1、地面破坏程度分级
地面沉降、塌陷的危害是有一定时限的,危害期从非充分采动开始直到充分采动末期,变形最明显、危害最严重的是两者的过渡期。无论是对工程基础的稳定性,还是建筑物结构的破坏,影响最大的有两种情况:一是水平和垂直位移兼有的地面开裂拉张;二是以垂直位移为主的不均匀沉降。前者通常是后者发展到一定程度时出现的结果。
由3.3.2可知,当红旗矿区二1煤全部回采结束时,地面破坏程度可归纳为四个等级。
第Ⅰ等级地区,覆岩的弯曲带较薄,甚至缺失,断裂带中的裂隙几乎均通达地表,可引起地表开裂、错动位移和强烈的沉降,从而造成农田破碎、房屋开裂倒塌、公路错动变形、管道破坏以及小型崩塌、滑坡的出现。所以,第Ⅰ等级所在地为地质灾害的重灾区。总体上说,灾害持续的时间与非充分采动条件持续的时间有关。回采推进的速度越快,进入充分采动状态来地越早,危害期就越短;反之亦然。
第Ⅱ等级区,覆岩变形的弯曲带有一定厚度,一般来说,断裂带中的裂隙部分穿透弯曲带达到地表,即使在非充分采动变形最强烈的时期,也是如此。出现在该区的地裂缝主要是受地表临空面的控制,弯曲带变形应力释放而引起的浅表岩土体的破坏。尽管地表开裂、错动位移和沉降也较明显,但破坏程度较第Ⅰ等级区要轻,危害性也小一些。一般表现为建筑物的开裂、小幅度错动和明显的沉降,对窑洞、农村土筑平房和简易砖木结构房屋有较大破坏性。
第Ⅲ等级区,覆岩变形的弯曲带厚度较大(超过75m),由于总下沉值较小,弯曲带的曲率较小,差异沉降变形小,地表一般少见裂缝,只是在微地形起伏较大的地方,可见地裂缝,地面以相对均匀的沉降为主,危害性轻微。
第Ⅳ等级区,分布在采深大,采厚较小的地段,覆岩变形的弯曲带厚度超过150m,充分采动范围较大时,差异沉降不明显,一般表现为大面积的均匀缓慢下沉,对地表建筑物一般影响轻微,可以不采取防范措施。
地面变形的方式和强度是风险评价的主要依据。充分采动条件下,采空区中心与边缘部分的变形特征不完全相同,可大致分为中间区、内边缘区、外边缘区三个地带(图3.15)。
图3.15 水平煤层充分采动地面变形特征图
中间区位于采空区中心的上方,地面下沉值最大。3.3.1计算的充分采动条件下的地面下沉值就是针对于这个区域。
内边缘区位于中间区和回采边界所夹的采空区范围内,其宽度L与充分采动角ψ和采深有关。宽度的计算可采用下式:
煤矿山地质环境问题一体化治理研究
式中,当i=1时,为沿煤层倾向下山的内边缘宽度L1和充分采动角ψ1;当i=2时,为沿倾向上山方向的内边缘宽度L2和对应的充分采动角ψ2;当i=3时,为沿走向方向的内边缘宽度L3和对应的充分采动角ψ3。内边缘区地面下沉尚均匀,但各地点下沉值不等,地面向中间区倾斜,最大地面下沉值小于中间区,地表发育大量裂缝。
外边缘区位于采空区边界线以外的一定范围内,相当于采空区对未采区的一个影响带。其地表发育宽度与采深和移动角有关,计算方法与式(3.7)相似,只是将ψi值分别改为δ0、γ0和β0,外边缘区地面下沉不均匀,地面向中间区倾斜,地表会出现大量裂缝。
需要强调,上述的变形特征是一种静态的情况,即采空区不再扩大,覆岩和地面变形均达到稳定前其一瞬间特征的描述。对于采空区不断扩展连续回采的矿区来说,中间区的范围将不断扩大,其中的任一地点都遍历了从外边缘区到内边缘区直至成为中间区的变化过程,最终的变形结果是三个带特征的叠加综合,而不能简单认为目前所有的中间区都是无裂缝的均匀下沉区。从这个角度来看,图3.15的价值在于,它为我们分析采空区各点地面变形的时间特征提供了重要线索。
2、地壳稳定性评价原理和方法
地壳稳定性是地质环境的一个重要方面。重大工程建设必须进行地壳稳定性评价。关于地壳稳定性问题国内外有许多专家进行过研究。我国对这个问题研究作出突出贡献的专家有刘国昌、胡海涛、李兴唐等,刘国昌教授运用地质力学理论对我国许多重大工程建设区地壳稳定性作出过评价;胡海涛教授发展了李四光教授提出的安全岛理论;李兴唐教授吸收众家所长,发展形成了地壳稳定性综合评价理论和方法。他运用:①地壳结构与深断裂;②活动断裂和地壳第四纪升降速率;③叠加断裂角;④大地热流值;⑤布格异常梯度值;⑥地壳压强偏差值;⑦地壳应变能量;⑧地震最大震级;⑨地震基本烈度;⑩与地壳运动有关的地面形变等综合指标评判,将地壳稳定性划分为四级:Ⅰ.稳定区;Ⅱ.基本稳定区;Ⅲ.次稳定区;Ⅳ.不稳定区。这是对地壳稳定性评价的较全面的考虑。
著者认为表征地壳稳定性的最基本要素是断层活动性,这也是评价地壳稳定性的最基本工作。断层按其活动性可划分为活动断层和休止断层。活动断层又可分为现代活动断层和现在活动断层。现代活动断层又称为孕震构造,它可以诱发地震;现在活动断层存在有明显位移活动。这样一来,地壳稳定性问题实际上就包括两个问题,一个是地震震级和地震烈度预测;另外一个是断层活动性,现在活动断层判定。地震烈度怎么预测?它是受地壳结构控制,也就是构造活动性控制。为了进行地震烈度预测,国家地震局专门从事这方面研究工作。地震烈度确定高了,工程造价要翻几番,地震烈度确定低了,将来一旦出事将是毁灭性的。现在活动断层也是一个大问题,在工程中现在活动断层可以将工程错断,所以大家十分关心这个问题。在水电工程中经常遇到这样问题,为了一条活断层就把一个坝址给否定,刘家峡当年为了一条断层活动性争论的不可开交,有的说是活动断层,有的说不是活动断层;长江三峡高家冲断裂,也是有的人说是活动断裂,有的说不是活动断裂,争论的很厉害。这两条断层我都去看过后,认为这两条断层都是胶结的,高家冲断裂是被长英岩脉胶结的,没有活动的迹象。这个问题说起来容易,实际上不是那么好解决的,有的断层带没有被胶结,你能断定它就是活动的么,不一定。现在有一些技术可以帮助我们判断,如用氡气测量来了解判断。实际上滑坡体内的裂缝里也含有氡气,这里也有不确定性,怎么肯定就是现在活动断层?所以目前对这个问题也不那么容易确定。现在活动断层确定是一个重要问题,但是需要多方面做工作,根据大的地质背景判断,最好能有变形监测资料协助,才能作出比较可靠的结论。
