滑带土及其强度影响因素研究进展

摘要： 滑坡对工程建设危害巨大，滑带土是滑坡的关键组成部分，由于其蕴含了滑坡发育、发展过程的丰富信息甚至控制着滑坡灾害的发生，成为国内外工程地质界关于滑坡研究的基础内容。目前关于滑带土的研究多集中在对具体滑坡滑带土的物理力学性质方面，而较少对滑带土形成演化机制和影响滑带土强度因素深入系统研究，本文首先从滑带土的识辨出发，介绍回顾了滑带土形成演化研究现状，然后重点介绍了滑带土的颗粒组成、矿物组成（特别是粘土矿物组成）、水―岩（土）化学作用、水的物理力学效应、微观结构对滑带土强度影响的研究成果。最后探讨了滑带土研究中存在的问题和发展趋势。

Abstract： Landslide does great harm to engineering construction and sliding zone is the key component of Landslide. Due to its contain rich information of growth and evolution and even control the occurrence of landslide hazard， sliding zone soil become an important research content in the field of Engineering Geology both at home and abroad. Current research on sliding zone soil mainly focus on the physical and mechanical properties of sliding zone soil of a specific landslide. This article， firstly from the starting of distinguish of sliding zone soil， introduced the sliding zone soil formation and evolution research status， afterward， mainly introduced the effect of grain composition， mineral composition （especially the composition of clay mineral）， chemical water-rock（soil） interaction， the physical and mechanical effect of water， microstructure on the strength of sliding zone soil， finally discussed the problems existing in the research of sliding zone soil and its development trend.

关键词： 滑带土；颗粒组成；矿物组成；微结构；水―岩（土）化学作用

Key words： sliding zone soil；grain composition；mineral composition；microstructure；chemical water-rock（soil） interaction

中图分类号：TU411.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）15-0296-06

0 引言

多数滑坡在滑床与滑体之间存在一个结构破碎、厚度不等的滑带土。它是斜坡物理力学作用（温度、压力、剪应力）和水―岩（土）化学作用的产物，由于滑带受力的特殊性和形成过程的复杂性，使得其组构特征和物理力学、地球化学等性质与滑坡体中其他部位的岩土体存在较大的差异[1-3]，并且成为滑坡中力学强度最低的软弱带，其应力状态和强度的变化很大程度上控制着滑坡的产生，同时它还记录了滑坡的形成演化历史。因此滑带土已成为滑坡形成演化、稳定性评价及滑坡治理工程中必须研究的关键性单元。

较早关于滑带土的研究有上世纪伏斯列夫[4]（1960）对粘土进行了剪切试验研究，发现试样变形不均匀且与主剪切面斜交部位出现破裂面，今井秀喜等[5]研究了粘土裂缝产生的机理，把先出现的羽状裂缝称为雁行排列的张裂缝，把羽状裂缝强烈切割的部分称为破碎带，这成为滑带土研究的雏形。随后各国学者开展了大量关于滑带土抗剪强度和变形特性等力学行为的研究，研究方法主要为：试验与理论研究相结合、微观与宏观研究相结合的方法[6]， 随着研究的深入，国内外学者对滑带土形成机理和滑带土强度影响因素的研究越来越感兴趣且成为该领域研究热点，同时新的技术设备、试验方法、数学理论的出现以及大量工程实践，为这方面的研究提供了可能，并取得了大量有意义的研究成果。

1 滑带土的辨别

滑动带的确定是滑坡研究、治理的首要工作和关键环节。但又是一件十分困难的工作，因为实际工程中遇到的大部分滑坡滑带的特征并不明显[7]，目前对于滑动面的确定主要有简易力学分析、野外地质识别、现场勘探、位移监测和地球物理探测等[8]，朱宝龙等[9]运用位移监测方法查明了京珠高速粤南段K108路堑类软土滑坡具有五层滑动带且滑面成近于圆弧形的勺形，为该滑坡治理提供了依据。滑带土与滑床、滑体间的物理性质差异也是确定滑带土的重要方法。滑带土多为隔水层，一般情况下滑带土天然含水率、液性指数、液限、塑性指数均比滑体要高，而粒径d50和塑限均比滑体要低[10]。此外一些新的技术和方法如高密度地电阻率观测方法、核磁共振技术等的运用为滑带土的确定起到了重要的促进作用[11，12]，运用GDT高分辨地质探测仪和GDS高分辨率测深法能较为准确的确定厚度较薄的滑带土位置[13]，同时在实际工作中，应当意识到研究对象的复杂性和使用方法技术的适用性，重视地质成因分析，并采用多种综合的研究方法[14]。

