在我国西部地区广泛分布着缓倾角的侏罗系,白垩系,三叠系等地层,在长期内外地质营力作用下发育成为缓倾角软硬互层型滑坡。此类滑坡具有隐蔽性强、识别难度大、成机理复杂、预警预报难度大等特点。鉴于此,结合导师“973项目-西部山区大型滑坡地质结构特征及成灾模式研究”课题,以大量缓倾外软硬互层型滑坡典型案例为基础,结合实地详细调查,在深化认识其工程地质条件的基础上,详细归纳分析了缓倾外软硬互层型滑坡的基本特征、形成条件和影响因素,以此建立该类滑坡形成机制概念模型,并以概念模型为基础对缓倾外软硬互层型滑坡地下水压力分布规律和变形破坏模式进行物理模拟试验研究,对影响因子敏感性进行数值计算研究,最后提出该类滑坡的识别方法。本文研究成果将对此类滑坡的判断识别、预警预报、防护治理提供一定的理论支撑。论文主要研究内容和研究成果如下:1、缓倾外软硬互层型滑坡地质原型主要特征:缓倾外软硬互层型斜坡主要发育在低山-丘陵区缓倾角侏罗系、白垩系和三叠系的软硬互层地层中;岩层倾角小于15°;平均纵长660米,坡体主要呈宽/长约1.4的长条形;斜坡中部平缓约10°,坡脚和后缘坡度达30°~40°,平均厚度25米;坡体主要发育有两组近正交直立节理面,一组近垂直滑坡方向,一组近平行于滑坡方向;斜坡地层以软硬互层岩性组合为主,软硬岩层岩性差异明显,存在相对隔水-透水水文地质结构特征。2、基于现场调查及资料分析,总结出缓倾外软硬互层型滑坡主要变形破坏特征:后缘形成长大深切拉张拉陷槽;滑坡以单级或多级滑动为主,滑体完整性较好;坡体中前部挤压形成隆起鼓丘;拉槽和坡体中前部边界处形成小型崩滑带。缓倾外软硬互层的不利岩性组合是滑坡发育的地质基础。后缘深切裂隙,相对透水-隔水水文地质结构是滑坡发育的主要内在因素。强降雨作用是滑坡形成的诱发因素,其中由强降雨作用引起的作用在滑体上的静水压力和扬压力是该类滑坡失稳的重要机制。缓倾外软硬互层型滑坡形成演化可分为:河谷下切表生改造阶段,裂隙扩展-时效变形阶段,强降雨诱发斜坡整体失稳破坏阶段。建立以上述地质原型特征,变形破坏特征,诱发因素,演化规律为基础的缓倾外软硬互层型滑坡概念模型。3、强降雨引起坡体内水压力分布特征的研究尚存在不同认识,由水压力起主控作用的缓倾外软硬互层型滑坡启动临界判据公式还存在不完备之处。所以,以相似原理为基础,以垮梁子滑坡为地质原型搭建1:200的试验模型。通过筛分试验和渗透试验完成对透水层渗透材料的选取与设定。采用中等透水-强透水-极强透水三个渗透级别模拟缓倾外软硬互层斜坡中透水层中普遍存在的砂岩体-砂泥岩体的渗透级数。以后缘注水方式模拟强降雨条件下坡脚堵水坡体内地下水压力分布规律,变形破坏规律及其失稳机制。通过物理模拟试验得出以下主要结论:(1)透水层渗透速率与其渗透性呈线性正比关系,透水层在后缘高水头压力作用下渗透性从中等透水-强透水-极强透水增大,地下水渗透速率从1mm/s-5mm/s-39mm/s线性增加,在相同降雨条件下透水层渗透系数越大,地下水活动越快;透水层渗透性的大小也影响坡体内地下水分布曲线斜率:地下水分布曲线平均斜率与渗透性大小呈线性负相关,随着透水层渗透性从中等透水-极强透水增大,水压力分布曲线平均斜率k值由0.4525、0.31、0.14276、0.073呈线性递减规律变化,即渗透性越大地下水分布曲线平均斜率越小。(2)模拟强降雨条件下缓倾外软硬互层型斜坡坡脚堵水后坡体地下水分布规律。