上面所述,现代活断层研究的目的是:评价地震活动性,为工程设计提供场地烈度值;现在活动断层在论证工程布置位置上至关重要,避免工程位于现在活动断层带上,防止断层活动错断工程结构,引起工程破坏。
现代活动断层是指在一定时限之内产生过断层活动和地震活动的断层。现代活动断层的时限的分歧是很大的,众说纷纭。谭周地教授认为,现代活动断层的时限应按工程等级规模大小不同要求来定是适宜的。他建议:“中小型水利水电工程可对比工业民用建筑要求,只将全新世期间(1万~1.1万年)有过活动的断层定为现代活动断层(著者认为它是属于现在活动断层)。一般大型水利水电工程则以晚更新世晚期(距今5万年)作为现代活动断层下限。而大江大河上的大型工程则以晚更新世早期(距今约10万~13万年)作为下限。特大型和特别重要的工程则参照核电站要求,将距今50万年以来多次活动的断层定为现代活动断层,以更新世中期作为最新活动时期下限(著者赞同这个建议)”。现代活动断层研究内容主要是断层空间位置、断层长度L和活动位移错动量D。现在活动断层空间位置、活动位移速率与建筑物布置位置密切有关,为了防止建筑物免遭断层活动错动的破坏,建筑物布置应避开现在活动断层空间位置,为此应进行现在活动断层活动性监测研究。
现代活动断层活动引起的地震震级与现代活动断层长度L和活动位移错动量D有关,Slemmons(1977)给出了现代活动断层长度L与震级M之间相关方程式,即
地质工程学原理
式中a和b为常数和系数,表7-1给出的参考资料。
表7-1 震级——断层长度方程常数和系数表
表中:σ为标准方差;R为相关系数;L单位为km。
蒋溥给出了地震震级与地表断层位移错动量相关方程式为
地质工程学原理
这个方程的标准方差σ为0.50,相关系数R为0.47,D的单位为km。目前在工程实践中,特别是在工程设计中常用地震烈度值。庄乐和研究结果得到地震震中烈度与震级相关方程式为
地质工程学原理
式中:I0 为震中烈度,M为震级。此方程相关系数R=0.9946。距震中任一距离r处地震烈度为I:
地质工程学原理
式中h为震源深度,km。地震烈度I根据计算结果四舍五入取整数。
有了上列地震参数,可为地质工程设计提供依据,也可根据李兴唐提出的标准,可以给出地壳稳定性分级。李兴唐给出的地壳稳定分级与地震指标关系示于表7-2。在这个表中不仅给出了与地震有关的地震基本烈度和震级,而且给出了它们的建筑条件和相应的地震加速度值。是一种半定量-定量评价,适用于工程规划、设计使用。表中震级是按浅源地震(震源深度为10~45km)的相应地震烈度估算的。
表7-2 地壳稳定性分级与地震指标
☆ g为重力加速度。
3、边坡工程安全等级如何划分
边坡设计应符合下列原则:
1、边坡设计应保护和整治边坡环境,边坡水系应因势利导,设置排水设施,对于 稳定的边坡,应采取保护及营造植被的防护措施。
2、 建筑物的布局应依山就势,防止大挖大填。场地平整时,应采取确保周边建筑 物安全的施工顺序和工作方法。由于平整场地而出现的新边坡,应及时进行支挡或构造 防护。
3 、边坡工程的设计前,应进行详细的工程地质勘察,并应对边坡的稳定性作出准 确的评价;对周围环境的危害性作出预测;对岩石边坡的结构面调查清楚,指出主要结 构面的所在位置;提供边坡设计所需要的各项参数。
4 、边坡的支挡结构应进行排水设计。对于可以向坡外排水的支挡结构,应在支挡 结构上设置排水孔。排水孔应沿着横竖两个方向设置,其间距应取 2~3m,排水孔外斜 坡度宜为 5%,孔眼尺寸不宜小于 100mm。支挡结构后面应做好滤水层,必要时应作排 不暗沟。 支挡结构后面有山坡时, 应在坡脚处设置截水沟。 对于不能向坡处排水的边坡, 应在支挡结构后面设置排水暗沟。
5 、支挡结构后面的填土,应选择透水性强的填料。当采用粘性土作填料时,宜掺 入适量的碎石。在季节性冻土地区,应选择炉渣,碎石、粗砂等非冻胀性填料。
4、 地质灾害危险性与建设用地适宜性的分级问题
国土资发〔1999〕392号《关于实行建设用地地质灾害危险性评估的通知》的附件《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》(试行)规定,建设用地区地质灾害危险性划分为大、中等、小三级,并确定以地质灾害稳定状态、危害对象和损失情况为评估三要素。这只是一个原则的规定,并未具体确定指标体系。西气东输管道工程是一项规模巨大的线型工程,沿线地质灾害有十余种,它们对管线工程的施工和正常运营可造成不同程度的危害。为此,针对西气东输管道工程的特点和要求,制定了《西气东输管道工程建设用地地质灾害危险性评估技术要求》(见附件);关于地质灾害危险性等级划分,对不同灾种参照了有关的国家标准、行业标准及文献资料,规定了按严重(危险性大)、中等(危险性中等)、轻微(危险性小)三级划分的定量指标体系。
各省(自治区)评估时一般都是按上述规定划分建设用地危险性等级的。若同一地段内有两种以上地质灾害叠加分布时,则按“就大不就小”的原则,以某危险性最大级别的灾种作为该地段的危险性等级。
需要指出的是:有的省(自治区)因累积资料和本次评估工作条件限制等种种原因,有些灾种定量指标不可能确切地获取,而是采用经验类比方法评估的。例如,对滑坡稳定性评价,其定量指标稳定性系数K,是需要通过详细的勘探、测试工作获取有关参数后才能计算确定的。若无以往专门勘察资料的话,在本次评估工作期间,计算参数就难以求得。所以,我们采用了经验类比的方法,根据该滑坡体影响稳定性的因素以及变形破坏的现状,作稳定性的趋势预测。
经综合评估,分段划分出地质灾害危险性等级后,相应的建设用地适宜性等级也随之可以划分出来。土地适宜性等级亦划分为适宜、基本适宜和适宜性差三级。一般的情况是:地质灾害危险性小和中等的地段,则土地适宜性为适宜和基本适宜;地质灾害危险性大的地段土地适宜性差。
5、全国地质灾害的主要类型、等级划分与基本灾情
2.1.1 地质灾害的主要类型
根据《地质灾害防治条例》,本书所指的地质灾害种类主要是滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂缝。