2 滑带土的形成演化

滑带的元素地球化学组成、矿物成分、结构特征及力学性质都是在滑带演化过程中形成的，因此加强对滑带形成演化的研究成为滑坡深入研究中的重要内容之一。不同类型滑带土形成演化各有其特点，根据大量滑坡资料证实，均质或类均质斜坡（如土坡、土坝、堆积物等）滑坡中滑带的形成受斜坡最大剪应力分布特征控制，通常数量稀少、规模较小。其余各类滑坡的主滑带均受斜坡内各种成因的软弱结构带（面）的控制，如岩层层面、节理面、断层带、岩层差异风化界面、岩土界面、构造破碎带等[15]。对滑带形成特别是大型基岩顺层滑坡滑带形成演化过程及模式的研究已成为滑坡研究中的重要课题，李守定等[16]运用地质成因演化论方法对三峡库区干流库岸283处崩塌滑坡滑带形成过程中的物理性质、岩石矿物组成和含量、微结构特征、物理化学性质和物理力学性质的演化过程进行研究，最后得出了该滑带形成演化模式。徐则民等[17]通过研究云南昭通头寨滑坡工程地质特征得出主滑带雏形是以杏仁状玄武岩薄层为基础发育的破劈理化层间错动带， 而以侧向卸荷为基础的物理―化学耦合风化最终使其转变为易滑介质。李晓等[18]通过对大型基岩滑坡滑带发育演化过程的研究，提出内外动力耦合作用机制及滑带形成演化的典型四阶段模式：层间软岩、层间剪切带、泥化夹层和滑带。而倾倒滑移滑带发生倾倒滑移破坏作为常见的山区高速公路边坡破坏模式与顺层滑坡和均质滑坡在工程地质成因和力学作用过程等方面都存在差异，项后军等[19]研究了倾倒滑移滑带形成具备的条件，并把倾倒滑移滑带演化过程划分为3个阶段即卸荷回弹阶段、反倾岩体弯曲和根部折裂阶段、折裂面和节理面贯通阶段。此外，根据滑带内矿物学、地下水化学、微观结构特征研究滑带的形成演化过程或方式已有了大量研究，郑国东等[20]通过研究日本富山县中田浦滑坡滑带内的黄铁矿，指出滑带土中的次生黄铁矿对于滑带土的形成具有特别的指相意义，可作为备选指标用来判断滑带的产生历史和发展进程，从而估计滑坡的发展演化。日本学者H.Shuzui等[21]对日本5 个火山岩区的滑坡滑带土粘土矿物和地下水化学的分布特征研究得出地下水的活动使蒙脱石的含量在滑带中提高是软弱带发育成滑带的最主要原因。李晓[22]根据滑带土不同的微观结构来判断滑带土的演化阶段如：当滑带处于稳定阶段时以化学风化和地下水作用为主，此时的微观结构则常为树枝状、网格状结构，粘土矿物常呈现无定向排列，而当滑带土处于滑动阶段时滑带土因剪切作用原有结构破坏，粘土颗粒变细，并沿滑动面呈定向排列，甚至被拉长。

综上所述，滑带的形成受各种内外动力作用的协同控制并经历了漫长的时间演化且产出形态各异、类型多样、不断变化，内动力作用主要指构造运动，其对滑带的影响主要表现在4个方面：①水平产状的岩层变成倾斜产状；②层间软岩变成结构破碎的层间软弱带；③对区域应力场的影响；④各岩层节理、裂隙发育为雨水运移提供了通道。外动力地质作用主要包括重力作用和地下水作用，据已有研究表明软硬相间岩层在重力作用下，由于弹性参数的差异在层间剪切带接触面上将产生剪应力集中，从而使层间剪切带结构再次遭受破坏[17]，然而以膨胀类土为主的滑带，当上伏岩土体的重力大于滑带膨胀土的膨胀力时，重力又会抑制膨胀土的膨胀，因此关于重力作用的影响应根据滑带土性质具体问题具体分析。地下水在滑带的形成演化主要有物理和化学两种效应：①使滑带含水量增高，结构疏松，甚至形成泥化夹层；②静水压力和动水压力效应；③通过水―岩（土）反应与滑带发生物质交换，提高次生粘土矿物的含量。总之，滑带形成演化是一个复杂的多变边界的动态系统，对其进行研究有利于深入了解滑坡的形成机制，同时也是滑坡预警的重要途径之一。

3 滑带土强度的影响因素

3.1 滑带土的粒度组成 粒度组成是研究滑带土工程地质性质的重要内容之一，滑带土中当粒径小于2mm的颗粒重量百分比大于80%称为细粒类滑带土（如粉土、粘土），当粒径小于2mm的颗粒重量百分比小于80%称为粗粒类滑带土（如碎石土、砂土）。不同滑坡的滑带土颗粒成份不尽相同，其工程地质性质也不同，但却有一定的规律性[23]。Li等[24]对三峡库区三个大型滑坡重塑土进行排水剪切试验得出粒度组成较小的变化都会对剪切结果产生较大的影响，曲率系数、砂粒含量、碎石百分含量、粗粒与细粒比等颗粒组成指标与土体的残余强度关系密切。周永昆等[6]对重庆地区第四系残坡积层碎石夹粘性土滑坡的滑带土（重塑土）进行室内三轴剪切试验试验得出在含水率相同的情况下，内聚力与碎石粒径呈正相关，内摩察角则相反，其抗剪强度随着砾石粒径的变大出现先增大后减小的现象。同时在滑带土研究中一些新的技术和分析手段不断出现，如江洎洧等[23]采用试验及数值模拟仿真方法并结合CT无损伤扫描技术对巴东黄土坡滑坡滑带土研究发现：土石混合体系较纯土抗剪强度有所提高，但内摩擦角上升不明显，主要由于含石量少，骨架作用不明显，而且黏聚力较纯土提高显著，原因可能是土石相互作用的外摩擦角的体现。

