黄土滑坡扰动土与未扰动土入渗特征差异与影响因素研究

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黄土边坡失稳形成的滑坡体是一种典型的扰动土,与未扰动黄土相比,由于扰动土的物理性质及力学性质都发生了较大改变,导致扰动土与未扰动土在入渗特征上存在着显著地差异。这一差异是在进行土壤侵蚀评估、降雨入渗数值模拟及边坡稳定性机理分析时的重要参考依据和评价指标。本文以西安市白鹿塬“灞桥机瓦厂滑坡”为例,分别在未扰动黄土-古土壤土层、老滑坡体及新滑坡体上进行了多次入渗实验,并测定了土壤的物理性质与力学性质指标。通过在未扰动土与两种形成于不同时间的扰动土上进行的实验,本文主要得出如下结论:(1)双环入渗结果显示,L1、S1、L2和老滑坡下部的入渗过程曲线都呈现出随着入渗时间的增加入渗速率逐渐减小的趋势,对入渗曲线采用霍顿公式、考斯加科夫公式和通用公式拟合得到的R2多超过0.8,这说明常用的入渗公式不仅适用于未扰动黄土-古土壤地层的入渗规律,也适用于扰动土(老滑坡体)的入渗规律。(2)未扰动黄土L1土层、L2土层与老滑坡体下部的湿润峰基本呈现出左右对称的抛物线状,由于S1土层中CaCO3结核形成局部的隔水层,导致S1土层的入渗湿润峰左侧大于右侧。在湿润峰深度上土层L1、S1、L2和老滑坡体呈现出L1>老滑坡体>S1>L2的趋势。通过对比入渗前后剖面土样含水率得出,入渗结束后在入渗湿润峰深度范围内土壤的含水率和饱和度都显著地增加。(3)根据入渗实验结果可得,未扰动土、老滑坡体与新滑坡体的初始入渗速率呈现出未扰动土<老滑坡体<新滑坡体的趋势。新滑坡初始入渗速率相较于未扰动土和老滑坡体而言显著地增加,而未扰动土与老滑坡体在稳定入渗速率上差异较小。容重和孔隙度差异对未扰动土与老滑坡体土壤入渗速率有显著地影响,对新滑坡体初始入渗速率没有显著的影响。(4)在未扰动黄土层进行的贯入实验结果说明未扰动土具有很好的均一性,密实度呈现出随着深度的增加而缓慢增加的趋势;老滑坡体不同部位土壤的密实程度有显著的差异;新滑坡体上部、中部和下部的密实度呈现出上部<中部<下部的趋势。(5)新滑坡表层土壤的裂纹在水分进入土壤时起到了优势通道的作用,土质疏松是新滑坡初始入渗速率显著增加的主要原因。由于降雪、降雨与压实作用,新滑坡土壤表面在形成35个月时间内形成了明显的结构结皮(0.52cm),经测定出现结构结皮的土壤的平均初始入渗速率显著的下降,仅为9.4mm/min,相较于新滑坡形成之初有了显著地下降,这一结果说明结构结皮和压实作用是新滑坡初始入渗速率显著降低的主要原因。
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