根据地质灾害对人民生命财产或环境造成明显破坏的速度,通常将滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷称为突发性地质灾害,将地面沉降和地裂缝称为缓变性地质灾害。
2.1.2 地质灾害的等级划分
根据《地质灾害防治条例》,地质灾害共分为4个等级。其主要依据是:人员伤亡情况和经济损失的大小。具体分级如下:
1)特大型:因灾死亡30人以上,或者直接经济损失1000万元以上;
2)大型:因灾死亡10人以上、30人以下,或者直接经济损失500万元以上、1000万元以下;
3)中型:因灾死亡3人以上、10人以下,或者直接经济损失100万元以上、500万元以下;
4)小型:因灾死亡3人以下,或者直接经济损失100万元以下。
需要指出的是,上述灾害等级的划分只是以致灾地质体所造成的灾害损失为依据的。它与致灾地质体的规模,比如:以崩塌、滑坡、泥石流的变形岩土体的数量为依据进行划分的规模,并没有直接的必然联系。巨型滑坡体造成的灾害并不一定就是大型或特大型的。但是致灾地质体的规模与灾害受体(厂矿、市镇和基础设施等)的人口密度、经济价值、人群的防灾减灾意识和措施等,也有着密切的关系。在大型或巨型致灾地质体分布的地区,如果人口稀少、没有重要的工程设施,也不一定会造成高等级的地质灾害。但在发展经济的过程中,这样的地区毕竟具有高地质灾害风险,或者说具有重大地质灾害隐患,值得人们在进行经济建设规划中,在防灾减灾方面给予充分的注意。反之,在中小型致灾地质体分布的地区,如果人口较为集中、工程设施的经济价值较高,也有可能造成中、高等级的地质灾害。因此,在这些地区,对那些中小型致灾地质体也必须给予足够的重视。
2.1.3 全国地质灾害的基本灾情
2.1.3.1 总体损失
我国是世界上地质灾害最发育、危害最严重的国家之一。滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地面沉降和地裂缝灾害在我国31个省(区、市)均有分布。
据不完全统计,1995~2003年,全国滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等突发性地质灾害共造成10499人死亡和失踪、65356人受伤、575亿元的财产损失,平均每年死亡和失踪1167人、财产损失64亿元(图2.1,图2.2)。
全国有21个省(区、市)82个城市存在较严重的地面沉降。其中,有监测资料的14个城市的地面沉降面积已经超过6.4万km2。据估算,这14个城市由于地面沉降造成的直接经济损失超过800亿元,平均每年27亿元以上。1921~2000年的80年间,仅上海市区地面沉降造成的直接经济损失已达176.6亿元,平均每年2.2亿元;间接经济损失达2943.07亿元,平均每年36.8亿元(据上海市地质环境监测总站资料)。
据不完全统计,全国24个省(区、市)已发现地裂缝1232多处,造成的直接经济损失在17.5亿元以上。
图2.1 1995~2003年全国突发性地质灾害造成的死亡和失踪人数情况(据2002年和2003年《中国地质环境公报》资料)
据全国1999年开展并完成的290个县(市)地质灾害调查与区划成果,已经查出各类突发性地质灾害隐患点4.8万多处,使316万多人和509亿多元财产受到威胁。据粗略估算,全国突发性地质灾害隐患点超过16万处,受威胁人口超过1154万人、财产超过2014亿元。
图2.2 1995~2003年全国突发性地质灾害造成的直接经济损失情况(据2002年和2003年《中国地质环境公报》资料)
2.1.3.2 区域分布情况概述
我国地质灾害的区域分布情况如图2.3所示。
滑坡、崩塌、泥石流灾害具有区域性分布规律。就全国来说,西南地区的云南、四川、重庆、贵州等省(市),中南地区的湖南、广东、广西等省(区),西北地区的陕西、甘肃等省,以及华东地区的江西、湖北、福建、江西等省,滑坡、崩塌、泥石流灾害的发生频度最高,危害程度也最为严重;西南、西北地区的滑坡、崩塌、泥石流的规模往往较大,而东南部地区多发育小规模和浅层的滑坡。
地面沉降主要分布在我国东部平原地区,其中又以沿海城市和华北平原等地区最为严重。发生地面沉降的城市或地区有的孤立存在,有的则密集成群或断续相连形成大面积的地面沉降区(带)。黄淮海平原的天津-沧州-衡水-德州-滨州-东营-潍坊地区和长江三角洲的嘉兴-上海-苏州-无锡-常州-镇江-南通地区,就是地面沉降十分严重且密集分布或断续相连已形成地面沉降区(带)的地区。
地面塌陷在岩溶地区和矿山开采地区广泛分布。其中,岩溶塌陷在中南和西南地区的岩溶地区广泛分布,且以广西、云南、贵州、四川和重庆5个西部省(区、市)最为严重,这5个省(区、市)内岩溶塌陷的数量可占全国岩溶塌陷总数的78%;矿山开采塌陷则以黑龙江、辽宁等省矿山分布区最严重。
地裂缝主要集中在汾渭盆地、太行山东麓平原、大别山东北麓平原地区,已形成3个规模巨大的地裂缝密集带。
2.1.3.3 地质灾害主要成因简述
(1)自然条件是决定地质灾害发生的基本条件
区域性和地区性的地质、地貌、气候等自然条件,控制着灾害性地质作用发生的可能性,以及发育的程度和特点。
岩土体松散破碎的山地丘陵区,地形起伏、沟壑纵横,具有孕育滑坡、崩塌、泥石流灾害的有利地形地质条件。而其中的降水集中分布区,又往往是崩塌、滑坡、泥石流多发的地区。
暴雨、强降雨或连续降雨是诱发上述地质灾害的主要因素。据统计,我国由于降水诱发的崩塌、滑坡、泥石流灾害占全国崩塌、滑坡、泥石流灾害总数的65%,而其中由暴雨诱发的又在降水诱发的灾害中占到66%以上。这使得我国滑坡、崩塌、泥石流灾害的主要分布区也大多与年降水量较高、特别是暴雨集中的地区相一致。
具有厚度较大的松散沉积物、且其中蕴涵丰富地下水的平原、盆地与河谷地区、岩溶发育的可溶性岩石分布区,是地面沉降、地面塌陷和地裂缝灾害的多发区。这是地质、水文地质条件对地质灾害控制性的又一表现。
