Run-out hazard assessment and drainage anti-sliding pile control of a rainfall-induced loess landslide
本研究表明，排水防滑桩（DASP）通过结合机械抗力与孔隙水压力降低，以防止大规模源头形成并大幅减少流失体积，在缓解降雨诱发的黄土滑坡灾害方面显著优于传统桩基。
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在中国西北干旱的地区，一片被称为黄土的广袤黄色高原横跨着大地。这种土壤非常独特：它疏松且布满了微小的孔隙，这使得它在干燥时具有惊人的强度，但在潮湿时却变得极其脆弱。当水分渗入这种土壤时，土壤会突然坍塌、软化并失去凝聚力。几十年来，黑河台地区的农民一直灌溉农田，抬高了这一脆弱高原内的地下水位。当暴雨来袭时，水分会深入地下，使稳定的土地变成一种湿滑、沉重的质量，从而脱离山坡并向山下奔流。危险不仅在于土地的移动，还在于它可能移动得足够远，冲入河流，阻塞水道并威胁村庄。了解水是如何触发这种运动的，并找到在灾难发生前阻止它的方法，是该地区工程师和地质学家面临的一项关键挑战。
研究人员最近将注意力转向了该地区一个被称为焦家丫 13 号坡的特定坡面，以了解滑坡究竟是如何发生的以及如何预防。他们首先通过模拟如果该坡面完全处于自然状态下会发生什么。利用一个旨在追踪松散土壤流动的计算机模型，他们计算出，如果大片山体发生失效，大约会有 12 万立方米的湿润土壤脱落。这块巨大的土块不仅会滑动一小段距离，还会向下坡冲刺 500 多米，穿过底部的平坦地面，直接涌入相邻的河道。模拟显示，如果不进行干预，滑坡将会迅速且具有破坏性，足以进入河流并造成严重的干扰。
在确定了潜在灾害的严重程度后，团队研究了两种不同的稳定山坡的方法。第一种方法涉及安装传统的抗滑桩。这些是深埋入地下的厚实、刚性的混凝土柱，充当物理墙，从机械角度阻挡土壤滑过它们。第二种方法使用了一种更先进的设计，称为排水抗滑桩。这些桩的外观与前者相似，但内部是中空的，侧面有开口，允许被困在土壤中的水通过桩体流出。研究人员想要观察，仅仅是挡住土壤是否足够，还是他们还需要主动移除削弱地面的水分。
为了测试这些想法，团队建立了一个详细的坡面数字模型，其中包括土壤层、水分进入的裂缝，以及暴雨期间和暴雨后不断变化的地下水位。他们模拟了一个 48 小时的过程，包括两天的强降雨以及随后两天水分缓慢渗入地下的过程。当他们对未处理的坡面进行模拟时，随着水分的渗入，山坡的安全性降至临界水平，证实了极高的失效风险。当他们加入常规抗滑桩时，山坡变得稍微稳定了一些，但安全余量仍然很低。刚性桩阻挡了主要的滑动路径，但它们无法阻止土壤内部水压的积聚。结果是，地面依然脆弱，失效的风险并未消失。
当他们应用排水抗滑桩时，结果大不相同。通过让水分通过桩体排出，土壤内部的压力下降了，地面也恢复了强度。在这种情况下，整个坡面的安全性得到了显著提升，上升到了表明山坡稳定且安全的水准。研究人员发现，排水桩的作用不仅仅是固定土壤；它们还防止了原本会导致大规模滑坡形成的深层连续裂缝。原本可能发生的大规模土体崩塌，被缩减到了一个极小的、无害的区域。这项研究表明，对于由这种对水敏感的土壤构成的坡面，仅仅阻挡滑动是不够的；工程师还必须管理水分以保持地面的强度。通过将物理屏障与排水方式相结合，排水抗滑桩提供了一个更安全的解决方案，将潜在的灾难转变为可控的情况。
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