滑带土中的粘粒组分对滑带土抗剪强度影响显著[25]，目前对于粘粒含量对滑带土抗剪强度的研究较多，且主要是基于不同含水率条件下粘粒含量对滑带土体强度参数c、φ的变化规律影响。粘粒对滑带土强度影响途径主要表现为：①粘粒主要矿质组分为粘土矿物，其吸收水分易膨胀从而降低了滑带土体强度；②不同粘粒含量土的结构不同，其对土体强度影响也不相同。帅常娥等[26]对卡拉水电站田三滑坡体滑带重塑土在粘粒含量为15%、25%、35%、45%、55%、65%，含水量分别为10%、12%、15%、20%、25%下进行直剪试验，发现当含水率Ip时，c随粘粒含量先增加后减小，在粘粒含量为35%时最低，φ随粘粒的增加减小的速度加快，但在粘粒含量大于25%时减小的速度减缓。苟富民等[27]通过研究了李家峡滑带52个原状土和重塑土样的粘粒含量、含水量与抗剪强度的关系，当粘粒

结合上述已有的研究成果可看出粒度组成对滑带土强度影响是明显的，粗粒组分在滑带土中起作骨架作用、咬合作用，但必须要达到一定含量及粗颗粒间相互接触，一般粗粒土类滑带土的摩擦强度相比细粒土类滑带土较优。细粒组分特别是粘粒在滑带土中的力学特性受滑带含水率的影响较大，不同含水率段内其对滑带土的强度c、φ值的影响不同，这主要是源于粘粒特殊的水理特性，但总体而言在含水率增加的情况下粘粒的胶结作用降低，作用增强，甚至发生泥化现象，从而加速了滑带土的质量劣化过程。因此粗粒土类滑带土比细粒土类滑带土更有利于滑坡的稳定。

3.2 滑带土的矿物组成 矿物成分是滑带土的物质基础，它一般包括碎屑矿物、粘土矿物和非晶质物质，不同矿物组成或者是同一矿物组成的滑带土，在不同地质环境中其物理力学性质差异明显[7]。一般碎屑矿物含量与滑带土的强度呈正相关，而粘土矿物含量却呈负相关，因此滑带中的粘土矿物成为滑带土稳定性研究中的重要内容。滑带中的粘土矿物主要来源于造岩矿物的次生变化、泥屑岩的泥化、崩解以及搬运沉积。粘土矿物作为滑带中的重要的固相组成单元，其集合体―粘土具有低渗透性、分散-凝絮性及粘滞性等重要工程特性[29，30]，当滑带中粘土含量越多时在剪切过程别是在有水参与时其效应越显著[31]。陈松等[32]报道了三峡库区黄土坡滑坡滑带中粘粒及粉粒含量较高，粘土矿物的亲水性和定向结构使滑带土在回水作用下易饱水软化。肖荣久[33]报道了横山滑坡滑带土中粘粒含量较高，且粘土矿物成分以高岭石为主，次为伊利石绿泥石混层矿物及石英等。成国文等[34]报道了重庆涪陵五中滑坡中泥化夹层主要含蒙脱石和伊利石等粘土矿物，是泥化夹层的力学强度降低的重要原因。可见粘土矿物对滑带土抗剪强度的降低起作重要的作用。同时不同的粘土矿物成分类型其抗剪强度也不相同，严福章等[35]通过对矿物成份与抗剪强度的相关分析得出：蒙脱石对滑带强度的影响最大，以蒙脱石或蛭石为主的滑带土的c、φ值都低且随蒙脱石含量的增加呈指数减小，而以高岭石为主的滑带土，c、φ值相对较高。同时由于粘土矿物种类不同其水敏性也不相同，韩志勇等[36]通过实验研究得出：蒙脱石和伊利石可同时导致导水介质静态和动态的渗透性下降，且静态渗透性下降值蒙脱石比伊利石要高的多，而高岭土只引起动态的渗透性下降，这是它们水敏性不同的机制所在。这种水敏性的差异表现在滑带土上即为不同粘土矿物组成类型的滑带土其渗透性和膨胀性也不同。

粘土矿物对滑带土质量劣化效应源于粘土矿物特殊的晶体特性，如片架结构、表面带电性等。不同的粘土矿物，由于晶格构造的特点、物理化学性质等差异，对滑带土的影响也不同，有必要对其进一步深入研究。

