘通过，开挖路堑先后触发的 27 个大型老滑坡复活，仅滑坡治理费用高达 2亿元。老滑下滑时其前缘会超覆在原有想对平缓的地面，这部分是滑体的主要抗滑段，以平衡后缘的下滑力; 前缘卸载，降低抗力，破坏了滑坡的平衡，导致老滑坡复活。

　　8 结 论

　　( 1) 黄土滑坡是黄土地区最为常见的一种地质灾害，黄土滑坡的诱发因素有自然和人为 2 类。自然因素有地震、河流侵蚀、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。其中自然降雨与人类活动影响是主要因素。

　　( 2) 地震波作用下的粉尘化效应是造成黄土地震滑坡许多独特现象的原因，粉尘化效应是地震纵波到达地表附近对疏松的黄土反复压缩和拉张作用下产生的高速气流所致，该效应可形象的称之为“风箱效应”。

　　( 3) 黄土地区的老滑坡和古滑坡发育具有阶段性，主要形成于地壳相对稳定，河流侧蚀期; 而全新世以来，地壳处于强烈上升期，现代河谷狭窄，属于自然滑坡不发育的时期; 而目前新滑坡的大量产生与人类工程与经济活动有关。

　　( 4) 从内在机理讲，在影响黄土斜坡稳定性的各种因素中，要么通过改变其应力，要么改变其强度，打破了二者的平衡即发生破坏。改变斜坡应力的因素包括地震、河流侵蚀、工程卸载与加载等产生附加荷载的因素; 改变强度的因素包括降雨、灌溉、水库蓄水等促使地下水位升高的因素，实际上滑坡的形成往往是多因素的组合。

　　( 5) 黄土地区斩坡建房成为造成伤亡性滑坡灾害的主要原因。斩坡打破了自然斜坡固有的应力平衡; 建房导致排水不畅、潮气侵入，斜坡强度降低，二者均恶化了斜坡的稳定条件，该类盲目建设仍在蔓延。