(2)人类活动越来越成为引发地质灾害的重要因素
诱发崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷和地裂缝灾害的人类活动,突出表现在工程开挖(如修路、切坡建房)、矿山开采、不合理抽取地下水和石油开采等方面。
在山地和丘陵区,修建铁路、公路、房屋等工程,经常采用切坡、削坡等手段整理工程场地,采石、采矿开挖山坡和堆弃尾矿,都改变了原有的地形地貌,在很多情况下破坏了地面与斜坡的稳定性。这种变化本身,以及在其他有关因素的作用下,往往足以引发上述灾害。据统计,全国由于上述各种人类活动引发的崩塌、滑坡、泥石流灾害占全国上述灾害总数的50%以上。
不合理的地下水抽取、石油开采和矿山地下采空,改变了这些地区的地质结构,是引发地面塌陷、地面沉降和地裂缝灾害的重要原因。
随着经济与社会的发展,上述人类工程活动的范围和强度正在不断加大,而且在发展过程中,对于规划布局与地质灾害的关系认识不足,使得人类活动诱发的地质灾害不断增多,形成了地质灾害日益严重的局面。
6、基于GIS的滑坡灾害危险性评价
一、达曲库区地质背景
为综合评价工程区滑坡的危险性,选取达曲流域为研究对象,采用GIS技术对该区域的滑坡进行危险性评价。主要思路是通过对已查明的滑坡的统计分析建立研究区的危险性分析指标体系和信息量模型,然后运用GIS技术实现研究区的危险性分区。达曲为雅砻江的一级支流鲜水河的支流,是一期工程输水线路的起始调水河流,研究范围如图10-1所示。达曲曲折多弯,在然充乡上游的亚隆塘自西北流入库区,流至然充寺附近向南偏转为SSE向,在夺多村流出库区。库区河谷海拔一般为3580~3700m,相对高差为400~900m,属于轻微—中等切割的高山区。两岸山脊多呈浑圆状,两岸岸坡基本对称,坡度一般在20°~40°之间。区内植被发育,两岸山坡多被灌木、树木及草皮覆盖,基岩露头少。
区内出露地层有三叠系和第四系。其中以三叠系分布面积最大,为一套非稳定型复理石碎屑岩建造,遭受区域低级变质作用,形成区域变质岩,其变质程度很低,原岩结构、构造等特征保留完好。主要出露上三叠统的杂谷脑组(T3z)、侏倭组(T3zw)、两河口组(T3lh)。第四系沉积物的成因类型主要有冲积、洪积、残坡积等,其中以冲积为主,主要沿达曲沟谷及其支流呈带状分布。
达曲库区处于巴颜喀拉褶皱带的中巴颜喀拉断褶带,区内褶皱构造比较发育,主要沿NWW向展布,一般形成复式背斜或向斜。褶皱构造与断裂构造相伴产出,褶皱的完整性多被破坏,形成断层—褶皱的构造组合样式。根据库区内地下水的赋存条件、含水介质特征,可划分为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类型。第四系主要分布于河谷中,是库区第四系孔隙水主要分布区。基岩裂隙水分布于断层、裂隙及风化带内,主要受大气降水补给,排泄于沟谷及河流内。库区地表水和地下水多为无色、无臭、无味、清澈透明的淡水。水质类型以HCO3-Ca型为主,局部为HCO3-Ca·Mg及HCO3-K+Na·Ca型;pH值在7.08~7.65之间,属弱碱性水;多属软水或极软水,少数属微硬水。按照环境水对混凝土腐蚀性的判别标准,
南水北调西线工程地质灾害研究
含量小于250mg/L,对混凝土无结晶性侵蚀;侵蚀性CO2含量均小于15mg/L,对混凝土无分解性侵蚀。综上所述,库区水质较好,对混凝土均无腐蚀性。二、滑坡灾害危险性分析基本思路
在收集大量的基础地质环境资料前提下,通过建立合适的分析指标体系,运用恰当的数学分析模型,对工程区进行滑坡灾害危险性等级划分,即危险性分区。基于GIS的滑坡灾害危险性分析,将运用的数学模型渗透于各个操作方法中,后面的章节将详细介绍危险性分析的步骤。
图10-1 达曲流域工程地质示意图
1.影响因素选取
工程区影响因素的选取按照以下步骤进行。通过资料、现场调查后大概确定滑坡灾害的影响因素。滑坡灾害影响因素的选取没有一个统一的标准,主要是针对工程区的实际情况确定。本书选取滑坡灾害危险性的主要影响因素为地貌条件(坡度、相对高程)、地质构造(距断层距离)、地层组合、水的影响(距水系距离),主要是基于以下考虑:(1)影响滑坡的基本因素为地貌条件、地质构造、地层组合;(2)诱发因素为水的影响。由于工程区的降雨资料以及人类工程活动资料无法获取,所以就不在分析范围之内,这两种因素对工程区的滑坡灾害危险性没有大的影响,是因为工程区的范围内降雨量基本上是一致的,同时工程区处于高山峡谷段,目前人类工程活动影响较小。
2.工程区影响因素分级
影响因素分级的目的是确立影响因素的主次关系,体现层次性。一般分为3级:一级指标是分类指标;二级指标为结构指标;三级指标为判别指标。这里选取的影响因素只有5个,所以对影响因素的分级进行简化,考虑两个分级指标,即一级指标为结构指标,分别为地形坡度、相对高程、地层组合、距断层距离、距水系距离;二级指标为判别指标,是对一级指标的进一步细化。地形坡度分为≤25°,25°~30°,30°~45°,≥45°四类;相对高程分为≤3700m,3700~3900m,≥3900m三类;地层组合分为T3zw1,T3zw2,其他三类;距断层距离分为≤50m,50~200m,200~500m,≥500m四类;距水系距离分为≤50m,50~150m,150~300m,≥300m四类。
通过以上分析,建立了工程区滑坡灾害危险性分析的指标体系,如表10-3所示。
表10-3 滑坡灾害危险性分析指标体系
三、基于GIS的危险性分析模型
1.危险性分析模型的建立
一般情况下,由于作用于滑坡灾害的因素很多,相应的因素组合状态也特别多,样本统计数量往往受到限制,所以采取信息量方法来评价滑坡危险性。采用的信息量模型为
南水北调西线工程地质灾害研究
式中:I为预测区某单元信息量预测值;Ii为因素Xi对地质灾害所提供的信息量;Si为因素Xi所占单元总面积;
南水北调西线工程地质灾害研究
为因素Xi单元中发生地质灾害的单元面积之和;A为区域内单元总面积;A0为已经发生地质灾害的单元面积之和。基于GIS的危险性分析对工程区的划分采用大小相同的单元栅格,所以上式中的单元面积就可能转化成以单元个数计算。
