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黄土是一种在干旱和半干旱地区广泛分布的区域性土。我国黄土覆盖面积约6.31×105 km2，约占国土总面积的6.6％。在我们西北部黄河中游形成的黄土高原面积为3.71×105 km2。黄土高原内部及周缘地区分布着大量的黄土滑坡，其中马兰黄土滑坡或与其相关的黄土滑坡占多数。在天然状态下马兰黄土具有较高的强度，压缩性小。通常我们可以看到高、陡的黄土边坡可以维持很长的时间，但是黄土遇水浸湿后，其微观结构迅速破坏，强度也随之快速下降。多数边坡会在极短的时间内发生垮塌或滑坡，具有极大的危害性。因此我们有必要对水作用条件下，马兰黄土的微观结构变化进行较深入的研究，为黄土滑坡灾害的治理和预警提供一定的科学依据。 一、论文的研究内容及方法 在东起延安西至临夏的东西向黄土剖面上选择5处典型黄土滑坡（分别是位于东部延安地区的赵家岸滑坡、红庄水库滑坡，中部固原地区的黑牛沟滑坡和西部临夏地区的焦家湾滑坡和黄茨滑坡）阐述宏观节理和裂隙的发育特征对黄土地质灾害的控制作用;基于粒度分析、扫描电镜和能谱分析等方法对比分析东西向黄土及其胶结物的矿物和化学成分、显微结构的变化;开展室内不同含水量的三轴实验和固结实验确定黄土在增湿过程中的力学性质和微观结构变化，寻求其结构强度崩溃的原因和模式;建立水作用条件下黄土地质灾害形成的机理模式。 二、论文的研究成果 通过对黄土高原东西向研究路线典型黄土滑坡的调查和黄土样品的测试得到以下主要结论: 1.马兰黄土的粒度和化学成分的研究 通过黄土的粒度分析和能谱测试分析得出以下认识: (1)黄土的颗粒组成主要以粉粒为主，同时含有较多的粘粒;由东向西黄土的颗粒粒径逐渐增大，但是粘土的含量逐渐减小;在纵向上，底部黄土和顶部黄土的粒径没有明显的规律变化，粘土的含量具有升高的现象; (2)黄土中含有大量的粘土矿物聚集体和颗粒间的胶结物，基于粒度分析的对比试验获得了胶结物的丰度参数，顶部黄土的丰度参数在西部的黑方台为0.31，向东侧逐渐增加，到延安的赵家岸地区达到0.42。底部由0.48增加到0.68; (3)马兰黄土中含有一定量的可溶盐，由东向西可溶盐的含量具有升高的趋势，延安地区可溶盐的含量很低，但是在中部的固原地区可溶盐的含量显著升高，位于西部的临夏地区可溶盐的含量要更高。在东部底部黄土的可溶盐含量比顶部要高，然而在西部的临夏黑方台地区，由于底部黄土收到灌溉水的淋滤作用可溶盐的含量相比顶部黄土没有明显。 2.马兰黄土的微观结构特征 通过扫描电镜和环境扫描电镜对黄土样品的观察得到了以下几点认识: (1)把黄土内的孔隙分为原生孔隙和次生孔隙，并根据观察把原生孔隙分为了三种五类，大架空孔隙(＞200μm)、中架空孔隙(50～200μm)、小架空孔隙(5～50μm)、镶嵌孔隙(0.1～5μm)和单元体内孔隙（＜0.1μm）。东部的赵家岸地区孔隙率较小，大架空孔隙很少发育，主要以中小架空孔隙为主，向西黄土的孔隙逐渐增大，位于黑方台地区孔隙主要以大架空孔隙存在，同时底部黄土的孔隙明显比顶部小; (2)对比了东西向上马兰黄土颗粒的存在形式和接触方式。东部地区黄土间的胶结物很多，石英长石等颗粒外侧包裹一层较厚的粘土矿物，向东胶结物减少，部分石英的颗粒等黄土颗粒几乎已单粒形式存在。在东部延安地区黄土颗粒间的连接模式主要以胶结接触为主，伴有少数的面接触，点接触方式极少;向西接触方式胶结接触减少，点接触方式增多。在黑方台地区顶部黄土主要以点接触为主，含有少量的面接触，胶结接触极少; (3)在六盘山东侧地区黄土的成土作用比较明显，含有较多的针状粘土矿物，西部的黑方台地区成土作用较弱。 