这篇论文属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是详细学术报告：

秦岭-巴山堆积层滑坡滑带土控制效应研究

一、作者及发表信息

本研究由Jinshui Yang、Xingang Wang（通讯作者）、Sheng Hu、Daozheng Wang、Baoqin Lian、Chen Xue、Kai Liu合作完成。研究团队来自西北大学的两所实验室：陕西省高等教育数字孪生与重大设施灾害防控重点实验室（Xingang Wang）和陕西省地表系统与环境承载力重点实验室（Sheng Hu）。论文发表于《Earth Surface Processes and Landforms》期刊，2025年9月出版，DOI: 10.1002/esp.70134。

二、学术背景

秦岭-巴山地区（Qinling-Bashan Mountains）是我国地质灾害高发区域之一，受构造活动强烈、地形陡峭、降雨丰富及人类工程活动影响，堆积层滑坡频发。例如，2022年甘肃武都滑坡、2015年陕西山阳矿滑坡等均造成重大人员伤亡。此类滑坡多由降雨诱发，而滑带土（sliding zone soil）的力学性质是控制滑坡稳定性的关键因素。

然而，现有研究多关注滑坡的外部诱因（如降雨强度），对滑带土的内在控制机制（如剪切及蠕变特性）研究不足。为此，本研究选取陕西柞水县李家塬滑坡（Libian Landslide）为例，通过现场调查、环剪试验（ring shear test）、三轴蠕变试验（triaxial creep test）及数值模拟，系统分析滑带土对降雨型堆积层滑坡的控制机制，旨在为滑坡预测与防治提供理论依据。

三、研究流程与方法

研究分为四个主要步骤：

1. 现场调查与地质建模

   • 研究对象：李家塬滑坡（坐标109°16′24.286″E, 33°32′31.821″N），坡高40米，长108米，平均坡度37°。滑坡体由第四纪松散沉积物（粉质黏土、碎石土）与下伏强风化泥板岩组成，形成“上覆松散层-下伏软弱基岩”二元结构。
     
   • 采样：从滑带土中获取样本，进行颗粒分布测试，结果显示其粒径以0.25–20 mm为主，级配良好（不均匀系数24.90，曲率系数1.14）。
     

2. 室内力学试验

   • 环剪试验：采用美国GCTS公司SRS-150环剪仪，测试滑带土在不同含水率（12%–20%）和法向应力（50–200 kPa）下的剪切特性。试验发现：
     
     • 含水率增加（12%→20%）使残余强度降低13.93%（149.06 kPa→128.30 kPa）；
       
     • 法向应力增大（50 kPa→200 kPa）导致残余强度降低42.93%（157.66 kPa→89.98 kPa）；
       
     • 滑带土的残余强度参数为黏聚力24.68 kPa、内摩擦角36.52°。
       
   • 三轴蠕变试验：使用改进的FSR-60非饱和土三轴蠕变仪，分析不同含水率和围压下的蠕变行为。结果显示：
     
     • 含水率升高显著加速蠕变变形（如200 kPa围压下，轴向应变从12%含水率的4.2%增至20%含水率的11.9%）；
       
     • 长期强度（long-term strength）低于残余强度（如20%含水率下分别为160 kPa与128.30 kPa）。
       

3. 数值模拟

   • 模型构建：基于GeoStudio软件，选取滑坡最危险剖面（A-A′），建立包含滑体、滑带、滑床的三维模型，共8,632个单元。设置短历时强降雨（24小时，94.9 mm）和长历时弱降雨（20天，累计等效雨量）两种工况。
     
   • 分析模块：
     
     • SEEP/W：模拟渗流场，发现短历时强降雨导致孔隙水压力持续上升（滞后排水效应），而长历时降雨呈现“上升-下降-稳定”趋势；
       
     • SIGMA/W：计算位移场，滑坡中部位移最大（强降雨工况下位移增量更显著）；
       
     • SLOPE/W：采用Morgenstern-Price法分析稳定性系数，强降雨使安全系数降低10.21%（弱降雨降低9.85%）。
       

4. 机理分析
   综合试验与模拟结果，提出滑坡演化的三阶段模型：

   • 早期孕育阶段：降雨持续入渗，滑带土强度衰减，坡体产生微裂缝；
     
   • 加速变形阶段：裂隙贯通，孔隙水压力骤增，剪切变形加剧；
     
   • 失稳破坏阶段：滑带整体贯通，坡体以蠕滑-滑移（creep-slide）模式破坏。
     

四、主要结果与逻辑链条

1. 滑带土力学特性：含水率增加通过降低基质吸力（matrix suction）和颗粒胶结作用削弱抗剪强度；法向应力通过摩擦效应主导残余强度（线性正相关）。
   
2. 降雨影响差异：强降雨的短时高渗透率导致孔隙水压力快速累积，对稳定性破坏更强（安全系数降幅更大）。数值模拟结果与野外调查的裂缝发育、位移特征一致。
   
3. 破坏模式：滑带土的剪切与蠕变行为共同控制滑坡的渐进式破坏，表现为蠕滑-滑移复合机制。
   

五、研究结论与价值

1. 科学价值：
   
   • 揭示了滑带土的含水率与应力条件对其力学特性的定量影响；
     
   • 阐明了降雨型堆积层滑坡的“渗流-变形-失稳”耦合机制。
     
2. 应用价值：为秦岭-巴山地区的滑坡预警提供了参数依据（如长期强度阈值），并验证了数值模拟在滑坡稳定性分析中的适用性。
   

六、研究亮点

1. 方法创新：首次结合环剪试验与三轴蠕变试验量化滑带土的残余强度和长期强度差异；
   
2. 发现创新：明确强降雨比弱降雨对滑坡稳定性影响更显著（10.21% vs 9.85%）；
   
3. 理论整合：提出“三阶段”滑坡演化模型，突出滑带土控滑作用。
   

七、其他要点

• 滑带土的微观结构分析显示：含水率升高导致剪切面液化（liquefaction），细颗粒在剪切带富集（图13）；
  
• 研究受国家重点研发计划（2023YFC3008401）和陕西省自然科学基金（2024JC-ZDXM-19）支持。
  

该研究通过多尺度方法揭示了滑带土在滑坡演化中的核心作用，弥补了传统研究对外因过度关注的不足，为区域性地质灾害防治提供了新思路。