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原创 本刊编辑部 岩土学术CJGE 2024-01-15 16:50 江苏

1920年宁夏海原M_S8.5级地震在位于Ⅹ度区的固原市原州区西北约14 km处的石碑塬地区，触发了坡度为2°～5°的缓斜坡浅层大规模液化滑移，沿滑移区走向形成了长约6 km，宽1.2～1.8 km，面积达9 km² 的大规模液化滑移，造成了极其严重的震害。地震液化造成的黄土地层低角度滑移是一种比较罕见的震害现象，滑移区整体延展表现蛇曲形和斜列形。本次地震造成的黄土地层低角度滑移与黄土梁、峁、丘陵地区发生的高角度黄土滑坡在地貌形态和形成机制方面有所不同，液化滑移形成了典型的峰谷相间的波浪起伏状地貌而被众多的学者所关注。

白铭学等^[1]通过对石碑塬黄土地层液化滑移区现场考察和室内试验分析后认为，地震时位于第一古土壤层下的含砂层段液化，强大的孔隙水压力使液化层和上覆古土壤层及黄土层受到上涌推挤形成了大范围的黄土滑移。王兰民^[2-3]基于现场大型探槽和钻孔勘探、室内动三轴试验、现场剪切波速测试、SPT测试、土体微结构测试和数值模拟分析，系统研究了石碑塬大规模地层液化滑移的滑动条件、运动学及动力学特征，反演计算了触发该液化滑移的临界峰值加速度，论述了黄土地层大规模地震液化滑移的机制，构建了滑距和致灾范围预测模型；提出了液化滑移灾害的概率风险评估方法，给出了不同超越概率下黄土地层大规模地震液化灾害风险区划图。另外，相关学者基于室内动三轴试验^[4-6]、剪切波速测试^[7]、环剪试验^[8]、水槽模型试验^[9]、数值模拟^[10]等方法，研究了石碑塬黄土层的液化势与液化机制，涉及“剪切稀化”、“孔压增长影响，黄土解体、斜抛、粉尘化过程^[11]”、“低稳态强度下的侧向流滑^[8]”等认识。

上述研究判定了石碑塬不同地层液化的可能性，判断了可液化土层的位置，推断了可能造成石碑塬大规模地层滑移的机制，但对于石碑塬滑移机制仍存在不同认识。本文在总结参考前人研究成果的基础上，通过振动台物理模型试验重现该地层液化滑移，旨在再现本次滑坡的物理力学过程；模拟地层在地震作用下坡体的动力响应、斜坡体失稳后的流滑运移；研究波浪型峰谷地貌的峰、谷形成机制，并基于振动台试验加速度和孔隙水压力的数据提出低角度黄土地层大规模滑移机制。研究结果可为此类滑坡的研究认知与防治提供参考，为此类灾害的风险防控提供依据。

结  论

（1）通过振动台模型试验重现了1920海原8.5级地震在宁夏石碑塬造成大规模黄土地层低角度滑移的物理过程。

（2）通过模型试验对石碑塬低角度黄土地层液化滑移的动力学机制进行了研究，将石碑塬液化滑移机制总结为液化启动、抛射加速、流滑堆积等三个阶段。

（3）通过模型试验分析，得出液化启动是大规模滑移的触发机制；高烈度的地震加速是液化滑移高速远程的驱动机制；液化流滑及不同层位土体滑移的速度差及拉张、推挤、阻挡、堆积作用是形成峰谷相间波浪起伏状地貌的运动学机制。

（4）低角度黄土斜坡在地震液化初期及较小地震动作用不会产生液化滑移，但会出现局部液化沉降及软化，造成地基承载力下降。但在高烈度地震作用下液化土体会出现高速和远距离的液化流滑。表现出高致灾性和高破坏性，因此，应对该类地震灾害给予足够的认识和重视，从灾害的形成机理中寻求防范和治理措施。