2.信息量表达式的计算
在影响因素图层栅格化和滑坡灾害点样本的分析过程中,应用GIS统计功能,获取每个影响因素判别指标的单元个数,代入信息量模型式10-5,计算得到单元j的信息量表达式为
南水北调西线工程地质灾害研究
当j中含有变量i时,Xji=1,否则Xji=0。(i=1,2,…,18)
表10-4为信息量计算表。可以看出,变量X1,X4,X7,X10,X18对滑坡灾害的危险性没有贡献,属于不相关因素,所以参与计算的变量为13个。
表10-4 信息量计算表
四、危险性分区及结果分析
1.单因素危险性分析
利用建立的各个影响因素栅格化数据图层和信息量的数学模型,对工程区滑坡灾害的单因素危险性分析如下:
(1)地形坡度
工程区地形坡度影响因素分为≤25°,25°~30°,30°~45°,≥45°四个范围。地形坡度≤25°的栅格单元个数为30350个,占工程区面积的43%;地形坡度25°~30°的栅格单元个数为15521个,占工程区面积的22%;地形坡度30°~45°的栅格单元个数为22868个,占工程区面积的33%;地形坡度≥45°的栅格单元个数为1321个,占工程区面积的2%(图10-2)。根据信息量模型的计算结果,地形坡度因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为30°~45°,25°~30°。≤25°,≥45°的坡度范围无贡献。
(2)相对高程
工程区相对高程影响因素分为≤3700m,3700~3900m,≥3900m三个范围。相对高程≤3700m的栅格单元个数为2494个,占工程区面积的4%;相对高程3700~3900m的栅格单元个数为13033个,占工程区面积的19%;相对高程≥3900m的栅格单元个数为54053个,占工程区面积的77%(图10-3)。根据信息量模型的计算结果,相对高程因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为≤3700m,3700~3900m。≥3900m的相对高程范围无贡献。
图10-2 坡度分区栅格统计图
图10-3 相对高程栅格统计图
(3)地层组合
工程区地层组合影响因素分为T3zw1,T3zw2,其他三类。地层为T3zw1的栅格单元个数为24793个,占工程区面积的35%;地层为T3zw2的栅格单元个数为33179个,占工程区面积的48%;地层为其他的栅格单元个数为12250个,占工程区面积的17%。根据信息量模型的计算结果,地层组合因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为T3zw1,T3zw2。其他类型的地层无贡献。结果见图10-4。
(4)距断层距离
工程区距断层距离影响因素分为≤100m,100~200m,200~500m,≥500m四个范围。距断层距离≤100m的栅格单元个数为1887个,占工程区面积的3%;距断层距离100~200m的栅格单元个数为5979个,占工程区面积的9%;距断层距离200~500m的栅格单元个数为8290个,占工程区面积的12%;距断层距离≥500m的栅格单元个数为54066个,占工程区面积的76%(图10-5)。根据信息量模型的计算结果,距断层距离因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为≤100m,100~200m,200~500m,≥500m。
图10-4 地层组合栅格统计图
图10-5 距断层距离栅格统计图
图10-6 距水系距离栅格统计图
(5)距水系距离工程区距水系距离影响因素分为≤50m,50~150m,150~300m,≥300m四个范围。距水系距离≤50m的栅格单元个数为2131个,占工程区面积的3%;距水系距离50~150m的栅格单元个数为3549个,占工程区面积的5%;距水系距离150~300m的栅格单元个数为5851个,占工程区面积的8%;距水系距离≥300m的栅格单元个数为58691个,占工程区面积的84%。根据信息量模型的计算结果,距水系距离因素对滑坡灾害危险性的贡献大小依次为≤50m,50~150m,150~300m。≥300m的距水系距离范围无贡献,结果见图10-6。
2.多因素叠加危险性分析
(1)危险性区划范围界定
多因素叠加危险性分析的信息量值范围为-1.17~3.64,为了确定危险性分析的区划范围,统计了以0.5为步长的信息量值与栅格单元个数、累计栅格单元个数的分布曲线如图10-7,图10-8,对比可以发现在-0.16,0.34,0.84左右曲线出现较明显的拐点,结合库区的工程地质情况,以及ArcGIS Desktop重分类的几种方法对比分析,将工程区危险性划分为稳定区、低危险区、中危险区、高危险区4个级别,信息量值的大小范围为-1.17~-0.16,-0.16~0.34,0.34~1.34,1.34~3.64。
(2)危险性区划图生成
通过对滑坡灾害的多因素叠加栅格图层的重分类,生成了危险性区划图。重分类就是将栅格图层按照区划范围分为-1.17~-0.16(稳定区),-0.16~0.34(低危险区),0.34~1.34(中危险区),1.34~3.64(高危险区)4类,分别赋予值1,2,3,4代表。即在GIS中,属性值为1的栅格代表的是稳定区的所有栅格;属性值为2的栅格代表的是低危险区的所有栅格;属性值为3的栅格代表的是中危险区的所有栅格;属性值为4的栅格代表的是高危险区的所有栅格。据此生成滑坡灾害危险性区划图(图10-9)。
(3)危险性结果分析
工程区危险性区划分为稳定区、低危险区、中危险区、高危险区4个级别。稳定区的栅格单元个数为21846个,占工程区面积的31%;低危险区的栅格单元个数为28864个,占工程区面积的42%;中危险区的栅格单元个数为14135个,占工程区面积的20%;高危险区的栅格单元个数为4650个,占工程区面积的7%(图10-10)。
