红粘土在我国南方和北方均有分布。本文研究的是北方红粘土,亦称“三趾马红土”,一般指新近纪晚期在我国北方广泛堆积、半成岩的土状堆积物,多呈不连续状分布于上覆黄土和冲积层之下。由于红粘土特性及其在斜坡结构中的控制作用,导致的红粘土分布区滑坡具有规模大、裙带分布、危害严重等特点。本次依托“灞河流域地质灾害调查”地质调查项目和“黄土水敏性力学机制及致滑机理”重点基金项目,通过野外调查、室内实验、非饱和特性分析、数值模拟等手段,研究了灞河流域红粘土特性与致滑机理,取得的主要成果如下:(1)系统总结了灞河流域红粘土出露特征和分布规律。通过1:50000野外地质调查,基本查明流域内红粘土主要分布于黄土台塬和黄土丘陵区,出露于白鹿塬塬边、横岭塬较大冲沟的中上游和零星出露于秦岭山前,在秦岭山区和河谷缺失。(2)揭示了灞河流域红粘土对滑坡形成的控制作用。通过对流域内红粘土类型滑坡进行统计,结果表明滑坡的分布受控于红粘土的展布,滑面剪出的位置与斜坡结构类型密切相关。流域内红粘土类型滑坡所属主要斜坡结构类型为黄土+红粘土+基岩,滑面位于红-岩接触面,具有规模大,切层滑动的特点。(3)实验获取了灞河流域红粘土工程地质性质和非饱和特性。在流域内取红粘土样品进行土工试验,结果表明红粘土以粉粒和粘粒为主;水、结核、干湿循环是影响红粘土强度的重要因素。采用瞬态脱湿与吸湿实验装置获取流域内红粘土与黄土非饱和特性,结果表明红粘土表现出更大基质吸力和吸应力,更高的进气值和持水力,在含水率变化相同的条件下,红粘土性质变化更大。(4)通过红粘土的工程特性分析和数值模拟,揭示了灞河流域红粘土致滑机理。将红粘土实验参数用于数值模拟,获取斜坡不同条件下稳定性和应力应变情况,模拟结果表明在斜坡结构类型为黄土+红粘土+基岩的条件下,红粘土逐渐达到饱和后,强度迅速降低,坡脚处红粘土位移增加,并不断向红粘土层中发展,最终在上覆黄土重力作用下,导致滑体沿红粘土与基岩接触面滑动。
