导航:首页 > 气象灾害百科 > 滑坡的时空

滑坡的时空

发布时间:2021-07-10 03:30:42

1、滑坡的影响及其后果

滑坡影响主要针对两类基本环境:建筑环境和自然环境。有时候,这两种环境也有相互交叉的情况,例如,被采伐的农业用地和森林用地。

●滑坡对建筑环境的影响

建筑物无论是位于滑坡体上还是在滑坡附近,滑坡都会对其产生影响。在不稳定边坡上修建的居民住房可能会遭受局部或完全破坏,因为滑坡会使房屋的地基、墙壁、周围设施、地上和地下设施等失稳或破坏。滑坡可能会影响大片的居民区,也可能只影响极少数的居民。同时,滑坡对某些线性工程(如主干污水管、水管、电线管,以及常用的道路)的破坏,可能会造成一定损害。商业建筑受到的影响常和居民区一样。如果这个商业建筑是如食品、商店类的日常商店,其后果会更严重,因为滑坡造成的房屋结构破坏或交通不便可能会使商店破产。

如泥石流类的高速滑坡,由于在没有任何预警状态下发生,运动速度太快以至于来不及采取任何减灾措施,加上其本身具有的能量和破坏力,成为对结构物最具破坏性的滑坡类型。

高速运动的滑坡可以将建筑物完全摧毁,相反,缓慢运动的滑坡可能只会使建筑物轻微受损,并且其缓慢的运动也会给减灾措施提供时间。但如果置之不理,则缓慢运动的滑坡在经过一段时间后也可能完全摧毁建筑物。在陡峻地区发生的碎屑流和火山泥流,由于其极高速的运动和强大的能量,可以在短时间内摧毁城镇或邻近地区的建筑物和生命线。滑坡运动的性质和它们可能持续的时间(数天、数星期或数月)也决定着灾区的建筑物重建进程,除非采取适当的减灾措施;有时即使采取了措施,也不能保证其稳定性。

滑坡可能造成的最大危害之一应该是对交通的影响,在世界范围内这种影响给很多人的生活带来不便。在公路和铁路沿线的切坡及填土中产生的破坏,以及起因于公路和铁路路基下伏软弱层或易滑层的破坏,是非常普遍的问题。岩崩可能对旅行者和步行者造成伤害,并损害建筑物。所有类型的滑坡都可能造成短期或长期的道路堵塞而给商业交通、旅游交通甚至紧急交通带来不便(图1.29)。即使是缓慢的蠕变也可能对线状结构物造成危害,并给设施的维护带来困难。图1.29显示了某滑坡堵塞某主要高速公路的情况。滑坡堵塞高速公路的情况在世界各地普遍发生,其中大多数可以采用推土机轻易除去。但有些时候,如图1.29所示,可能需要大量开挖和进行至少是短期的迂回,严重情况下可能需要关闭该公路。

图1.29 2001年发生在泛美高速公路附近的滑坡,位于中美洲萨尔瓦多,靠近San Vicente镇(A land slide on the Pan American Highway in El Salvador,Central America,near the town of San Vicente,in 2001)(照片来源:美国地质调查局,Ed Harp)

随着世界人口的不断增长,滑坡可能产生的危害也逐渐增长。这种趋势迫使人们在走投无路的情况下,向那些过去被认为是不适于居住的地方迁移。不明智的甚至是不存在的土地利用政策容许在那些更适用于农业、开放型公园等非居住型地段修建住房。许多社区常常并没有考虑对那些不安全的建筑行为实行制约,也没有任何法律条文或专家处理此类事件,因此,使滑坡灾害无法得到控制。

●滑坡对自然环境的影响

滑坡通过以下方面对自然环境产生相当大的影响:

