大量研究表明，诸多大型斜坡的稳定性主要受其潜在滑面上高承载力的锁固段所控制【1】，典型如盐池河斜坡和龙西斜坡（图1）。      

图1 （a）盐池河斜坡和（b）龙西斜坡地质概况

这两处斜坡中锁固段的赋存方式相似，即锁固段位于底部软弱滑面和顶部宏观裂缝之间（图1）。锁固段逐渐破裂引起坡体位移相应增长；按照岩石力学基本原理，自锁固段体积膨胀点起，坡体位移将呈现如盐池河斜坡演化那样的持续加速增长（图2a），直至滑坡发生。然而，龙西锁固型斜坡在位移加速后会暂停一段时间，随后继续加速，即位移演化呈现阶梯状加速曲线（图2b）。这是为什么呢？

图2（a）盐池河斜坡和（b）龙西斜坡的位移‒时间曲线（蓝色柱条为降雨量）

前人通常将阶梯式的位移模式归因于强降雨导致斜坡潜在滑面上的孔隙水压力增长和岩土体强度劣化。然而，龙西斜坡在1983年7月遭遇强降雨期间位移几乎未有增长，在1984年5月降雨量较少时位移反而较大，且其最终失稳则发生在1986年的旱季（图2b）。这说明降雨并非是控制斜坡位移模式的关键因素。

虽然斜坡演化主要受潜在滑面上锁固段（高强介质）控制，但在锁固段贯通后，滑面上软弱介质也起不同程度的抗滑作用。盐池河和龙西斜坡下部滑面的软弱介质分别为泥化白云岩和饱和粘土，而组成这两处斜坡锁固段的高强介质分别为块状白云岩和致密的半成岩粘土。上述软弱介质的刚度和强度较低，呈现应变硬化特性，而强度和刚度较高的高强介质则呈现应变软化特性（图3）。这两种不同力学属性介质之间的力学协同作用，应显著影响斜坡位移模式。

在锁固段断裂前，沿潜在滑面的剪应力集中在锁固段上；此时，滑面上强弱介质间的力学作用很弱，即斜坡的位移模式主要受锁固段控制。在剪应力和外部因素（如降雨）的共同作用下，裂纹从锁固段的体积膨胀点开始不稳定扩展，引起锁固型斜坡位移加速。一旦具有应变软化特性的锁固段被损伤至其峰值强度点发生断裂，随之产生的应力降使施加在锁固段上的载荷部分转移到下部滑面的软弱介质上，使软弱介质屈服破坏。强、弱介质之间这种力学协同作用使滑面上的抗滑力从集中于锁固段变为由锁固段和软弱介质共同承担，称为匀阻化作用（图4）。

图3 （a）盐池河斜坡和（b）龙西斜坡滑面上应变软化的高强介质（红色曲线）和应变硬化的软弱介质（灰色曲线）的剪应力‒应变关系。BI为高强介质的脆性指标，BI越大，脆性越高；SR为高强介质与软弱介质抗剪强度之比，SR越大，两者强度差距越显著 

图4 （a）快解锁启滑机制和（b）慢解锁启滑机制对应的剪应力‒应变和位移‒时间关系。C点、D点和E点分别为锁固段的体积膨胀点、峰值强度点和残余强度点；M点和N点分别表示匀阻化过程（灰色阴影区域）的起始和结束；P点和T点分别为位移加速起点和滑坡启滑点；Q点和S点分别表示位移加速中止和重启

当盐池河斜坡中锁固段（块状白云岩）在其峰值强度点断裂时，由于其脆性高，其产生大且快速的峰后应力降，并且其持有低残余强度。由于大应力降，锁固段承担的大部分载荷将转移到软弱介质上，使其迅速屈服破坏。在匀阻化过程中，软弱介质较小的抗滑力增量，不足以抵消锁固段较大的抗滑力减量，故沿滑面的总抗滑力减小，使盐池河斜坡位移持续加速（图4a）。这种伴随快速匀阻化过程的机制被称为快解锁启滑机制，在这种机制下峰值强度点可视为锁固段的解锁点和滑坡的启滑点。

相比之下，龙西斜坡锁固段（半成岩粘土）的脆性和强度较低，故当锁固段断裂时，峰后应力降较小且平缓，相应地向软弱介质的荷载转移缓慢且平稳。这意味着软弱机制应以适度的剪应力增长速率响应这种载荷转移。此外，由于下部滑面软弱段尺度远大于锁固段尺度，故在匀阻化过程中软弱介质的抗滑力增量，甚至略微超过已断裂锁固段的抗滑力减量，即总抗滑力稍有增加。在这种情况下，缓慢匀阻化过程可在较长一段时间内减缓位移加速（图4b）。匀阻化过程结束后，由于软弱介质的抗滑力增量不能抵消锁固段的抗滑力减量，故位移加速将重启。随着锁固段的进一步劣化，总抗滑力在其残余强度点将达到最小值；当斜坡位移达到该点对应的位移值时，斜坡失稳即将来临。这种遵循缓慢匀阻化过程的机制，被称为慢解锁启滑机制，此种机制下锁固段的残余强度点为其解锁点和滑坡启滑点。

根据我们导出的体积膨胀点、峰值强度点和残余强度点的力学关系，可给出遵循快、慢解锁启滑机制的锁固型斜坡失稳临界位移准则分别为：

u_f = 1.48u_c，

u_r = 2.49u_c，

上式中u_c、u_f和u_r分别为体积膨胀点、峰值强度点和残余强度点对应位移。利用上述准则的回溯性分析（图2）表明，盐池河斜坡和龙西斜坡的失稳演化分别遵循快、慢解锁启滑机制。

在坡体自重荷载和外部环境因素作用下，锁固段逐渐损伤演化至特定的力学特征点，发生相应的特定力学行为。例如，位移加速起始于体积膨胀点，斜坡的灾难性失稳发生在峰值应力点或残余强度点。一旦锁固段损伤演化至这些特征点，即使没有外部环境因素的影响，相应的力学行为也必然出现。因此，尽管1984年5月降水量低于1983年的全年最大月降水量，但由于龙西斜坡锁固段在该月达到了其体积膨胀点，故该坡的位移加速不可避免；当龙西斜坡演化至临界失稳状态时，虽然正值降雨稀少时期（1985年11月至1986年1月总降水量仅4毫米），滑坡仍然不可避免地发生（图2b）。

总结下，锁固型斜坡的失稳演化存在两种机制：快解锁启滑机制和慢解锁启滑机制；对应前者的斜坡位移曲线具有指数型加速特征，而对应后者的斜坡位移曲线则展现阶梯状加速特征。该类斜坡失稳演化遵循固有力学规律，且该规律不受降雨影响，故该类斜坡失稳可预测。

参考

【1】Hongran Chen, Chao Xu, Yuan Cui, and Siqing Qin. Rapid and Slow Unlocking-Induced Startup Mechanisms of Locked Segment-Dominated Landslides, Geofluids, Vol.2023, https://doi.org/10.1155/2023/1652890