.640. 工程科学学报，第40卷，第5期 1,2,and 5m were set to study the effect of water head on shear strength with loading rates of 0.1 mmmin.The stress-strain curve shows obvious strain hardening under seepage shear.Loading rate slightly affects the stress-strain relationship of loess during the seep- age shear.In contrast,an increasing water head rapidly decreases the shear stress of loess.The cohesion of loess decreases by 5.24%-63.35%due to seepage shear.Further,the strength correction formula for a loess under the seepage shear condition is ob- tained by fitting the existing strength index.Fitting performance is evaluated following the fitting process.An empirical equation could be used in geotechnical engineering when seepage shear is considered. KEY WORDS saturated loess;triaxial test;seepage shear;strain hardening;landslide 黄土高原区的黄土塬上，由于种植农作物及绿 渗流规律，且基于渗流规律进行了渗流的定量分析 化等需要，大量的引水灌溉工程在黄土塬边缘持续 但在渗流中，黄土的应力变化未考虑.随着黄土中 进行.由此在黄土塬边缘诱发了大量的黄土滑坡， 入渗量的增加，黄土滑坡坡体自重也在持续增加，加 国内比较典型的区域包括甘肃永靖黑方台滑坡群以 之黄土塬边缘坡度较陡，而由此产生的下滑力增量 及陕西泾阳南塬黄土滑坡群.两处滑坡群主要由灌 对于滑坡失稳发挥着重要作用. 溉诱发，灌溉后黄土中渗流劣化降低黄土强度.目 目前，黄土力学性质方面的研究也较为丰富. 前对于黄土渗流方面已有学者进行了研究.张爱军 孙萍等[0]利用三轴试验和单轴拉伸试验对不同 等[]基于三向渗流对宝鸡簸箕山老滑坡滑坡体中 裂隙倾角黄土试样进行试验，裂隙性黄土的拉应力 的渗流进行数值模拟分析，发现滑坡体中合理设置 应变关系是应变硬化型.三轴压缩低围压下以应变 排水洞可有效降低孔隙水压力，渗流场变化对滑坡 软化为主，高围压下以应变硬化为主.三轴试验亦 的稳定性影响显著.数值计算需要以现场调查资料 是研究黄土各项异性的方法之一，研究发现黄土强 为基础，孙萍萍等[2利用Visual Modflow和FLAC3D 度在各向异性方面差别较大，黏聚力方面差异性显 对黑方台灌溉区潜水渗流场进行模拟分析后，获得 著，且围压增加导致黄土变形由脆性向塑性转 渗流场演化与滑坡稳定性之间的对应关系.此外， 变[2】.段钊等1]基于三轴剪切试验研究了泾阳南 渗流场变化会引起滑坡体中土体力学性质发生变 塬多序次滑坡特征，发现滑坡形成是在排水条件下 化，水-力演化过程对灌溉诱发滑坡会有显著影 孔压激增导致不完全排水的力学机制下完成.CT 响)，且渗流场中水力梯度会对滑坡稳定性产生较 技术与三轴试验结合后可对黄土的剪切损伤演化过 大影响.渗流影响程度需通过定量化指标评价，王 程进行研究，围压增大会导致应力应变关系曲线由 铁行等4]对黄土节理中二维稳态流流量方程进行 弱软化向弱硬化转变[4].黄土的蠕变特性方面，相 研究，基于实例分析验证了方程的可行性.