滑坡因其分布范围广,发生频率高,损失大等特点而成为一个重要的地质灾害。我国每年滑坡灾害发生多达1800余次,平均每年造成400余人死亡,直接经济损失高达46亿元,严重威胁着灾区人民的生命财产安全,给国家带来巨大损失。近年来,伴随着我国“一带一路”合作倡议的提出,沿线开发建设蓬勃发展,经济全球化进程推进,开启了区域合作的新模式,但是滑坡严重威胁“一带一路”经济建设。据资料统计,1900年-2015年,“一带一路”沿线地区共发生滑坡330余次,造成20000余人遇难。新疆伊犁谷地是我国连接中亚,东欧等国的重要枢纽,是我国“一带一路”战略的重要节点,地理位置十分重要。然而新疆伊犁谷地黄土分布广泛,构造复杂,地震频发,季节融雪强烈。受天山冰水沉积作用,伊犁谷地地层呈现“二元结构”,底部为冰水沉积卵砾石,上部为风成黄土。因此,在地震、融雪等因素作用下,极易造成黄土-卵砾石接触面饱和、液化、强度降低,发生滑坡等地质灾害,威胁着“一带一路”战略的顺利实施。因此,通过与新疆地质环境监测院、新疆地震局合作,本文针对新疆伊犁谷地典型黄土滑坡,基于资料收集、野外地质调查、室内试验、数值模拟等综合分析手段,系统地开展新疆伊犁谷地黄土滑坡分布规律及影响因素研究,建立了地质模型。并以小莫乎尔河滑坡为例,研究滑坡后缘黄土抗拉强度,拉张裂缝形成演化过程,融雪过程中黄土-卵砾石接触面水分迁移规律及强度劣化机理。最后结合数值模拟,探究了地震、融雪联合作用下滑坡形成机理,对新疆伊犁谷地黄土滑坡早期识别、预警、防治具有指导意义,论文主要研究成果及结论如下:(1)通过收集新疆伊犁谷地黄土滑坡基本资料数据,利用Arc GIS软件,GA-BP神经网络,分析了黄土滑坡的时间分布特征,空间分布特征,得出了黄土滑坡影响因素的主次关系。新疆伊犁谷地黄土滑坡主要发生在每年3月-5月,为融雪期;高程主要分布在海拔1000～2000m范围内;黄土滑坡主要在断层、地震附近,呈滑坡群或滑坡链分布,且分布主方向与断层走向基本一致;黄土滑坡受积雪深度影响,在积雪深度14.8cm-15.7cm范围分布较多;黄土滑坡主要分布在坡度15°-25°,坡向主要为南(S)、南西(SW)、南东(SE),坡型主要为凸形坡的区域。综合分析得出了高程、斜坡结构等为新疆伊犁谷地黄土滑坡发生的控制因素,地震、融雪为主要外部诱因。伊犁谷黄土滑坡可分为黄土层内滑坡和黄土接触面滑坡2大类。黄土层内滑坡以浅层滑坡为主,存在少数深层大型滑坡。大多数黄土层内滑坡滑动面较浅,部分滑动面为表层植物根系与黄土的接触面。在平面上形态上,黄土层内滑坡前缘多呈簸箕形、扇形,滑坡后缘存在拉张裂缝,多呈圈椅状,纵断面上多为圆弧形,受降雨、融雪等因素影响较大;黄土接触面滑坡多形成于低山丘陵与中山地形转折地带,规模较大,滑面主要为黄土,卵砾石接触面(也存在部分黄土,基岩接触面)。滑坡在平面上主要呈现舌型,纵断面形态以阶梯型为主。黄土接触面滑坡前缘往往有泉水出露,后缘存在明显拉张裂缝,滑坡主要受融雪及地震影响。(2)针对伊犁谷地黄土滑坡后缘普遍存在拉张裂缝,以小莫乎尔河滑坡为例,通过课题组研发的一套非饱和土抗拉仪,结合粒子图像测速系统(PIV)、核磁共振试验及扫描电镜测试,从黄土中水分赋存状态及含量、微观结构等方面,探究了小莫乎尔河滑坡后缘黄土抗拉强度及拉张裂缝形成演化过程。