3.马兰黄土的力学特征 基于不同含水量原状黄土的三轴实验和固结实验可以得到以下结论: (1)相同含水量条件下，东部赵家岸地区的黄土强度明显高于黑方台地区黄土的强度。底部黄土的强度高于顶部黄土的强度。随着含水量的升高，两个地区的黄土样品的强度均具有减小的趋势。赵家岸地区的黄土围压越高，其极限强度减小越快，说明高应力条件下黄土的水敏感性越强。黑方台地区黄土的这种规律并不明显; (2)两个地区的黄土样品的内聚力(c)和摩擦角(ψ)值随含水量的升高逐渐减小，c值减小量更为的明显，尤其是赵家岸底部黄土减小速率很快; (3)随含水量的升高，孔隙比的减小量越大。确定黄土压缩量的突变基于两种因素，黄土粘土的含量和黄土孔隙的发育。确定发生突变的含水量区间在塑限附近。 4.马兰黄土的微观结构定量分析 基于扫描电镜二维图像和压汞试验获得了以下几点认识: (1)首先确定了ImageJ图像分析的扫描电镜二维图像阈值以及适合图像分析的图像放大倍数;获取了赵家岸地区顶部和底部黄土在不同条件下的孔隙数量和孔隙面积的分布特征，并确认大、中架空孔隙为黄土固结的主要压缩区间; (2)获取了赵家岸地区顶部和底部黄土不同条件下孔隙长轴的分布的玫瑰图，确认在固结过程中，黄土的大孔隙长轴发生定向分布; (3)获取了赵家岸地区顶部和底部黄土不同条件下孔隙周长和面积的分维值，随着压缩量的增大，分维值逐步减小，说明黄土的孔隙性质更为的复杂，孔隙度减小; (4)通过压汞试验得到了赵家岸的原状黄土、黑方台原状黄土和固结试验后黄土的的孔隙分布特征。确定了黄土的主要压缩区间是2～30μm和＞100μm的孔隙; (5)基于压汞试验获取的数据获取黄土的孔隙直径和孔隙体积的分维值，孔隙直径和体积的分维值均分为三段，平均分维值具有随固结量增大而减小的特征。 5.黄土滑坡的触发机理和运动模式 根据以上的分析，本文得到了所调查的5处黄土滑坡的触发机理和运动模式， (1)赵家岸滑坡由水库蓄水引起地下水位的升高引起黄土软化导致其复活，在滑动过程中滑动面上的孔隙水压力保持不变，在滑动面上的驱动力没有明显大于滑带对其的阻力，所以滑坡不会发生长距离的快速移动; (2)河流的侧向侵蚀致使何庄水库滑坡底部出现应力集中引起，此处的地下水水位低于滑动面，滑动带没有孔水压力的产生，甚至出现负孔压。当滑坡体接触到地面的时候，迅速的达到了一个新的平衡状态; (3)持续强降雨引起引起黑牛沟滑坡底部部分处于饱和状态，该部分滑带的孔隙水压力较高且不易消散，使其保持着液态的状态，因此导致滑坡差异滑动，并引起滑坡体解体，滑坡受到对岸边坡阻止后停止滑动; (4)焦家湾滑坡受到人工灌溉的作用，底部持续排水。边坡底部和滑床上薄层的黄土具有很高的含水量，近似饱和，滑带上产生超高孔隙水压力导致滑坡能够长距离的高速滑动; (5)农业灌溉水入渗到下伏的泥砂岩中，致使泥岩迅速软化。黄茨滑坡后缘失稳的持续老滑坡产生推挤作用。同时基岩内部滑动带的孔水压力保持不变，滑坡受到的阻力较大，并未发生大规模的迅速滑动。 三、论文的创新点 1.基于扫描电镜和粒度分析等实验确定了黄土高原由西向东马兰黄土微观结构的变化和化学成分变化特征。孔隙度由西向东减小，胶结丰度含量升高，可溶盐含量降低; 2.确定了在增湿过程中马兰黄土的力学性质变化特征及影响力学性质变化的因素。随含水量升高黄土强度显著降低，黄土的孔隙特征和胶结丰度是影响黄土强度的主要因素; 3.确定了马兰黄土在不同含水量固结实验条件下黄土孔隙的变化特征。大架空孔隙先发生破坏，随应力的升高中架空孔隙开始发生破坏压缩。