(1)地球表面的地貌(位于陆地和海洋的高山和深谷系统)。山谷地貌严重受到大型滑坡体沿坡向下运动的巨大影响。

(2)覆盖大部分陆地的森林和草场。

(3)生存于地球表面及河流,湖泊和海洋的野生动物。

图1.30,图1.31和图1.32显示了几个非常大规模的滑坡以及它们如何改变地貌,影响河流、农田和森林的情况。

图1.30 位于美国加利福尼亚州的Mount Shasta活火山(The active volcano,Mount Shasta jn California,USA)。注意山前地貌,形成于30万年以前的一次岩屑流。那场岩屑流自火山处经过长距离运动,造成了到现在还能清晰可辨的持续地形(照片来源:美国地质调查局,R.Crandall)

图1.31 在南美洲厄瓜多尔东北部的Río Malo(从左下流入)和Río Coca两条河流的汇流处下望的景色(View looking downstream at the confluence of the Río Malo(flowing from lower left)and the Río Coca,northeastern Ecuador,in South America)。两条河流的河谷都被1987年Reventador地震引发的泥石流带来的堆积物所充填。在地震发生前的几天里,该地区的边坡被暴雨所饱和。碎屑滑坡,泥质滑坡,岩屑流,泥石流,土流以及洪水摧毁了穿越厄瓜多尔的40多千米输油管道,和连接Quito的唯一一条高速公路(照片来源:美国地质调查局,R.L.Schuster;引自Schuster Robert L等,2001)

森林、草场和野生动物常常遭受滑坡带来的负面影响,体现为动物、鱼类极易受到伤害,有时会产生短期死亡甚至灭绝。然而,因为滑坡相对来讲只是局部的事件,植物群和动物群能随时间逐渐恢复。另外,最近的生态学研究表明,在一定条件下,在中、长时间段内,滑坡可能通过直接的方式或通过改善它们所依赖的食物的有机体,造福于鱼类和其他野生动物。

以下是普遍地发生在自然环境中的一些滑坡实例。

海底滑坡(水下滑坡) 是一个一般名词,用来描述发生在海洋浅部或深部的地质体的沿坡向下运动。这类事件会对海岸线深部造成极大影响,最终影响到码头和航运。这种类型的滑坡可能发生在河流、湖泊和海洋。地震引起的大型海底滑坡曾引发灾难性海啸,如1929年发生的Grand Banks海啸(加拿大Newfoundland的海岸一带)。

图1.32 位于美国科罗拉多州的Slumgullion滑坡(The Slumgu IIion landslide,Colorado,USA)。该滑坡(以前曾被称为泥流)堵塞了Gunnison River河的Lake Fork湖。曾引起河谷的洪水并形成了Lake Cristobal湖(照片来源:美国地质调查局,Jef Coe)

海岸岸坡后退(或陡壁侵蚀) 是另一种滑坡作用于自然环境的常见效应。岩石和土体的落体运动、滑动和碎屑流是滑坡影响海岸地区的常见形式。然而倾倒破坏和土石流动现象也时有发生。从被侵蚀的岩壁上下落的岩石块对那些在下面靠近岩壁的海滩使用者尤其危险。大量的滑坡物质可能对鱼类和海藻造成伤害,而在水体中快速的滑坡体堆积则常常会改变附近的水质。

滑坡坝 可能在大型滑坡截断河流时自然形成,并在其后形成堰塞湖。大多数滑坡坝只能在短时期内存在,因为其后的水体会对坝体产生侵蚀而导致滑坡坝溃决。如果滑坡坝不被自然地侵蚀破坏或被人为改观,它将形成一个新的景观——滑坡湖。滑坡湖可能延续很长的时间,也可能突然被释放而在下游产生巨大的洪水。人们有许多方式可以减轻滑坡坝带来的潜在危险,其中的一些已经在本书的关于安全和减灾的章节中进行了讨论。图1.32为Slumgullion滑坡,为世界上最大的滑坡之一。滑坡形成的滑坡坝是如此长,从形成开始到现在已经持续了700多年。图C53,C54和C55(见附录C)还显示了其他一些大型滑坡坝的特征。