3.3 水对滑带土的影响 众所周知，水是一种重要的地质营力，水对滑坡孕育、激发、滑体运移有做重要影响，周平根博士[37]对此作过较系统的定义“流动着的地下水与周围岩土体不断进行做化学、物理、力学方面的作用，从而影响地下水流的性质和化学组成，也对岩土介质状态产生影响”，因此水对滑带土强度的降低也可概括为化学、物理及力学三个方面。

3.3.1 水-岩（土）化学作用 水-岩（土）化学作用在自然界广泛存在，水一岩（土）反应在绝大多数地质环境的恶化及地质灾害的发生过程中都起着决定性作用[38，39]，滑动带（面）一般具有含水量较高、结构破碎、孔隙率高、矿物成分及类型复杂等特点，所以滑带中的水-岩土反应一般比斜坡其它部位更剧烈。滑带中的水-岩（土）化学作用类型主要有溶解与溶蚀作用、离子交换作用、水解作用、氧化还原作用、水化作用等。

溶解作用：水是一种溶解力很强且很普遍的溶剂，它与岩（土）接触时必定会发生溶解-沉淀反应[40]，大气降水一般呈中性，矿化度较低，但当其通过地表土壤层吸收腐殖酸和CO2时溶解能力明显增强，在运移过程中与周围的岩土体发生（不对称）反应，使其化学成分和性质变得更加复杂，几乎可以与滑带内所有矿物（除方解石等易溶盐类之外）发生溶解-沉淀反应[41，42]，同时溶解作用也要受到滑带内水温、压力、CO2、pH值等影响，其结果将使易溶矿物随水流失，而难溶矿物（粘土矿物）残留在滑带内。

离子交换作用：滑带土与地下水之间的离子交换作用是由物理力和化学力吸附到土体颗粒上的离子和分子与地下水的一种交换过程。粘土矿物因具有独特的层状结构而具有良好的吸附和离子交换性能[43]，成为滑带内离子交换的主要物质，如高岭土、蒙脱土、伊利石、绿泥石、蛙石、沸石等，当滑带中的水化学环境变化时，粘土矿物会和地下水之间发生不同规模的阳离子交换，引起晶体结构、地下水成分和侵蚀能力的变化[44]。Shuzui等[21]通过系统研究日本第三纪火山岩地层中各类滑坡滑带土次生粘土矿物和水化学特征研究指出：滑带中的地下水对蒙脱石的形成存在强烈的影响，地下水与滑带内矿物间的离子交换作用使地下水中Ca++浓度提高，同时伴随HCQ■■含量的增加，蒙脱石开始形成，当蒙脱石增多到一定程度时，软弱夹层转化为滑带。

水解作用：由于水中有一部分水分子离解成H+和OH-使水成为活泼离子且化学活动性很强的溶液，当弱酸强碱或强酸弱碱的盐类溶于水也会出现溶解，其离解物中可与H+和OH-反应使原矿物被分解破坏[45]，如：

4K[AlSi08]（钾长石）+6H2O4KOH+Al4[Si4O10][0H]8（高岭石）+8SiO2（硅胶）

4NaAlSi3O8（钠长石）+6H2OAl（Si4O10）（OH）8（高岭石）+8SiO2（胶体）+4NaOH

滑带中的各种硅酸盐类和其他岩类都可在水解作用下发生分解和产生新矿物。同时水解作用还会使矿物中化学键出现弱化现象， 在低应力条件下弱化键更容易发生破坏， 如二氧化硅玻璃和石英[46]，水解作用一方面改变着滑带内地下水的pH值，另一方面也使滑带土土体物质发生改变，从而影响滑带土的力学性质。

氧化还原作用：滑带内的氧化还原作用取决于滑带内的饱水情况和与外界联通情况等，文宝萍等[15]研究了三峡库区黄土坡滑坡临江1#崩滑体和泄滩滑坡滑带得出：两个滑坡滑带发育部位地下水的循环条件和水-土物理、化学作用的形式不相同。前者大气降水补给滑带内地下水，使其氧化作用强烈，水-土相互作用以方解石溶解、泥灰岩碎屑水解泥化和伊利石结构退化向伊-蒙混层矿物的转变为主。后者地下水与外界水力联系较差，地下水的还原作用活跃，水-土相互作用以长石水解、次生粘土矿物形成和伊利石结构退化向伊-蒙混层矿物的转变为主。滑带内的氧化还原作用既能改变滑带土的矿物组成，而且能改变着地下水的化学组分及侵蚀性。

水化作用：水化作用是水渗透到岩土体的矿物结晶格架中或水分子附着到可溶性岩石的离子上，使岩土体发生微观、细观及宏观的结构变化，从而使岩土体的内聚力降低[47]。滑带内的水化作用在膨胀类滑带土中表现得较为明显，能使滑带土产生较大的体应变。简文星等[48]对安乐寺滑坡滑带特征进行详细的研究，滑坡滑带主要矿物成分为蒙脱石、伊利石、长石、石英等，蒙脱石含量高（85%），当吸水后滑带膨胀，抗剪强度大大降低。

