摘要
黄土高原地质环境脆弱、地表侵蚀剧烈、水土流失严重，是我国崩塌滑坡地质灾害的重点防治区。随着宜居黄河等战略的推进，黄土高原的地表过程成为工程地质领域中重点的研究方向。近年来，地质体的侵蚀效果和地貌演化被认为与应力状态存在紧密联系，深化黄土高原地表过程科学认知，推进当地水土保持工作，需要明确黄土-古土壤斜坡地层的应力状态。 静止土压力系数（K0）是表征土体应力状态的重要指标，目前确定K0值常规方法是依据规范建议，将同一地层的土体按类别指定为1个相同的值。但斜坡内部的土体缺少临空面外侧的支撑，导致不同的空间位置处K0值存在差异。因此，本研究旨在对黄土-古土壤斜坡地层K0值的空间分布特征进行精确获取，解译黄土-古土壤斜坡地层K0值呈现空间分布差异性特征的具体原因，并从力学角度探讨应力状态与地貌演化机制的内在联系。 本研究以山西省吕梁市临县为研究区，选定吕梁山区中典型的黄土-古土壤斜坡地层作为试验场地。采用KSB方法对试验场地进行原位水平应力测试，结合由探井原状样品计算得到的垂直应力，获取黄土-古土壤斜坡地层K0值分布特征，并借助静力触探试验对K0分布特征进行验证。试验结果表明：在黄土-古土壤斜坡地层中，随海拔高度的降低，K0值在纵向上呈现先快后慢的减小趋势；在相同海拔高度处，随着土体与斜坡临空面之间距离的减小，K0值在水平向上不断增大。 基于室内试验，获取了K0值影响因素的各项指标在黄土-古土壤斜坡地层内的分布特征，通过各项指标与K0值在空间位置上的对应关系进行耦合分析，讨论各种影响因素对K0值的作用效果及权重，进一步解译黄土-古土壤斜坡地层总K0值呈现以上空间分布特征的具体原因。首先，侵蚀剥蚀使黄土-古土壤斜坡地层内部土体呈现不同程度的超固结状态，超固结程度随海拔高度降低而减小。在残余应力的作用下，超固结程度高的地层相比于超固结程度低的地层K0值更大。同时，水对土体的软化作用使黄土-古土壤斜坡地层内含水率高的地层相比于含水率低的地层K0值更大。 黄土-古土壤斜坡地层内的应力状态是斜坡地貌演化的证据，在原位水平应力越小的位置，被移除的覆盖层厚度越大，剥蚀效果越为严重。在外营力地质作用和内营力地质作用的协同影响下，黄土-古土壤斜坡地形剖面将按应力状态的分布被侵蚀作用塑造为新的形态。
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