请参阅附录C,了解有关滑坡坝减灾的更多的信息。

2、滑坡发生的原因

产生滑坡的原因可以大致分为两类:自然原因和人为原因。但有时,滑坡会因为这两种原因的联合作用而产生或加剧。

●自然发生的滑坡

这种类型包含三种可以单独或者复合诱发滑坡的主要机制:①水;②地震活动;③火山活动。这些机制的影响程度变化很大,主要取决于边坡的坡度、地形地貌条件、土质类型、下覆地质条件以及在可能受影响地区是否有居民和建筑。滑坡的影响将在本章第5节中作更详细的讨论。

滑坡发生和水

边坡饱和是滑坡产生的最主要原因。边坡的饱和过程可能在集中降雨、融雪,地下水位变化和沿海岸线、土坝、湖岸、水库、运河和河流的地表水位变化时出现。滑坡和洪水常紧密联系,因为两者都与降雨、地表径流和坡体的饱和有关。洪水可以通过淘蚀溪流和河流的岸坡,形成的面流又使得边坡坡体饱和而导致滑坡。另外,发生在相对比较小的陡峻溪谷中的泥石流和泥流,常常被误认为是洪水;事实上,这两种事件经常在同一地区同时发生。同时,滑坡常会引起洪水,当滑坡体物质堵塞河道和其他水路时,导致大量水体在滑坡坝后蓄积而造成上游地区被淹没。而一旦滑坡坝溃决,将会导致下游地区遭受洪水。此外,滑坡物质总是增加正常溪流中的泥石成分,从而导致溪流堵塞和改道,为洪水的形成创造条件。滑坡也会诱发巨浪,水库大坝坝顶越流,以及减小水库库容。森林野火发生后的陡峭边坡,由于燃烧和植被破坏的影响,常常成为滑坡易发地区。主要原因是,燃烧会引起边坡表土化学成分的变化,加上降雨等各种因素造成的边坡饱和过程更会促进这种变化。在被燃烧过的边坡,泥石流是最常见的滑坡类型(请参见“1.2滑坡基本类型”中关于泥石流的有关描述和照片)。当然,造成森林野火的原因,可能是自然的或人为的。图1.26显示了一毁灭性的滑坡,最初可能由降雨诱发,而水管的漏水增加了进入滑坡体的水量,而使滑坡造成的破坏更加严重。

图1.26 1985年发生在波多黎各自由邦的Mameyes滑坡(The Mameyes,Puerto Rico,landslide,1985)。该滑坡摧毁了120间房屋,并造成至少129人死亡。这场灾难性滑坡发生的原因是强热带风暴产生的超强度降雨。人口高密度地区的下水道漏水导致的地表土层饱和,以及滑坡顶部的自来水管漏水也对滑坡的发生产生影响(照片来源:美国地质调查局,Randall Jibson)

滑坡发生和地震活动

图1.27 2004年日本新潟县中越地震诱发的滑坡导致了建于人工回填土上的房屋的损坏(Earthquake inced landslide damage to a house built on artificial fil,after the 2004 Nigata Prefecture earthquake in Japan)(照片来源:日本京都大学,釜井俊孝)

自有历史记载以来,许多滑坡频发的山区,也经历过中等程度以上的地震活动。由于地震的震动作用,以及震动作用导致的液化现象,或者震动导致的土层剪胀,可能使水更容易渗透到坡体内(震动作用导致的残余孔隙水压力也很重要)等原因,在高陡边坡处的地震作用,将增加滑坡发生的可能性。例如,1964年发生在美国的阿拉斯加大地震使其大范围形成了滑坡和其他形式的破坏,是地震引起的经济损失中的最大部分。在北美的其他地区,如加利福尼亚州,华盛顿州的Puget Sound地区和加拿大东部的St.Lawrence低地,由于中大地震的影响,都遭受了滑坡、侧向流动和其他类型的边坡破坏。地震地面震动引起的岩石或岩组的松弛也可导致岩崩和岩石的倾倒破坏。图1.27为地震诱发的滑坡造成的破坏的照片。地震震动引起的高陡边坡破坏,堵塞山区溪流和河谷而形成堰塞湖,也具有极大的危险性。这些滑坡坝常常部分或完全堵塞水流,形成堰塞湖,淹没上游地区。而且这些滑坡坝又往往很不稳定,在侵蚀作用下,迅速或经过一段时间后发生灾难性破坏。滑坡坝破坏后,堰塞湖水突然下泻形成洪水,可能对下游地区造成巨大损失。