滑带中的水-岩土化学反应在化学方面能导致化学元素在滑带土与水之间重新分配；在矿物学方面能够引起滑带原生矿物成分的变化和次生粘土矿物的形成；在物理方面水-岩土化学反应能削弱矿物颗粒之间的连接，导致土的孔隙率、土粒排列方式、微结构发生变化，使滑带土变得松散软弱。同时滑带土的水―岩（土）化学作用的过程、产物还受控于滑带中原岩（土）类型、原生矿物、土体结构、水化学成分和水的流动性、反应系统的开放性及动态性等条件。加强此方面研究有利于寻找水―岩（土）相互作用下滑带土力学特性变化的根本原因。

3.3.2 水的物理及力学效应 滑带土的水-岩（土）物理作用机制及效应在国内外已有较长的研究历史，并取得了大量的研究成果[46，49-52]，概括起来主要集中在3个方面：①降雨引起滑带内地下水短时间增加而导致的滑带土软化、泥化和滑带强度变化[53-56，33]研究；②基于对滑带土室内试验（重塑土）或现场试验得出的滑带土物理性质和含水率的关系[57，58]研究；③随着大型水利水电工程项目的建设，水库水位周期性涨落使滑带处于干湿循环状态而诱发的滑坡引起了人们注意和广泛深入的研究[32，54]。

总结关于滑带土的水-岩（土）物理作用研究成果可得如下认识：水对滑带土的物理作用机制表现为对滑带土的作用、软化和泥化作用等。作用是地下水在滑带土颗粒表面产生效应，削弱了土颗粒间的相互嵌接与相互咬合，使滑带土的摩阻力减小和剪应力效应增强，地下水对滑带产生的作用反映在力学上就是使滑带土的摩擦角减小。软化和泥化作用是地下水使滑带土中亲水性充填物（粘土矿物）的物理性状改变，水会在粘土矿物间形成极化的水分层并能吸收溶液中自由的水分子不断的扩层，同时水分子能够进入一些粘土矿物晶胞层间形成结构水，这两种水层能导致粘土矿物外部和内部膨胀，并且随含水量的变化发生由固态向塑态甚至液态的弱化效应，软化和泥化作用能使滑带土内聚力和摩擦角值减小，当滑带土蒙脱石含量高时尤其显著。同时也应注意不同类型的滑带土，由于其粒度组成、矿物成分和结构的不同，在不同含水率情况下水对其软化作用也不相同。

水对滑带土的力学作用有静水压力效应、饱水效应和动水压力（渗透压力）效应，静水压力等于滑带土饱水时的孔隙水压力，水对土颗粒骨架产生一种正应力，其矢量指向空隙壁面，此时静水压力值是由水头所决定的，因此滑带倾角较大时静水压力一般也较大，滑带内某点静水压力pw值为：pw=ρwgh或γwh

式中：ρw为水的密度，g为重力加速度，h为水头高度，γw为水的重度。静水压力能够使滑带土扩容变形。另一方面滑带土饱水侵泡时，当总应力一致时，静水压力的增加能减小有效应力，即为滑带土的饱水软化效应，这可用莫尔一库仑破坏准则来描述：τf=（σn-pw）tanφ+c

式中：τf为抗剪强度，σn为正应力，pw为孔隙静水压力。由式可以看出当pw增大时会导致滑带土有效正应力减小，使滑带土的抗剪强度参数c、φ值降低。滑带土的动水压力为地下水在滑带中流动时的渗透压力，当地下水在孔隙中渗流时，水会对其周围骨架产生渗透压力，其为水渗透所遇阻力的反作用力，作用方向与渗流方向一致，滑带内单位土体所受渗透压力（或动水压力）为：

f=-fL=-ρwg■=ρwgI

式中：■=I为水力坡度。由于ρw=1g/cm3，因此渗透压力的大小取决于水力梯度，水力梯度越大，则渗透压力（或动水压力）越大[59]。滑带土内的动水压力效应作用有2个方面：①对滑带土产生切向的推力以降低滑带土的抗剪强度；②滑带土细粒组分含量高，在动水作用下能顺水移动，导致滑带土结构破坏，一般滑带中下部细粒组分含量相对上部较高。

滑带内水的物理机力学效应是一个动态随机且影响因素众多的复杂过程，应加强不同类型滑带土在不同时段和不同空间部位静水压力、饱水软化、动水压力等地下水作用下渗透性、微观结构的变化研究，从而深入认识滑带土的变形过程。

