受人类工程活动的影响,我国黄土高原地区的甘肃省黑方台与陕西省泾阳南塬发生了大量的静态液化型黄土滑坡。此类滑坡是由于坡体底部饱水,在静态压力下超孔隙水压力激增,土体内部有效应力大幅度降低或丧失所引起的,滑坡体物质颗粒松散,滑坡启动具有突发性,失稳破坏后滑坡移动速度快且滑距远,对当地社会经济发展造成了巨大的威胁。数据统计,黑方台地区静态液化型滑坡占总滑坡数的29%,泾阳南塬地区流滑型滑坡占总滑坡数的42%,故研究黄土的静态液化特征及其影响因素对该类滑坡的防控具重要的科学指导意义。本文以我国黄土高原地区的砂质黄土带陕西北部神木(SM)、粉质黄土带甘肃黑方台(HFT)及黏质黄土带陕西中部泾阳南塬(JY)的黄土为试样,基于野外调查及对试样的基本物理力学参数、矿物成分及微观结构的测试,首先通过三轴ICU试验研究了三个研究区原状黄土液化能力的差异性(宏观差异);其次通过对比原状样和重塑样试验结果研究了结构因素对黄土液化能力的影响,通过对同一区域重塑试样进行不同围压的三轴试验研究了天然孔隙比对黄土液化能力的影响,通过配比不同砂粒含量的重塑样研究了颗粒级配对黄土液化能力的影响(微观影响因素);然后基于以上系列试样结果归纳提出判别黄土静态液化特性的修正状态参数;最后通过对液化前后试样的电镜扫描分析了黄土静态液化前后的微观结构变化。主要得到以下结论:(1)我国不同地区黄土的基本物理参数与矿物成分存在较大的差异。黏质黄土由于黏土矿物成分较高,骨架排列较为紧密,骨架形态多以微细黏粒胶结而成的颗粒集合体为主,胶结作用强;砂质黄土由于砂粒含量较高,土颗粒之间的黏土矿物较少,胶结作用弱,骨架形态多以单个颗粒为主;粉质黄土颗粒之间的胶结作用处于前两者之间,骨架形态同时存在单个粒状颗粒与颗粒胶结集合体两种类型。(2)与原状黄土相比,重塑黄土的颗粒磨圆度较好,颗粒粒径与孔隙比分布较为均匀,在制作过程中受人工扰动,其黏土矿物受到破坏导致含量相对较少,土颗粒间的胶结程度也较弱;而重塑土之间随着砂粒含量的增多,黄土物质组成逐渐以大颗粒为主,形态分明且大颗粒粒径分布较均匀,导致孔隙分布不均,颗粒之间的胶结物含量减少,土体的骨架形态以单个粒状颗粒组成为主。(3)不同区域原状黄土在不排水剪试验中其力学行为存在着较大的差异,在q-p’平面中各区域原状黄土临界状态线(CSL)的斜率M不同,且在e-Inp平面中,各区域原状黄土CSL位置与形态存在较大的差异,说明不同区域原状黄土“潜在液化区”与“无流动液化区”范围不同,黑方台地区(HFT)的CSL呈现出非线性的特征。(4)结构对黄土静态液化能力有着重要的影响。在q-p’平面与e-Inp平面中,原状黄土与重塑黄土的不稳定线(IL)与临界状态线(CSL)均为两条不同的线段,两种土体在q-p’平面的“不稳定区”与e-Inp平面的“潜在液化区”均存在差异;初始孔隙比相似时,相同围压下原状与重塑黄土的液化特性存在较大差异,在小于100kPa的低应力条件下重塑黄土液化能力大于原状黄土,随着平均主应力的增大,整体呈现出原状黄土液化能力大于重塑黄土的特点。(5)相同研究区的黄土在不同围压下的修正状态参数ψ_m存在较大的差异,因此可知黄土在斜坡体中天然孔隙比不同(即所处深度不同),会导致其液化的能力存在较大的差异。(6)颗粒级配对黄土的静态液化有着重要的影响。天然级配下,黑方台地区(HFT)黄土的整体液化能力最强,神木地区(SM)基本无液化流动能力;相似初始孔隙比条件下,不同颗粒级配黄土的液化特性存在差异,且液化能力与砂粒含量是非线性关系;通过改变神木砂质黄土砂粒含量的人工配置黄土中,与黑方台天然级配最为接近的土样整体液化能力最强,说明黑方台地区(HFT)静态液化型滑坡发育的原因除了大面积的黄河水漫灌导致黄土层底部饱水这一触发因素,最主要的是该地区黄土拥有更易于产生静态液化的颗粒级配。(7)根据所有数据与土体在各平面空间上的线性特征,作者通过修正状态参数值ψ_m将黄土的静态液化特性分为以下三类:ψ_m>0.035:液化或流态失稳(flow instability);-0.005≤ψ_m≤0.035:临时或有限液化(limited or temporary flow instability);ψ_m<-0.005:无流动行为(nonflow behaviour)。其中“”表示三轴试验剪切阶段开始时的修正状态参数值,并以此为判断黄土静态液化能力的标准,该标准的合理性已通过多组不同性质的黄土验证。(8)液化使黄土的微结构产生了明显的改变。液化后土颗粒产生明显的破碎,碎屑颗粒增多,骨架排列更为紧密,孔隙度减少;黄土液化后面积小于100um~2的细颗粒含量大幅度增加,与此同时粗颗粒含量明显减小。通过颗粒几何参数的对比分析可知,液化后土体的颗粒形状发生明显的改变,碎屑颗粒表面棱角差异性变大,颗粒的分选性变差,形态复杂程度增加。