滑坡发生和火山活动

火山活动导致的滑坡常代表最具杀伤力的滑坡类型。火山熔岩可以迅速融化冰雪,形成岩石、土、灰和水沿陡峭的火山边坡向下加速运动,毁灭沿途的所有一切。这些火山泥石流(也称为Lahar,火山泥流)在离开其火山发源地后,仍能长距离运动,造成火山周围平坦地区生命财产的损失。在许多情况下,火山堆积物都很年轻、未固结、多存在地质上的软弱结构面,容易产生溃曲和导致岩质滑坡和碎屑流。许多火山成因的岛屿,其周边都遭受过周期性的破坏(起因于火山表层弱固结的堆积物)。岩石和土体滑入海洋和其他如海子的水体中,形成水下滑坡。由于对水体的迅速置换,水下滑坡常引起灾难性海啸,不仅对局部造成危害,而且可能在长距离移动后,对沿途地区和所到达地区造成危害。图1.28显示了发生在某火山一侧的滑坡破坏,以及对所经过地区的毁灭状况。

图1.28 1998年10月30日,在中美洲尼加拉瓜Casita火山的一侧发生了破坏(The side of Casita Volcano in Nicaragua,Centra I America,collapsed on October 30,1998)。当天飓风Mitch穿越中美洲,并产生峰值雨量。这场火山泥流横扫了El Porvenir和Rolando Rodriguez两个城镇,造成了至少2,000人丧生(照片来源:美国地质调查局,K.M.Smith)

●人类活动引起的滑坡

人口增长导致了对土地的开发,形成新的城镇和城市,也导致了滑坡的发生。对排水方式的改变和对植被的破坏等是最常见的诱发滑坡的人为因素。其他的诱发滑坡的实例包括切坡使边坡过陡,在边坡顶部加载使其超过土体或岩体的剪切强度。然而,滑坡也可能由于诸如灌溉、水库排水或蓄水、水管渗漏、不合理地开挖或削坡等人类活动的影响而发生。在滑坡易于发生的地区进行新的建设活动时,可以通过采取适当的措施,如首先确定场地的边坡破坏危险性,进行适当的滑坡危险性分区,然后采取适当的工程手段(例如削坡、开挖),减缓滑坡发生危险性。

请参阅附录A,了解更多、更详细的有关滑坡的诱发机制。

3、发生滑坡的前兆有哪些?

滑坡临发生前具有许多前兆,发现这样的征兆应特别注意。

(1)山坡出现裂复缝往往是滑坡征兆。大量裂缝的出现,说明山坡已处于危险状态。

广西地质灾害避险应急手册

(2)滑坡前缘出现有规则的纵张裂缝,显示滑坡非常危险。

贺州市灵峰村,2006)

(平乐县,2006)

(3)建在斜坡上的多处房屋地板、墙壁出现明显拉裂,墙体歪斜,是滑坡的前兆。

(4)滑坡体上出现大量的马刀制树是滑坡的前兆。

(箭头表示滑动方向)

(5)成片分布的马刀树显示斜坡表层土体长期在向下缓慢滑动。

重庆云阳,2001)

(6)滑坡体上的树木歪斜,像醉汉一样,东倒西歪,显示滑坡已滑动解体。

滑坡体上的“醉汉林”,显示滑坡已滑动解体(四川宣汉,2004)

(7)滑坡前缘坡脚有堵塞多年的泉水突然涌出,坡体上水井中水位突然变化等异常现象,说明滑坡体变形滑动强烈,可能zd发生整体滑动。

泉水突然涌出、井水位突然变化(图中虚线表示原水位,实线表示水位异常变化)

广西地质灾害避险应急手册

(8)猪、鸡等动物惊恐不宁,不入睡,老鼠乱窜不进洞,是滑坡前兆。

4、滑坡的防治有哪些?