3.4 滑带土的微观结构 早在上世纪土力学之父―Terzaghi就指出：粘土在自然沉积过程中的“蜂窝状结构”是很常见的一种结构形态并提出评价粘性土的变形与强度特性时应当注意其结构的重要性。之后Goldschmidt又提出片架排列结构，Casagrade发展了Terzaghi的蜂窝结构提出了“基质粘土”和“键合粘土”的概念，随着SEM（扫描电子显微镜）、XRD（X射线衍射分析）、CT无损伤扫描技术、计算机图像处理技术、分形几何理论、平均方向角、定向分布函数以及微结构因子等电子技术的引入和新的数学方法的出现，为滑带土的微观结构形态研究提供了技术平台和理论支持。滑带土的微观结构特征及其在外部动力作用下的结构变形行为便成为近年来岩土工程界和工程地质界最感兴趣的问题，因为它包含了关于滑带土的丰富信息，如：滑带土的形成演化、滑带土的发展变形阶段、滑带土的力学特性等。因此土的微观结构及微结构力学研究以成为21世纪工程地质学生长点[36]，目前关于滑带土的微结构研究已取得了很多有意义的成果，严春杰等[60]对三峡工程库区滑坡滑带土的微结构研究得出：微裂隙和由淋溶孔隙、粒间孔隙、矿物溶蚀孔组成的微孔隙较发育，使滑带孔隙率增高，在剪切引起的结构破坏时能激发很高的孔隙水压力，从而成为高速滑坡的重要形成机制，并将擦痕分为线形擦痕、紊乱型擦痕、弧型擦痕分别对应不同的滑带运动方式。王洪兴等[61]论述了粘土矿物颗粒定向排列测定的基本原理并提出粘土矿物定向性定量评价方法。宋丙辉等[57]通过室内试验并基于分形理论，结合图像分析处理软件对舟曲锁儿头滑坡滑带土微结构进行了定量化研究，得出了孔隙形态分维数与孔隙比和抗剪强度指标间的相关关系。同时滑带土的微结构特征对滑带土的发展演化阶段也有着重要的指示作用，严春杰等[62]研究发现当滑带土处于滑动阶段时粘土矿物呈定向排列且微孔隙和微裂隙发育；当滑带处于稳定阶段时粘土矿物无定向排列并无擦痕，常见树枝状、网格状结构。这也是滑坡灾害预警的重要参考指标。

滑带土的力学性质归其原因都是其内在微观结构在外部条件（上伏岩土体重力、剪应力、孔隙水压、微生物等）作用下发生变化的外在反映。开展滑带土微结构研究与传统土力学研究方法有很大的不同，首先它是通过对微观机制的研究来解释和模拟滑带土的宏观行为，其次它将土体视为各向异性的含孔隙介质，并十分强调结构的重要性。这种独特的角度和方法对于我们深刻认识滑带土有着极其重要的意义，但现阶段的研究基本还处于起步定性阶段，资料也很缺乏，有必要进一步研究。

4 存在问题及展望

4.1 颗粒组成是滑带土强度研究的重要内容之一，以往的研究主要侧重于细粒土颗粒组成与滑带土强度参数C、φ相关性，第一，忽略了剪切过程中滑带土强度变化的内在机制；第二，不能够解释碎石类滑带土的力学特性。因此以后应加强对碎石类滑带土研究，尤其是土石混合体系中不同粒径颗粒在不同应力条件下的力学行为和运动特征以及不同形状颗粒对滑带土抗剪强度的影响等的研究。

4.2 滑带中的元素地球化学和矿物成分（特别是粘土矿物）特征及变化和滑带力学性质改变存在深层次的联系，它有利于反映滑带形成过程中水-岩（土）相互作用机制、程度；揭示滑带形成的地质地球化学条件；解释滑带土抗剪强度降低的内在机理，是滑带土研究中亟待开拓的研究领域。应加强对滑带中粘土矿物结构和组合特征、不同粘土矿物的含量比、粘土矿物形成转化机制及粘土矿物在水作用下的物理-力学性质等研究。同时注意对K、Na、Ca等活动性元素和具有变化价态的Fe元素研究，寻找他们与滑带土强度的关系，预测滑坡活动特征。

4.3 滑带土的微观结构是滑带土深入研究中有望产生重大突破的研究领域，但目前对微结构的研究还处于定性描述阶段，针对目前的研究现状，笔者认为应主要从以下4个方面对滑带微结构进行深入研究：①加强对不同类型滑带土微观结构形成机制及影响因素研究，并预测滑带微结构在环境改变后（如饱水软化、地震等）可能的变化特征；②通过计算机图形处理技术和CT技术等加强对滑带土微观结构定量研究，找出影响滑带土力学性质的微观结构因子；③建立滑带土在剪应力作用下的微观力学模型，从而提高滑带土强度计算精度；④研究滑带土微观结构变化与宏观滑带土力学物理量间的关系，寻找滑带土微结构与工程特性的直接制约关系。

4.4 水对滑带土的影响在某些方面已取得了大量的研究成果，但由于其内容的复杂性目前对它的认识程度还是较低的，需要进一步研究的问题有量化滑带土中水化学反应的力学效应及其与滑带土宏观力学行为的关系；水溶液成分及性质的变化对滑带土内水土化学反应的影响；滑带土中的渗透场与变形场和应力场的耦合作用；水对滑带土物理作用的力学效应；滑带土的水文地质效应等。

4.5 微生物等微小生命体在地球表层广泛存在，滑带中的微生物研究已有相关报道[5，60]，应从其生命活动过程导致的滑带土机械破坏、新陈代谢分泌物对滑带土微观结构、滑带内水土化学反应作用影响方面进一步研究。

参考文献：

[1]Anson R W W，Hawkins A B.Analysis of a sample containing a shear surface from a recent landsliP，south Cotswolds[J].Geotechnique，1999，49（1）：33-41.