图10-7 信息量值与栅格单元个数分布图
图10-8 信息量值与累计栅格单元个数分布图
工程区稳定区、低危险区在3种类型的地层中均存在,距水系、断层的距离较远,基本没有滑坡灾害的孕育发生或偶有小规模的滑坡灾害,是稳定性相对较好的地段;中危险区发育在距水系、断层距离较近的斜坡地段,稳定性较差,在这些地段进行工程建设,要考虑对滑坡灾害进行有效防治;高危险区主要分布在河流库岸两侧的斜坡地段,工程区已查明的滑坡大多数都发育在这些区域,主要是松散堆积、崩积物质组成的滑坡体。这些区域有可能发生比较大的滑坡灾害或滑坡灾害发生的频率较高。
图10-9 达曲流域滑坡灾害危险性区划图
图10-10 达曲流域滑坡灾害危险性分区栅格统计图
7、城市区域地壳稳定性的分级与评价
1.地壳稳定性的评价指标
地壳稳定性取决于各项地质、地球物理因素,判定区域地壳稳定性的指标有:①地壳结构与深断裂;②活动断裂与第四纪期间地壳沉降速率;③地壳现代应力场与叠加断裂作用;④重力场特征(重力异常梯度);⑤重力均衡条件(地壳静压力强度偏差值);⑥大地热流值;⑦地震震级、基本烈度和地壳应变能量;⑧现代地壳运动或其引起的地面形变。
上述各项指标的定义及其与地质灾害的相关性见表2-1-1。研究它们的内容与方法见图2-1-2。
表2-1-1 地质、地球物理指标的定义及其与地质灾害的相关性
2.城市地壳稳定性研究的范围
城市地壳稳定性研究的范围以地质构造单元或深断裂、地震带为界。若城市地质构造简单,地震活动微弱或为无震区,则只研究距城市数十公里的范围即可满足工程要求。
3.区域地壳稳定性分级和评价
区域地壳稳定性研究的目的是,研究和分析与内力作用有关的地质灾害的特征和分布规律,以及评价它们对人类和工程安全的影响程度,并预报它们发展的趋势,以便选择合适的工程区。因为我国缺乏现代火山活动,地面裂缝和由断裂活动引起的山崩、滑坡局限于少数地段,所以,我国区域地壳稳定性研究的重点是地震灾害。它影响面积广,灾害严重。据我国地震学专家提出的地震烈度——十二度划分,结合建筑物破坏和各类工程抗震要求,李兴唐(1987)提出,区域地壳稳定性程度分为四级:①稳定区;②基本稳定区;③次稳定区和④不稳定区。各区的地震指标、建筑物破坏程度、山体变形特征及工程抗震要求、建筑物适宜性见表2-1-2。
图2-1-2 区域地壳稳定性研究内容和方法
(据麦德维杰夫等,1981)
表2-1-2 地壳稳定性等级和特征
(据李兴唐,1987)
表2-1-3中按稳定性等级给出了上述地质、地球物理指标的特征和量值。从表中可看出,指标可分为定性、半定量和定量三类。利用这些指标可对研究地区进行区域地壳稳定性评价。
表2-1-3 地壳稳定性分级和指标综合表
(据李兴唐,1987)
注:①在缺乏q资料时可用地温梯度Gg(℃/100m)代替,稳定区Gg≤2.0;基本稳定区2.0≤Gg≤3.5;次稳定和不稳定区Gg> 3.5。
区域地壳稳定性评价最终成果是地壳稳定性分区(级)图和综合评价报告。地壳稳定性分区图的分区界线以地震基本烈度和深断裂为主,并参考其他指标。这一图件反映了研究地区地壳稳定程度的差异,是半定量性质的,其比例尺,在大面积评价时,可采用1:50万至1:100万;中等面积时,可采用大、中比例尺,即大于1:50万。
8、高边坡分多级放坡时,各台阶高度有何规定
具体规定如下:
1、挖土深度在lm以内,不考虑放坡;
2、挖土深度在1.01m~2.00m,按1:0.5放坡;
3、挖土深度在2.01m~4.00m,按1:0.7放坡;
4、挖土深度在4.01m~5.00m,按1:1放坡;
5、挖土深度大于5m,按土体稳定理论计算后的边坡进行放坡。zd
(8)滑坡稳定性分级扩展资料在设计和实际应用中,坡度有着十分重要的意义。
例如,人工沟槽及基坑如果土层深度较深,土质较差,为了防止坍塌和保证安全,需要将沟槽或版基坑边壁修成一定的倾斜坡度。
路基边坡坡度对路基稳定十分重要,确定边坡坡度是路基设计的重要任务。路基边坡坡度的大小,取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件权等自然因素和边坡的高度。一般路基的边坡坡度可根据多年工程实践经验和设计规范推荐的数值采用。
9、边坡稳定性评价方法
1.定性分析方法
分析影响边坡稳定性的主要因素、失稳的力学机制、变形破坏的可能方式及工程的综合功能,并对边坡的成因及演化历史进行分析,以此评价边坡稳定状况及其可能的发展趋势。该方法的优点是综合考虑影响边坡稳定性的因素,快速地对边坡稳定性做出评价和预测。常用的方法有:
(1)地质分析法(历史成因分析法)
根据边坡的地貌形态、地质条件和边坡变形破坏的基本规律,追溯边坡演变的全过程,预测边坡稳定性发展的趋势及其破坏方式,从而对边坡稳定性做出评价,对已发生过滑坡的边坡,则判断其能否复活或转化。
(2)工程地质类比法
其实质是把已有的自然边坡或人工边坡的研究设计经验应用到条件相似的新边坡的研究和人工边坡的研究设计中去。需要对已有边坡进行详细的调查研究,全面分析工程地质因素和影响边坡变形发展主导因素的相似性和差异性,同时,还应考虑工程的类别、等级及其对边坡的特定要求等。它虽然是一种经验方法,但在边坡设计中,特别是在中小型工程的边坡设计中是很通用的方法。
(3)图解法
可以分为两类:(1)用一定的曲线和偌谟图来表征边坡有关参数之间的定量关系,由此求出边坡稳定性系数,或已知稳定系数及其他参数(φ、c、r、结构面倾角、坡角、坡高)仅一个未知的情况下,求出稳定坡角或极限坡高。这是力学计算的简化。(2)利用图解求边坡变形破坏的边界条件,分析软弱结构面的组合关系,分析滑体的形态、滑动方向,评价边坡的稳定程度,为力学计算创造条件。常用的为极射赤平投影分析法及实体比例投影法。
(4)边坡稳定专家系统