研究滑坡规律的目的在于有效地预防和整治滑坡,以减少其对生活和生产设施的危害,并保持人类赖以生存的自然环境不遭其污染。滑坡的防治要贯彻“及早发现,预防为主;查明情况,综合治理;力求根治,不留后患”(徐邦栋,2001)的原则。
一、预防为主和早治、治小
山坡在大自然的营力作用下,经一定年限有的可产生滑坡,系地貌演变和河谷发育的自然规律,但该滑坡所在的山坡,一般均具有明显的不良地貌与地质条件。当地若是处于雨水丰沛、地震频繁且烈度高以及岸边水流冲刷等恶劣的环境下,虽然在当时只是局部变形尚未引起坡体不稳,但任其发展,有的可因失去抗力而导致坡体整体失稳形成大范围的滑坡与崩塌。因此,对局部变形先行加固可限制其发展,当时所耗费用甚少,即达“早治治小”的目的(徐邦栋,2001)。
(一)预防滑坡生成和危害的对策
1)恢复大区域的植被以防止气象变化是全球防灾、减灾的战略对策,从中可减少滑坡的新生与复活。
2)对处于极限稳定状态的山坡及不良地质地段,应以抑制和控制滑坡发展的作用因素为对策。
3)自然因素或人为活动促使稳定的山坡出现滑坡变形,在其初期即应恢复原山坡的地质环境阻止其恶化。
4)对大型、巨型滑坡或在徐变(蠕动或流变)的高大岩体,由于危害重而整治费用浩大,在查清后常以绕避其危害范围为主要对策。在一般大、中型滑坡或潜在滑坡的地段,经绕避方案比选后仍以通过为宜时,应以“治早”和“根治”为主,避免恶化后冒灾害的风险。
5)各项生活与生产设施在拟建之初,是预防滑坡生成和避免其危害的最佳期间。
(二)在滑坡或潜伏滑坡地段布置建筑设施时应规划的预防措施
1)在较大滑坡(或潜伏滑坡)地段,一般从获得定性的地质资料大致定量后即进行绕开与加固滑坡的方案比选。
2)所有预防措施中对有把握者,可采用永久性工程,一次建成,一劳永逸;对把握不大者则先做成临时工程,但要能随时加固改成永久性工程,避免造成浪费。
3)一般带永久性的预防措施,其结构强度应大于围岩的刚度,即可整体变形而不破坏,可从变形迹象判断滑坡性质,尽可能再加固使用。
二、滑坡治理措施
(一)消除和减轻地表水和地下水的危害
水的作用往往是引起滑坡的主要因素。因此,消除和减轻水对边坡的危害尤其重要(徐邦栋,2001),其目的是降低孔隙水压力和动水压力,防止岩土体的软化及溶蚀分解,消除或减小水的冲刷和浪击作用。具体做法:防止外围地表水进入滑坡区,可在滑坡边界修截水沟;在滑坡区内,可在坡面修筑排水沟;在覆盖层上可用浆砌片石或人造植被铺盖,防止地表水下渗。对于岩质边坡还可用喷混凝土护面或挂钢筋网喷混凝土。排除地下水的措施很多,应根据边坡的地质结构特征和水文地质条件加以选择。常用的方法:①水平钻孔疏干;②垂直孔排水;③竖井抽水;④隧洞疏干;⑤支撑盲沟。
(二)改善边坡岩土体的力学强度
通过一定的工程技术措施,改善边坡岩土体的力学强度,提高其抗滑力,减小滑动力。常用的措施:①削坡减载,用降低坡高或放缓坡角来改善边坡的稳定性。削坡设计应尽量削减不稳定岩土体的高度,而阻滑部分岩土体不应削减。此法并不总是最经济、最有效的措施,要在施工前作经济技术比较。②边坡人工加固,常用的方法:A.修筑挡土墙、护墙等支挡不稳定岩体;B.钢筋混凝土抗滑桩或钢筋桩作为阻滑支撑工程;C.预应力锚杆或锚索,适用于加固有裂隙或软弱结构面的岩质边坡;D.固结灌浆或电化学加固法加强边坡岩体或土体的强度;E.边坡柔性防护技术等。

