原創(chuàng) 本刊編輯部 巖土學(xué)術(shù)CJGE 2024-01-15 16:50 江蘇

1920年寧夏海原M_S8.5級(jí)地震在位于Ⅹ度區(qū)的固原市原州區(qū)西北約14 km處的石碑塬地區(qū)，觸發(fā)了坡度為2°～5°的緩斜坡淺層大規(guī)模液化滑移，沿滑移區(qū)走向形成了長(zhǎng)約6 km，寬1.2～1.8 km，面積達(dá)9 km² 的大規(guī)模液化滑移，造成了極其嚴(yán)重的震害。地震液化造成的黃土地層低角度滑移是一種比較罕見的震害現(xiàn)象，滑移區(qū)整體延展表現(xiàn)蛇曲形和斜列形。本次地震造成的黃土地層低角度滑移與黃土梁、峁、丘陵地區(qū)發(fā)生的高角度黃土滑坡在地貌形態(tài)和形成機(jī)制方面有所不同，液化滑移形成了典型的峰谷相間的波浪起伏狀地貌而被眾多的學(xué)者所關(guān)注。

白銘學(xué)等^[1]通過(guò)對(duì)石碑塬黃土地層液化滑移區(qū)現(xiàn)場(chǎng)考察和室內(nèi)試驗(yàn)分析后認(rèn)為，地震時(shí)位于第一古土壤層下的含砂層段液化，強(qiáng)大的孔隙水壓力使液化層和上覆古土壤層及黃土層受到上涌推擠形成了大范圍的黃土滑移。王蘭民^[2-3]基于現(xiàn)場(chǎng)大型探槽和鉆孔勘探、室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)剪切波速測(cè)試、SPT測(cè)試、土體微結(jié)構(gòu)測(cè)試和數(shù)值模擬分析，系統(tǒng)研究了石碑塬大規(guī)模地層液化滑移的滑動(dòng)條件、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特征，反演計(jì)算了觸發(fā)該液化滑移的臨界峰值加速度，論述了黃土地層大規(guī)模地震液化滑移的機(jī)制，構(gòu)建了滑距和致災(zāi)范圍預(yù)測(cè)模型；提出了液化滑移災(zāi)害的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，給出了不同超越概率下黃土地層大規(guī)模地震液化災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。另外，相關(guān)學(xué)者基于室內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)^[4-6]、剪切波速測(cè)試^[7]、環(huán)剪試驗(yàn)^[8]、水槽模型試驗(yàn)^[9]、數(shù)值模擬^[10]等方法，研究了石碑塬黃土層的液化勢(shì)與液化機(jī)制，涉及“剪切稀化”、“孔壓增長(zhǎng)影響，黃土解體、斜拋、粉塵化過(guò)程^[11]”、“低穩(wěn)態(tài)強(qiáng)度下的側(cè)向流滑^[8]”等認(rèn)識(shí)。

上述研究判定了石碑塬不同地層液化的可能性，判斷了可液化土層的位置，推斷了可能造成石碑塬大規(guī)模地層滑移的機(jī)制，但對(duì)于石碑塬滑移機(jī)制仍存在不同認(rèn)識(shí)。本文在總結(jié)參考前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)振動(dòng)臺(tái)物理模型試驗(yàn)重現(xiàn)該地層液化滑移，旨在再現(xiàn)本次滑坡的物理力學(xué)過(guò)程；模擬地層在地震作用下坡體的動(dòng)力響應(yīng)、斜坡體失穩(wěn)后的流滑運(yùn)移；研究波浪型峰谷地貌的峰、谷形成機(jī)制，并基于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)加速度和孔隙水壓力的數(shù)據(jù)提出低角度黃土地層大規(guī)模滑移機(jī)制。研究結(jié)果可為此類滑坡的研究認(rèn)知與防治提供參考，為此類災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)防控提供依據(jù)。

結(jié)  論

（1）通過(guò)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)重現(xiàn)了1920海原8.5級(jí)地震在寧夏石碑塬造成大規(guī)模黃土地層低角度滑移的物理過(guò)程。

（2）通過(guò)模型試驗(yàn)對(duì)石碑塬低角度黃土地層液化滑移的動(dòng)力學(xué)機(jī)制進(jìn)行了研究，將石碑塬液化滑移機(jī)制總結(jié)為液化啟動(dòng)、拋射加速、流滑堆積等三個(gè)階段。

（3）通過(guò)模型試驗(yàn)分析，得出液化啟動(dòng)是大規(guī)模滑移的觸發(fā)機(jī)制；高烈度的地震加速是液化滑移高速遠(yuǎn)程的驅(qū)動(dòng)機(jī)制；液化流滑及不同層位土體滑移的速度差及拉張、推擠、阻擋、堆積作用是形成峰谷相間波浪起伏狀地貌的運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)制。

（4）低角度黃土斜坡在地震液化初期及較小地震動(dòng)作用不會(huì)產(chǎn)生液化滑移，但會(huì)出現(xiàn)局部液化沉降及軟化，造成地基承載力下降。但在高烈度地震作用下液化土體會(huì)出現(xiàn)高速和遠(yuǎn)距離的液化流滑。表現(xiàn)出高致災(zāi)性和高破壞性，因此，應(yīng)對(duì)該類地震災(zāi)害給予足夠的認(rèn)識(shí)和重視，從災(zāi)害的形成機(jī)理中尋求防范和治理措施。