利用有 同试验条件下，重塑黄土的蠕变特性较原状黄土明 限元算法可以对水库水位波动下崩滑体的变形及稳 显5].三轴试验中，速度效应对于黄土力学性质的 定性进行分析，研究发现库水位变化对于浅层滑坡 影响也不容忽视，邓亚虹等[1]研究了不同加载速率 影响较大].数值计算之外，物理模型试验也是定 条件下原状黄土的变形特性与强度，发现高加载速 量化研究黄土渗流的重要手段之一，Wu等6)利用 率和低围压均有利于应变软化现象的产生，且加载 室内物理模型和三维激光扫描仪对降雨诱发黄土滑 速率对于黄土的抗剪强度参数也有影响. 坡进行模拟分析，降雨引起黄土湿润锋变化可导致 黄土力学性质研究中，未对有渗流存在条件下 坡脚局部失稳，逐渐形成滑坡.室内物理模型可实 的剪切进行研究.自然界中，由于灌溉和降雨发生 时再现黄土中水分变化规律，张常亮等]通过土壤 后会在黄土中引起渗透过程，渗透作用进行时部分 水分计对黄土中降水入渗进行监测分析，连续一年 区域的黄土总会发生剪切破坏.渗透和剪切同时存 的监测结果表明降水对于黄土层中2.0m范围内土 在的情况下，即渗流场与应力场耦合作用下，土体力 壤的含水量影响较大.黄土中的渗流容易引起潜蚀 学特性变化的研究较少.水的入渗会引起强度降 破坏，研究发现黄土中渗流场变化引起的黄土结构 低[7-]，岩土工程中，渗透剪切过程在岩石力学中 性参数变化是导致黄土发生潜蚀破坏的重要原 研究较多[9-2]，土体在渗透和剪切综合作用下的物 因】.除结构性参数变化引起潜蚀破坏外，在三轴 理力学特性较为复杂，为研究大坝防渗层的渗透特 试验对黄土长期渗透特性研究中发现，黄土渗透系 性，部分学者对黏土在剪应力下的渗透性进行研究， 数及孔隙比变化也是引起黄土劣化的关键诱因]. 雷红军等[2]基于改进的渗透三轴仪进行了黏土剪 以上对黄土渗流的研究中，主要研究了黄土中 切中的渗透系数测试试验，发现随着剪切过程持续工程科学学报,第 40 卷,第 5 期 1, 2, and 5 m were set to study the effect of water head on shear strength with loading rates of 0郾 1 mm·min - 1 . The stress鄄鄄strain curve shows obvious strain hardening under seepage shear. Loading rate slightly affects the stress鄄鄄strain relationship of loess during the seep鄄 age shear. In contrast, an increasing water head rapidly decreases the shear stress of loess. The cohesion of loess decreases by 5郾 24% 鄄鄄63郾 35% due to seepage shear. Further, the strength correction formula for a loess under the seepage shear condition is ob鄄 tained by fitting the existing strength index. Fitting performance is evaluated following the fitting process. An empirical equation could be used in geotechnical engineering when seepage shear is considered. KEY WORDS saturated loess; triaxial test; seepage shear; strain hardening; landslide 黄土高原区的黄土塬上,由于种植农作物及绿 化等需要,大量的引水灌溉工程在黄土塬边缘持续 进行. 