工程地质领域最早研制出的专家系统是用于地质勘查的专家系统Propecter,由斯坦福大学于20世纪70年代中期完成。另外,麻省理工学院在80年代中期研制的测井资料咨询专家系统也得到成功应用。在国内,许多单位正在进行研制,并取得很多成果。专家系统使得一般工程技术人员在解决工程地质问题时能像有经验的专家一样给出比较正确的判断并做出结论。因此,专家系统的应用为工程地质的发展提供了一条新思路。
2.定量评价方法
其实质仍是一种半定量方法,虽然评价结果表现为确定的数值,但最终判定仍然依赖人为的判断。目前,所有定量的计算方法都是基于定性基础之上的。
(1)极限平衡法
极限平衡法在工程中应用最为广泛。根据边坡破坏的边界条件,应用力学分析的方法,对可能发生的滑动面,在各种荷载作用下进行理论计算和抗滑强度的力学分析。通过反复计算和分析比较,对可能的滑动面给出稳定性系数。该方法比较直观、简单,对大多数边坡的评价结果比较令人满意。该方法的关键在于对滑体的范围和滑面的形态进行分析,正确地选用滑面计算参数,正确地分析滑体的各种荷载。基于该原理的方法很多,如条分法、圆弧法、Bishop法、Janbu法、不平衡传递系数法等。
极限平衡方法的最新发展之一是Sarma法。其基本概念:边坡除非是沿一个理想的平面或圆弧滑动,才可以作为一个完整的刚体运动,否则,必须先破裂成多个可以相对滑动的块体,才能发生滑动。该方法的优点是:可以用来评价各种类型滑坡的稳定性,如平面滑动、楔体滑动、圆弧及非圆弧滑动等。
(2)数值分析方法
主要是利用某种方法求出边坡的应力分布和变形情况,研究岩体中应力和应变的变化过程,求得各点上的局部稳定系数,由此判断边坡的稳定性。主要有以下几种:(1)有限单元法(FEM):该方法是目前应用最广泛的数值分析方法。其优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质、不连续介质特征,考虑了岩体的应力应变特征,可以避免将坡体视为刚体、过于简化边界条件的缺点,能够接近实际地从应力应变分析边坡的变形破坏机制,对了解边坡的应力分布及应变位移变化有利。其不足之处是:数据准备工作量大,原始数据易出错,不能保证整个区域内某些物理量的连续性;对解决无限性问题、应力集中问题等精度比较差。(2)边界单元法(BEM):该方法只需对边界极限离散化,具有输入数据少的特点。计算精度较高,在处理无限域方面有明显的优势。不足之处:一般边界元法得到的线性方程组的关系矩阵是满的不对称矩阵,不便应用有限元中成熟的对稀疏对称矩阵的系列解法。另外,边界元法在处理材料的非线性和严重不均匀的边坡时,不如有限元法。(3)离散单元法(DEM):可以直观反映岩体变化的应力场、位移场及速度场等各个参量的变化,可以模拟边坡失稳的全过程。该方法特别适合块裂介质的大变形及破坏问题的分析。缺点是计算时步需要很小,阻尼系数难以确定等。(4)块体理论(BT)该方法利用拓扑学和群论评价三维不连续岩体稳定性,建立在构造地质和简单力学平衡计算基础上。块体理论为三维分析方法,随着关键块体类型的确定,能找出具有潜在危险的关键块体的临空面位置及其分布。
3.不确定性分析方法
(1)系统分析方法
由于边坡处于复杂的岩体力学环境条件下,其稳定性涉及的面很广,且程度非常复杂,可以认为其是一个复杂系统。因此,边坡问题也是一个系统工程问题。应用系统分析方法应该遵循的途径:岩体力学环境条件的研究→变形破坏机制的研究→稳定性计算分析。目前,该方法广泛应用于边坡稳定性分析之中。
(2)可靠度分析方法
确定分析方法中经常用到安全系数的概念,实际上只是滑动面上的平均稳定系数,而没有考虑影响安全系数各个因素的变异性,可靠度分析方法则考虑了这一点。可靠度分析方法在分析边坡的稳定性时,充分考虑各个随机要素(如岩体及结构面的物理力学性质,地下水的作用包括静水压力、动水压力、裂隙水压力、软化作用、浮托力及各种荷载等)的变异性。
(3)灰色系统方法
灰色系统理论主要以信息利用与开拓为宗旨,以客观现象量化为目标,除对事物进行描述外,更侧重对事物发展过程进行动态研究。应用于滑坡研究中主要有两方面:一是用灰色预测模型进行滑坡失稳时间的预报,实践证明该预测的精度仍需进一步提高;二是用灰色聚类理论进行边坡稳定性分级、分类。该方法的局限性是聚类指标的选取、灰元的白化等带有经验性质。
(4)模糊数学评判法
模糊数学对处理经验模糊性的事物和概念具有一定的优越条件。该方法首先找出影响边坡稳定性的因素,并进行分类,分别赋予一定的权值,然后根据最大隶属度原则判断边坡单元的稳定性。实践证明,模糊评判法效果较好,为多变量、多因素影响的边坡稳定性的综合定量评价提供了一种有效的手段。其缺点是各个因素的权重选取带有主观判断的性质。
4.确定性和不确定性方法的结合
主要是概率分析方法与有限元法或边界单元法相结合而形成的随机有限元法或随机边界单元法等。由于是随机变量,故其结果更能客观地模拟边坡岩体的力学性质、边坡岩体的变形破坏发展及其性态的变化,从而成为数值模拟方法发展的新途径,是边坡稳定性研究的新手段。
5.物理模拟方法
早在1971年,英国帝国学院最早把倾斜台面模型技术用于研究边坡倾倒破坏机理及过程。随后,又试制成了基底摩擦试验模型,广泛应用于边坡块状倾倒及弯折倾倒。然而,由于受模型尺寸的限制,这些模型技术不能模拟大型复杂的工程及二维、三维的模型。针对这种工程要求,离心模型试验技术快速发展起来。国外早在20世纪30年代就已起步,特别是近20年来,这一技术有了快速发展,并得到广泛应用。离心模型试验主要模拟以自重为主荷载的岩土结构,在模型试验过程中模型出现了与原型相同的应力状态,从而避免了使用相似材料,而直接使用原型材料。因此,这项技术已被广泛地在各个方面得到应用。由于离心模型技术能使模型达到原型的压力水平,近年来已被广泛地应用于滑坡研究之中,为复杂的岩石工程的研究提供了有力手段。边坡工程中的离心模型试验也存在一些尚未解决的问题,主要是一些模拟理论问题。由于用原型材料进行试验,在相似规律条件下,并不能使模型满足所有的条件,从而引起固有误差。此外,如何确定参数有待进一步研究。
10、滑坡、崩塌敏感性分区
一、分区的目的和原则