含水率对黄土抗拉强度影响较大,存在一个界限含水率w_c,约等于18%(塑限含水率附近)。当含水率大于w_c时,抗拉强度较小,黄土抗拉强度随含水率降低呈现缓慢上升;当含水率小于w_c时,抗拉强度随含水率减小而迅速增大。此外,随着干密度的增大,抗拉强度总体呈逐渐增大趋势。当含水率大于w_c时,试样呈现塑性破坏,当含水率小于w_c时,试样呈现脆性破坏。脆性破坏划划分为2个阶段:阶段Ⅰ为结构调整阶段,拉应力随着拉伸应变增大而逐渐增大,直至峰值强度,试样没有产生裂缝;阶段Ⅱ为裂缝快速贯通阶段,拉应力迅速从峰值降为0,裂缝瞬间贯通。塑性破坏可细分为4个阶段:阶段Ⅰ为结构调整阶段,试样表面未形成裂缝,拉应力缓慢增加;阶段Ⅱ为微裂缝发育阶段,试样顶部形成微裂缝,拉应力逐渐增加至峰值;阶段Ⅲ为裂缝形成阶段,试样表面宏观裂缝逐渐形成,拉应力迅速降低;阶段Ⅳ为裂缝贯通阶段,试样表面裂缝逐步向下贯通,拉应力逐渐减小至零。当试样含水率较高时(w=26%),黄土孔隙中存在毛细自由水,软化土颗粒,黄土颗粒之间的黏粒湿化分散,均匀附于大颗粒表面,颗粒间胶结较差,土样整体结构稳固性差,因此抗拉强度很低。随含水率的降低(26%>w>18%),毛细自由水部分大量脱失,分散的黏粒出现了部分凝聚,胶结于黄土颗粒之间,部分填充了孔隙之中,此外,土样非饱和程度提高,基质吸力增大。上述因素共同作用,使得抗拉强度得到一定程度的缓慢增大。随着含水率继续降低(w<18%),此时毛细自由水含量很低,脱失量趋于平稳,但结合水开始迅速减少,黏粒大量凝聚于骨架颗粒之间,胶结黄土颗粒,并填充于孔隙之中,增强了土样的整体结构稳定性,此外,随着结合水膜减薄,水膜与土颗粒的物化作用力增强,颗粒之间的分子作用力提高,原始凝聚力快速恢复,使得该阶段内抗拉强度迅速增大。(3)在融雪条件下,针对伊犁谷地黄土滑坡中黄土-卵砾石二元结构,以小莫乎尔河滑坡为例,自制一维渗流土柱系统,推导了黄土-卵砾石接触面水分迁移方程,开展了黄土-卵砾石土柱模型试验。利用ABAQUS软件模拟了黄土-卵砾石接触面水分迁移,然后通过大直剪试验,研究了小莫乎尔河滑坡黄土-卵砾石接触面强度劣化机理。受融雪作用影响,饱和卵砾石层中水分向黄土层迁移,随着时间变化,土柱模型从下至上,体积含水率逐渐增大,基质吸力逐渐减小,最后基本稳定。各截面体积含水率随时间变化曲线呈现S型,可划分为初始稳定阶段,快速上升阶段,缓慢上升阶段和最终稳定阶段。在0cm截面1体积含水率最大,为34.1%;75cm截面5体积含水率最小,为16.3%。0cm截面1稳定基质吸力数值最小,为-2 k Pa,75cm截面5稳定基质吸力数值最大,为-169.5 k Pa。毛细上升高度可由指数函数拟合,毛细上升速度可由反比例函数拟合。ABAQUS数值模拟得到黄土-卵砾石接触面毛细水最大上升高度为2.3m,数值模拟得出的黄土-卵砾石各截面饱和度与一维渗流土柱试验结果较吻合;不同含水率黄土-卵砾石接触面大直剪试验得出,随着含水率的增大,黄土-卵砾石接触面咬合力c,内摩擦角φ均减小。当含水率为2%时,咬合力c最大,为54.5k Pa,内摩擦角φ最大,为24.2°。当含水率为26%时,咬合力c最小,为25.1k Pa,内摩擦角φ最小,为14.3°。