得到透水层不同渗透性条件下作用在隔水顶面的承压水分布规律:当透水层渗透级别弱于中等透水,坡体内承压水的分布规律为三角形-梯形-矩形模式;当透水层渗透级别介于中等透水-强透水间,坡体内地下水分布规律是小三角形-大三角形-矩形模式;当坡体透水层渗透级别强于强透水,坡体内承压水基本上以与后缘等高水头的矩形分布。另外,斜坡体透水层渗透级别也决定了坡体内承压水作用部位先后顺序:当透水性能强于强透水时,承压水首先作用在坡脚,再随坡体后缘裂隙水位上升而逐渐向坡体中后部发展;当透水性能弱于强透水时,承压水首先作用在坡体后部,再随后缘水位抬升而逐渐向前缘发展。(3)通过改变透水层渗透性的反复试验可知坡体的变形破坏方式与坡体透水层渗透性能关系不大,与坡体内承压水分布范围与大小关系紧密。整体上都遵循坡体内承压水分布范围越大,承压水头越高,坡体内蓄能越大,坡体变形破坏越严重的变形破坏规律。基本上呈前缘隆起阶段-牵引后退式裂隙发育阶段-滑移-拉裂趋势形成阶三个发育阶段。(4)在概化分析坡体承压水的分布方式的基础上,对滑坡临近滑动状态不同的承压水作用大小和启动判据公式做了分类研究。相对于传统公式及修正公式,本文引入了水力坡降参数i对公式进行修正,该参数决定了坡体内地下水分布曲线的斜率大小,从而可以准确的表示扬压力大小。4、通过对缓倾外软硬互层型滑坡单一因素敏感性数值计算研究得出:坡体岩土体物理因子对坡体稳定性影响的主次关系依次为:软弱夹层内摩擦角、软弱夹层粘聚力、滑体容重、滑体渗透性;坡体结构条件对缓倾外软硬互层型斜坡稳定岩层倾角起主要作用,软硬岩互层数对坡体稳定性几乎无影响;坡体稳定性对由强降雨引起的后缘水头高度响应较大。单一因素影响下,只有软弱夹层内摩擦角极小,岩层倾角大于软弱夹层内摩擦角,后缘裂隙完全充水条件下坡体稳定性可能降低到1.0以下。5、通过对影响缓倾外软硬互层型滑坡稳定性的岩土体物理因子,坡体结构因素和外界条件三类影响因子的正交试验综合分析,得出缓倾外软硬互层型滑坡影响因子的敏感大小,总结出影响缓倾外软硬互层型滑坡失稳的主次因素。在岩层倾角小于软弱夹层内摩擦角情况下影响坡体稳定性的主次关系依次为:软弱夹层内摩擦角、岩层倾角、降雨强度或后缘水头高度、软弱夹层粘聚力、滑体渗透系数;岩层倾角大于软弱夹层内摩擦角情况下:岩层倾角、软弱夹层内摩擦角、强降雨或后缘水头高度、软弱夹层粘聚力、滑体渗透系数。6、缓倾外软硬互层型滑坡从发育到失稳是一个漫长的复杂的过程,是在各种因素、各种条件共同作用下发生的。从正交结果来看,强降雨作用下后缘水头升高,若不能使坡体物理性质弱化是不可能使坡体失稳的,即坡体岩土体性质是缓倾外软硬互层型斜坡失稳的内在因素;另外,经长时间作用,岩土体弱化后,若没有外界降雨条件形成水压力,改变渗流场,坡体也不会失稳,即降雨条件是坡体失稳的外在因素。缓倾外软硬互层型滑坡是在内外因素共同作用下变形失稳的。7、在缓倾外软硬互层型滑坡地质原型,破坏特征,演化规律和形成机制的基础上总结归纳出该类滑坡的识别标志。总结出以缓斜单面山地貌标识,坡体前缘河道变窄向外凸出,植被高低界限或疏密界限呈圈椅状,斜坡后缘出现拉槽或长条形汇水洼地等为主的遥感识别标志;归纳出以侵蚀,剥蚀的低山和深丘地貌的缓斜凸型单面山地貌标志,缓倾角白垩系、侏罗系、三叠系软硬互层地层标识,典型深切裂隙、汇水洼地斜坡结构等地面识别标识。