[2]F C Dai，J H Deng，L G Tham， et al. Alarge landslide Zigui County， Three Gorges area[J].Canada Journal of Geotechnical Engineering，2004，41：1233-1240.

[3]AnsonRWW， HawkinsAB.Analysisof a sample containing a shear surface from a recent landslip， South Cotswolds， UK[J].Geotechnique， 1999， 49（1）： 33-41.

[4]M.J.伏斯列夫.饱和粘土抗剪强度的物理分量[C].粘土抗剪强度译文集[M].北京：科学出版社，1965：124-130.

[5]今井秀喜.L构造的分布[J].日本矿业会志，1963，17（14）：111-123.

[6]周永昆.滑带土的力学行为特性试验研究[D].重庆：重庆大学，2010.

[7]李晓，梁收运，郑国东.滑带土的研究进展[J].地球科学进展，2005，25（5）：484-491.

[8]胡瑞林，王珊珊.滑坡滑面（带）的辩识[J].工程地质学报，2010，18（1）：35-40.

[9]朱宝龙，胡厚田，张玉芳等.类软土滑坡滑动带的确定[J].工程地质学报，2006，14（1）：28-34.

[10]龙建辉，李同录，雷晓锋等.黄土滑坡滑带土的物理特性研究[J].岩土工程学报，2007，29（2）：289-293.

[11]胡新丽，唐辉明，严春杰等.核磁共振在滑坡研究中的应用技术[J].岩土力学，2002，23：17-19.

[12]安金珍，陈峰，周平根等.用地电阻率探测和监测滑坡体实验[J].地震学报，2008，30（3）：254-261.

[13]杨宝健.应用GDS高分辨率测深法探测黄土滑坡[J].山西建筑，2004，30（3）：21-22.

[14]胡瑞林，王珊珊.滑坡滑面（带）的辩识[J].工程地质学报，2010，18（1）：35-40.

[15]文宝萍，陈海洋.矿物成分、特征地球化学组分对水在滑带形成中作用的指示意义：以三峡库区大型滑坡为例[J].地学前缘，2007，14（6）：98-106.

[16]李守定，李晓，吴疆等.大型基岩顺层滑坡滑带形成演化过程与模式[J].岩石力学与工程学报，2007，26（12）：2473-2480.

[17]徐则民，黄润秋，唐正光.头寨滑坡的工程地质特征及其发生机制[J].地质论评，2007，53（5）：691-698.

[18]李晓，李守定，陈剑等.地质灾害形成的内外动力耦合作用机制[J].岩石力学与工程学报，2008，27（9）：1792-1806.

[19]项后军，童志怡.倾倒滑移滑带的形成机理和参数选取方法[J].西部探矿工程，2011，2：9-16.

[20]郑国东，徐胜，郎煜华等.日本富山县中田浦滑坡滑带内的黄铁矿[J].地球化学，2006，35（2）：201-210.

[21]Shuzui H.Process of slip surfacedevelopment and formation of slip surface clay in landslide in Tertiary volcanic rocks， Japan[J].Engineering Geology， 2001，61： 199-219.

[22]李晓.滑带土组成特征及成因意义[D].兰州：兰州大学，2008.

[23]江洎洧，项伟，张雪杨.基于CT扫描和仿真试验研究黄土坡滑坡原状滑带土力学参数[J].岩石力学与工程学报，2011，30（5）：1025-1033.

[24]Y.R.Lia，b，B.P.Wen c，A.Aydin d，N.P.Jue Ring shear tests on slip zone soils of three giant landslides in the Three Gorges Project area[J].Engineering Geology，2013（154）：106-115.

[25]Wen BP， AydinA， Duzgoren-AydinNS. Residual strength of slip zones of large landslides in theThreeGorges area， China[J]. EngineeringGeology， 2007， 93： 82-98.

[26]帅常娥，石成，彭鹏.滑带土中粘粒含量及含水量的变化对其强度影响的试验研究[J].勘察科学技术，2012，5：1-5.

[27]苟富民.李家峡滑带土力学特性研究[J].西北水电，1992：1-4.

[28]唐良琴，聂德新，任光明.软弱夹层粘粒含量与抗剪强度参数的关系分析[J].中国地质灾害与防治学报，2003，14（2）：56-60.

[29]徐则民，黄润秋，唐正光等.粘土矿物与斜坡失稳[J].岩石力学与工程学报，2003，24（5）：729-740.

[30]SKEMPTON A W. Residual strength of clays in landslides，folded strata and the laboratory[J]. Geotechnique，1985，35（1）：3-18.