一个地区滑坡、崩塌的活跃程度如何,一方面,是区域滑坡、崩塌研究的理论课题,也是区域滑坡、崩塌预测的基本内容,是开展区域预报的基础和依据;另一方面,也是为了给人们提供了解自己所处自然环境和经济活动场所是否安全与安全程度如何(即滑坡、崩塌的险情如何)的形象化资料,以便在防灾工作中为确保生产和经济活动的安全进行,而采取相应的防灾避险对策。这就要求从自然因素着手,对该地区滑坡、崩塌本身的活跃程度进行客观地综合评价,并按不同等级的活跃程度作出分区。
分区是地学领域在研究复杂问题时,便于认识自然现象的地域分布规律采用的一种方法或手段。这种方法是从诸多的复杂自然因素中,选择出对研究对象起着主要作用和影响的因素与指标,按因素区域的相似归类与差异分类原理,把研究对象进行划区,以分区的形式反映自然现象地区上的宏观规律性。而对于与研究对象无直接关系,或虽有直接关系但只起次要作用与不太重要的作用因素,可不加考虑或考虑的程度很低,这是对复杂自然现象进行分区的基本原则与作法。滑坡、崩塌是一种十分复杂的自然现象,要将其活跃程度进行分区,依据上述分区的特点,拟定以下4条原则。
1.忠实客观自然规律原则
所谓忠实客观自然规律,是指要遵从滑坡、崩塌发育形成的普遍而共同的规律,它们与其他自然现象(如暴雨洪涝、地震、干旱等现象)相比,最突出的不同特征是,滑坡、崩塌都只是发生在山区的一种自然现象,山区的地形、地质环境与水文气象条件的共存,以及相互结合形式,是其现象产生的基本条件,在活跃程度分区中必须忠实于这些因素的客观规律性。
2.突出主导因素原则
一种自然现象的产生都有主导作用因素,或称主要的影响因素。主导作用因素,是决定现象产生的本质因素,或称关键因素。对于滑坡、崩塌这种影响因素极为复杂的现象,其发生的主导作用现象,归根结底是地形、地质、降雨3个因素。在这3个作用因素中,又有作用程度的主次之分,在活跃程度分区中既要突出主要因素的作用,又要体现出主要作用因素之间的主次地位和相互关系。
3.综合相似原则
地形、地质、降雨3个主要作用因素,各自在滑坡、崩塌产生过程中,虽然所起的作用程度有主次地位的差异,但它们又是以一种相互影响、相互制约的形式同时存在,缺一不可。在三者综合一体的综合作用效应下,现象才有可能产生。因此,在活跃程度分区中,又必须将三者以一种综合形式表现出来。
4.简单醒目与完整原则
对于复杂自然现象的分区图,应根据该图的用途及其研究深度,尽可能全面完整地反映出现象的整体与局部区域的规律性,又要简繁适度。一张分区图,反映出的现象不完整而太简单、粗糙,或过于详细而非常繁杂,都达不到实用的价值和良好的应用效果。滑坡、崩塌活跃程度分区图,属于反映自然灾害的专题地图,在表现形式上醒目,可以给人一种轻松直观的感觉,能引起读者对该图反映内容的特别兴趣与注意,以便起到灾害预测和减灾防灾作用的应有效果。
二、分区因子指标选择与权重确定
1.分区因子指标的选择
如前面所述,任何一种自然现象的分区图,都是由一定的因素和指标进行划分的。分区因子指标的选择与量化,是进行分区的基础,指标选择与量化的合理与否,又关系到分区结果的成功与否。在本研究稳定性评价指标的基础上(表9-1,9-2),考虑到现有资料及工作深度的限制,同时便于GIS实现的条件下,采用以下3个因子的7个指标对滑坡、崩塌的区域活跃程度进行划分,如表10-1所示。
表10-1 滑坡、崩塌堆积体区域活跃程度评价指标体系
(1)地貌特征(G)因子与指标
滑坡与崩塌发生的空间场所,都需要有一定的地形临空面条件,这就是流域或斜坡的坡度。对于区域滑坡、崩塌发生场地而言,最能反映和代表该区域地形临空面条件特征的因子是地形(山坡)的坡度,地形坡度是导致滑坡与崩塌发生因子中的一个共同因子。地貌特征可以反映滑坡、崩坡堆积体的形态特点。因此,我们把顺坡形态(G1)、坡面平均坡度(G2)作为评价滑坡、崩塌的区域活跃程度分区的指标。
按照边坡的表面形态,把顺坡形态(G1)又分为凸形、平直、凹形3个等级;按照地形坡度因子数值大小,分成平均坡度≥30°、15°~30°、≤15°3个等级指标。
(2)岩土结构特征(S)因子及指标
岩土结构特征是反映滑坡、崩塌堆积体形成机制的主要方面,又是构成崩滑体的物质基础,它同时在一定意义上反映了崩滑体的稳定状态。我们用崩滑体物质组成(原岩类型)(S1)、崩滑体下伏岩性(S2)来表征,而潜在滑面形态(S3)、潜在滑面平均倾角(S4)由于现阶段无法判别,就不加采用,它们的影响累加到S1,S2之中。值得指出的是,崩滑体下伏岩性往往反映了地表水入渗后能否在崩滑体内部或崩滑体潜在滑动面上形成饱和地下水流,从而对其稳定性构成不利影响。
(3)赋存环境特征(E)因子及指标
对滑坡、崩塌堆积体的形成有至关重要的诱发作用,同时它也是滑坡、崩塌堆积体稳定性变化的外部因素。选取流水冲刷作用(E2)、人类工程活动(E4)、地震烈度(E5)作为主要考虑的环境因素。地下水是否出露(E1)、暴雨强度(E3)由于现阶段难以收集资料而不加考虑。
滑坡、崩塌的发生都离不开水的作用,水的来源渠道和提供方式很多,但可以归结为大气降水的直接提供和间接提供两种方式,它们是滑坡和崩塌发生的主要激发和诱发因素。暴雨则是滑坡、崩塌发生的主要水源,或者说大量的滑坡、崩塌发生的水源,是由大气降水直接提供的。在大气降水提供方式中,对滑坡、崩塌发生起积极作用或主要作用的是暴雨,暴雨中最关键的因子又是暴雨的强度。
2.各因子指标的权重
区域活跃程度即敏感性分区。将地貌特征、岩土结构特征、赋存环境特征3个因子的指标组合起来,对滑坡、崩塌的区域敏感性进行分区时,必须考虑每个因子所起的作用大小,或作用程度的定量关系(权重)。因子权重的确定,首先要解决一个权重值确定的理论问题,或权重值分级的依据,目前有很多理论方法,但基本是以经验为基础而确定的。
滑坡、崩塌堆积体的敏感性受多种因素影响,而每一种因素在敏感性中所起的作用是不同的。地貌特征和岩土结构特征是变形破坏的基础,赋存环境条件则是敏感性变化的诱发因素,近期活动迹是敏感性的直接表征。根据已有研究,并结合库区实际情况,确定各评价因素的权重值见表10-2。
表10-2 敏感性评价因子权值分配表