由此在黄土塬边缘诱发了大量的黄土滑坡, 国内比较典型的区域包括甘肃永靖黑方台滑坡群以 及陕西泾阳南塬黄土滑坡群. 两处滑坡群主要由灌 溉诱发,灌溉后黄土中渗流劣化降低黄土强度. 目 前对于黄土渗流方面已有学者进行了研究. 张爱军 等[1]基于三向渗流对宝鸡簸箕山老滑坡滑坡体中 的渗流进行数值模拟分析,发现滑坡体中合理设置 排水洞可有效降低孔隙水压力,渗流场变化对滑坡 的稳定性影响显著. 数值计算需要以现场调查资料 为基础,孙萍萍等[2]利用 Visual Modflow 和 FLAC3D 对黑方台灌溉区潜水渗流场进行模拟分析后,获得 渗流场演化与滑坡稳定性之间的对应关系. 此外, 渗流场变化会引起滑坡体中土体力学性质发生变 化,水鄄鄄 力演化过程对灌溉诱发滑坡会有显著影 响[3] ,且渗流场中水力梯度会对滑坡稳定性产生较 大影响. 渗流影响程度需通过定量化指标评价,王 铁行等[4]对黄土节理中二维稳态流流量方程进行 研究,基于实例分析验证了方程的可行性. 利用有 限元算法可以对水库水位波动下崩滑体的变形及稳 定性进行分析,研究发现库水位变化对于浅层滑坡 影响较大[5] . 数值计算之外,物理模型试验也是定 量化研究黄土渗流的重要手段之一,Wu 等[6] 利用 室内物理模型和三维激光扫描仪对降雨诱发黄土滑 坡进行模拟分析,降雨引起黄土湿润锋变化可导致 坡脚局部失稳,逐渐形成滑坡. 室内物理模型可实 时再现黄土中水分变化规律,张常亮等[7] 通过土壤 水分计对黄土中降水入渗进行监测分析,连续一年 的监测结果表明降水对于黄土层中 2郾 0 m 范围内土 壤的含水量影响较大. 黄土中的渗流容易引起潜蚀 破坏,研究发现黄土中渗流场变化引起的黄土结构 性参数变化是导致黄土发生潜蚀破坏的重要原 因[8] . 除结构性参数变化引起潜蚀破坏外,在三轴 试验对黄土长期渗透特性研究中发现,黄土渗透系 数及孔隙比变化也是引起黄土劣化的关键诱因[9] . 以上对黄土渗流的研究中,主要研究了黄土中 渗流规律,且基于渗流规律进行了渗流的定量分析. 但在渗流中,黄土的应力变化未考虑. 随着黄土中 入渗量的增加,黄土滑坡坡体自重也在持续增加,加 之黄土塬边缘坡度较陡,而由此产生的下滑力增量 对于滑坡失稳发挥着重要作用. 目前,黄土力学性质方面的研究也较为丰富. 孙萍等[10鄄鄄11]利用三轴试验和单轴拉伸试验对不同 裂隙倾角黄土试样进行试验,裂隙性黄土的拉应力 应变关系是应变硬化型. 三轴压缩低围压下以应变 软化为主,高围压下以应变硬化为主. 三轴试验亦 是研究黄土各项异性的方法之一,研究发现黄土强 度在各向异性方面差别较大,黏聚力方面差异性显 著,且围压增加导致黄土变形由脆性向塑性转 变[12] . 段钊等[13]基于三轴剪切试验研究了泾阳南 塬多序次滑坡特征,发现滑坡形成是在排水条件下 孔压激增导致不完全排水的力学机制下完成. CT 技术与三轴试验结合后可对黄土的剪切损伤演化过 程进行研究,围压增大会导致应力应变关系曲线由 弱软化向弱硬化转变[14] . 黄土的蠕变特性方面,相 同试验条件下,重塑黄土的蠕变特性较原状黄土明 显[15] . 三轴试验中,速度效应对于黄土力学性质的 影响也不容忽视,邓亚虹等[16]研究了不同加载速率 条件下原状黄土的变形特性与强度,发现高加载速 率和低围压均有利于应变软化现象的产生,且加载 速率对于黄土的抗剪强度参数也有影响. 黄土力学性质研究中,未对有渗流存在条件下 的剪切进行研究. 自然界中,由于灌溉和降雨发生 后会在黄土中引起渗透过程,渗透作用进行时部分 区域的黄土总会发生剪切破坏. 渗透和剪切同时存 在的情况下,即渗流场与应力场耦合作用下,土体力 学特性变化的研究较少. 水的入渗会引起强度降 低[17鄄鄄18] ,岩土工程中,渗透剪切过程在岩石力学中 研究较多[19鄄鄄22] ,土体在渗透和剪切综合作用下的物 理力学特性较为复杂,为研究大坝防渗层的渗透特 性,部分学者对黏土在剪应力下的渗透性进行研究, 雷红军等[23]基于改进的渗透三轴仪进行了黏土剪 切中的渗透系数测试试验,发现随着剪切过程持续 ·640·