[31]Gillott J E. Clay in engineering geology[M]. Amsterdam：Elsevier， 1987：486.

[32]陈松，徐光黎，陈国金等.三峡库区黄土坡滑坡滑带工程地质特征研究[J].岩土力学，2009，30（10）：3048-3052.

[33]肖荣久.横山滑坡发生机理及形成原因探讨[J].西安地质学院学报，1991，13（1）：53-59.

[34]成国文，李晓，许家美等.重庆涪陵五中滑坡特征及成因分析[J].工程地质学报，2009，17（2）：220-227.

[35]严福章，李晓军.电网工程滑坡滑带的工程地质性质[J].电力建设，2010，31（11）：43-46.

[36]胡瑞林，王思敬，李向全等.21世纪工程地质学生长点：土体微结构力学[J].水文地质工程地质，1999，4：5-8.

[37]周平根，滑坡的地下水作用研究[D].中国科学院地质研究所博士论文，1997.

[38]Wen BP， Duzgoren-AydinNS， AydinA. Geochemical characteristics of the slip zone sofa landslide ingranitic saprolite，Hong Kong：Implications for their development and microenvironments[J]. EnvironmentalGeology， 2004， 47：140-154.

[39]ZhengG D， Lang Y H， Miyahara M， et al. Iron oxideprecipitatein seepage of groundwater from a landslide slip zone[J].Environmental Geology， 2007， 51（8）：1455-1464.

[40]梁祥济，水-岩相互作用和成矿物质来源[M].北京：学苑出版社，1995：88-89.

[41]潘兆橹， 结晶学及矿物学[M].北京：地质出版社，1993：275-276.

[42]徐则民，黄润秋，杨立中.斜坡水-岩化学作用问题[J].岩石力学与工程学报，2004，23（16）：2778-2787.

[43]尹奋平，何玉凤，王荣民等.粘土矿物在污水处理中的应用[J].水处理技术，2005，31（5）：1-5.

[44]任磊夫，粘土矿物与粘土岩[M].北京：地质出版社，1992：78.

[45]宋春青，地质学基础[M].北京：高等教育出版社，2006：103-104.

[46]陈近中，赵其华.水-岩相互作用对滑坡的影响[J].路基工程，2007，2：9-11.

[47]仟彦卿.地下水与地质灾害[J].地下空间，1999，19（4）：303-310.

[48]简文星，殷坤龙，罗冲等.三峡库区万州安乐寺滑坡滑带特征[J].地球科学―中国地质大学学报，2008，33（5）：672-678.

[49]DykeCG，Dobereiner L. Evaluatingthestrength anddeformabi

lityofsandstones[J]. QuarterlyJournalofEngineeringGeology， 1991， 24： 123-134.

[50]HawkinsAB， McConnellBJ. Sensitivity ofsandstonestrength and deformability tochanges inmoisturecontent[J]. Quarterly Journal of Engineering Geology， 1992， 25： 115-130.

[51]陈钢林，周仁德.水对受力岩石变形破坏宏观力学效应的实验研究[J].地球物理学报，1991，34（3）：335-342.

[52]徐则民，黄润秋，范柱国.滑坡灾害孕育―激发过程中的水-岩相互作用[J].自然灾害学报，2005，14（1）：1-9.

[53]黄帮芝，黄远华，陈世礼.膨胀土类滑坡形成条件与成因机制分析[J].资源环境与工程，2006，20（4）：409-412.

[54]肖建伟，肖建新，吴少华.水在滑坡变形过程中所起作用的探讨[J].水文地质工程地质，2006，6：33-36.

[55]李蕊，于孝民，王振涛.川东红层缓倾角地层中降雨引起滑带土饱和对滑坡的稳定性影响[J].土工基础，2012，26（4）：94-96.

[56]WEN B P ，AYDIN A. Mechanism of a rainfall-induced slide-debris flow ：constraints from microstructure of its slip zone[J]. Engineering Geology，2005，78（1/2）：69-88.

[57]宋丙辉，谌文武，吴玮江等.锁儿头滑坡滑带土不同含水率大剪试验研究[J].岩土力学，2012，33（S2）：77-84.

[58]宋雪琳，谢勋，齐剑峰等.云南哀牢山某滑坡滑体与滑带土工程性质试验研究[J].水文地质工程地质，2010，37（4）：77-80.

[59]谭超.地下水对滑坡的力学作用研究[D].成都：成都理工大学，2009.

[60]严春杰，唐辉明，陈洁渝等.三峡库区典型滑坡滑带土微结构和物质组分研究[J].岩土力学，2002，23：23-26.

[61]王洪兴，唐辉明，陈聪.滑带土粘土矿物定向性的x射线衍射及其对滑坡的作用[J].水文地质工程地质，2004：79-81.

[62]严春杰，唐辉明，孙云志.利用扫描电镜和X射线衍射仪对滑坡滑带土的研究[J].地质科技情报，2001，20（4）：89-92.