黄土高原是世界上黄土分布面积最广、厚度最大、层续最全的地区,借助这一优势,我国的黄土第四纪地质和气候环境研究处于国际领先水平。在黄土工程地质方面,黄土因具有湿陷性而被作为一种特殊土,并对此开展了大量研究,指导了我国黄土地区众多城市建设和重大工程实践。黄土除了具有狭义的湿陷性以外,还具有广义的水敏性,这一特性使得黄土滑坡成因机理更为复杂,防治技术难度更大,也导致了黄土高原成为我国三大地质灾害最为严重的地区之一。本次研究以黄土高原为研究区,以黄土水敏性为切入点,旨在揭示黄土水敏性的力学机制及其时空变化规律,探索降雨诱发浅层黄土滑坡预测新方法。主要研究内容和创新成果如下:1.揭示了黄土水敏性的力学机制及其时空变化规律。在系统总结黄土高原成灾背景和黄土工程特性的基础上,完成了黄土高原不同区域和不同时代黄土非饱和特性试验,建立了黄土高原黄土的土水特征函数、渗透系数函数和吸应力函数等非饱和特性数据库;总结了黄土水敏性力学行为,认为含水量增加过程中,吸应力变化引起的介质宏观变形能力是黄土水敏性的力学本质;发现了黄土高原黄土水敏性的时空变化规律,即在空间上,从西向东、由北向南,黄土的水敏性减弱;时间上,沉积年代由老到新,黄土的水敏性增强。2.捕捉了黄土斜坡均匀和优势入渗水文过程并揭示了其入渗规律。改进了三维电阻率层析成像的高精度物探测量技术,实现了其三维测量数据的长期动态监测、自动测量与远程传输,通过含水率与电阻率关系的建立,实现了黄土斜坡入渗水文过程和含水率时空分布的动态捕捉,揭示了不同坡体形态黄土斜坡降水入渗响应;采用高精度地球物理探测技术,开展了均匀和优势入渗两种模式下的原位入渗试验,依据试验数据,建立了黄土斜坡水文过程随机模型,再现了黄土斜坡均匀入渗和优势入渗过程,受试验区条件影响,区内均匀入渗湿润锋呈“马鞍型”分布,优势入渗湿润锋呈现明显的上下两部分分布,模型可实现不同降雨条件黄土斜坡均匀入渗的水文过程预测。3.基于水-力耦合模型和渐进破坏原理,揭示了黄土斜坡变形破坏机制。以非饱和土吸应力理论为指导,以土-水特征函数为纽带,建立黄土斜坡水-力耦合模型,揭示了黄土水-力耦合机制;以渐进破坏原理为指导,以单元土体稳定系数为纽带,在水-力耦合数值模型的基础上,进一步建立黄土斜坡失稳概率分析模型;从黄土斜坡降水入渗机制、水-力耦合机制、渐进破坏机制三方面揭示黄土斜坡变形破坏机制,分析基于降水入渗规律的黄土斜坡变形破坏模式,即降雨条件下直线型坡与凹型坡均较易形成坡面泥流,凸型坡在天然条件下的稳定性就较差,不仅可以产生表面泥流也可能产生较深层的滑动。4.将失稳概率模型推广到区域,建立了面向坡体的浅层黄土滑坡预测方法。依托自然资源部黄土高原地质灾害野外科学观测基地,获取了不同降雨量下,延安市宝塔区气象台附近地区不同坡型和不同坡度含水率数据;根据凸型、凹型、直线型3种坡型与30o、40o、50o等3种坡度组合,以基于斜坡含水率分布的失稳概率为依据,建立了均匀入渗模式下基于失稳概率的浅层黄土滑坡预测方法;将坡型与坡度组合推广到延安市主城区,对每一个斜坡所属的或接近的组合,判断其变形破坏的可能性,并以延安“7.3”暴雨诱发的地质灾害数据进行验证。