当含水率较低(小于塑限含水率时),坚硬的黄土颗粒在凹凸不平的卵砾石界面滚动、推挤,且土中基质吸力较大,卵砾石凹凸界面颗粒与黄土颗粒之间咬合紧密,因此黄土-卵砾石接触面强度高;受融雪影响,含水率升高,接触面存在结合水与自由水,软化的黄土颗粒在卵砾石界面滑动、剪切,滑动摩擦较小,咬合强度较低,且基质吸力较低,因此黄土-卵砾石接触面强度低。(4)通过ABAQUS数值模拟,分析了小莫乎尔河滑坡在无融雪、无地震工况;融雪工况;地震+融雪工况下滑坡的变形破坏特征及安全系数。在无融雪、无地震工况,小莫乎尔河滑坡只在滑坡后缘存在相对较大位移,滑坡前缘位移相对较小。滑坡应力整体分布较为均匀,后缘处于拉张环境,局部拉应力大于实验室测试黄土最大抗拉强度,滑坡后缘形成拉张裂缝。滑坡整体未出现明显塑性破坏区域,仅在滑坡后缘出现局部张拉破坏,滑坡的安全系数为1.21,滑坡基本处于稳定状态;融雪工况,卵砾石层饱水,水分向黄土层内迁移,黄土层底部黄土含水率增大,部分处于饱和状态,水分迁移最大高度约为2.5m,与土柱模型数值模拟结果较为接近。孔隙水压力沿黄土-卵砾石接触面在竖直方向均匀分布,浸润面以下饱水,孔隙水压力为正,非饱和区孔隙水压力为负,不稳定斜坡位移整体增大,后缘拉张应力区域增大,拉张裂缝进一步扩展,不稳定斜坡后缘及黄土-卵砾石接触面出现明显塑性破坏区域,滑坡整体向前蠕滑。滑坡安全系数为1.09,不稳定斜坡可能发生滑动,处于临界稳定状态;地震+融雪工况,不稳定斜坡后缘、坡肩、黄土台地对地震加速度具有放大效应且在黄土-卵砾石接触面附近存在明显界限。滑坡整体位移增大,在坡脚处位移最大,为8.4m。在地震作用下,滑坡内应力发生巨大调整,局部由受压状态转变为受拉状态,滑坡后缘拉张裂缝贯通,在滑坡后缘及黄土-卵砾石接触面附近形成连续滑动面,滑坡安全系数为0.89,滑坡已经整体失稳,发生剧动溃滑。(5)以小莫乎尔河滑坡为典型代表,在地震、融雪联合作用下,新疆伊犁谷地黄土滑坡的变形破坏阶段可分为累进蠕滑-拉裂破坏阶段,剧动溃滑-剪切破坏阶段。(1)累进蠕滑-拉裂破坏阶段,每年融雪期,受融雪入渗补给,卵砾石层逐渐饱和,滑坡坡脚有泉水出露,水分逐渐由卵砾石层向黄土层内迁移。浸润线在黄土层内抬升,导致黄土层底部饱和,黄土-卵砾石接触面强度降低。坡体内应力调整,沿着黄土-卵砾石接触面向临空面蠕滑。随着坡体的向前移动,滑坡后缘逐渐处于受拉状态,当拉应力大于黄土的抗拉强度时,后缘形成拉张裂缝,随着滑坡的继续缓慢蠕滑,裂缝宽度逐渐增大,裂缝向滑坡深部扩展,滑坡处于蠕滑-拉裂的临界稳定状态;融雪期结束,卵砾石层内水的补给减少,浸润线下降,底部黄土由饱和向非饱和转变,黄土-卵砾石接触面强度增大,坡体内应力调整,位移减小,逐渐稳定,滑坡由临界稳定状态向稳定状态转变。周期性融雪作用导致滑坡处于周期性的临界稳定-稳定状态,滑坡蠕滑位移逐渐累积,滑坡处于累进破坏阶段,破坏形式以蠕滑-拉裂为主,当累进蠕滑位移较大时,滑坡也会发生失稳破坏。(2)剧动溃滑-剪切破坏阶段,当地震、融雪联合作用时,地震力叠加在滑坡体上,坡体应力状态受到改变,且在地震力作用下,黄土受到拉、剪应力的共同作用,黄土的结构遭到崩溃性破坏,饱和的黄土-卵砾石接触面孔隙水压力增大,发生液化,强度在短时间内迅速丧失,滑坡迅速沿着黄土-卵砾石接触面发生溃滑-剪切破坏,造成滑坡整体迅速失稳溃滑,破坏形式以溃滑-剪切为主。