5、滑坡发生的时间规律

滑坡的发生时间主要与诱发滑坡的各种外界因素有关,如地震、降雨、冻融、海啸、风暴潮及人类活动等。大致有如下规律:

1)同时性。有些滑坡受诱发因素的作用后,立即活动。如强烈地震、暴雨、海啸、风暴潮等发生时和不合理的人类活动,如开抄挖、爆破等,都会有大量的滑坡出现。

2)滞后性。有些滑坡发生时间稍晚于诱发作用因素的时间。如降雨、融雪、海啸、风暴潮及人类活动之后。这种滞后性规律知在降雨诱发型滑坡中表现最为明显,该类滑坡多发生在暴雨、大雨和长时间的连续降雨之后,滞后时间的长短与滑坡体的岩性、结构及降雨量的大小有关。一般讲,滑坡道体越松散、裂隙越发育、降雨量越大,则滞后时间越短。此外,人工开挖坡脚之后,堆载及水库蓄水、泄水之后发生的滑坡也属于这类。由人为活动因素诱发的滑坡的滞后时间的长短与人类活动的强度大小及滑坡的原先稳定程度有关。人类活动强度越大、滑坡体的稳定程度越低,则滞后时间越短。

6、山体滑坡发生的前兆是什么,有哪些现象

不同类型、不同性质、不同特点的滑坡,在滑动之前,一般都会显示出一些征兆。归纳起来,常见的有如下几种:1)滑坡滑动之前,在滑坡前缘坡脚处,堵塞多年的泉水有复活现象,或者出现泉水(井水)突然干枯,井、泉水位突变或混浊等类似的异常现象。2)在滑坡体中部、前部出现横向及纵向放射状裂缝,它反映了滑坡体向前推挤并受到阻碍,已进入临滑状态。3)滑坡滑动之前,滑坡体前缘坡脚处,土体出现隆起(上凸)现象,这是滑坡体明显向前推挤的现象。4)滑坡滑动之前,有岩石开裂或被剪切挤压的现象,这种现象反映了深部变形与破裂。5)滑坡在临滑之前,滑坡体周围的岩(土)体会出现小型崩塌和松弛现象。6)如果在滑坡体有长期位移观测资料,在滑坡滑动之前,无论是水平位移量或垂直位移量,均会出现加速变化的趋势。这是临滑的明显迹象。7)滑坡后缘的裂缝急剧扩展,并从裂缝中冒出热气或冷风。滑坡是否发生,不能靠单一个别的前兆现象来判定,有时可能会造成误判。因此,发现某一种前兆时,应尽快对滑坡体进行仔细查看,迅速做出综合的判定。

7、滑坡形成的原因和后果是什么?

产生滑坡的条件: 一是地质条件与地貌条件;二是内外营力(动力)和人为作用的影响。第一个条件与以下几个方面有关:
(1)岩土类型:岩土体是产生滑坡的物质基础。一般说,各类岩、土都有可能构成滑坡体,其中结构松散,抗剪强度和抗风化能力较低,在水的作用下其性质能发生变化的岩、土,如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。
(2)地质构造条件:组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时,才有可能向下滑动的条件。同时、构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。故各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时,最易发生滑坡。
(3)地形地貌条件:只有处于一定的地貌部位,具备一定坡度的斜坡,才可能发生滑坡。一般江、河、湖(水库)、海、沟的斜坡,前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物的边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。坡度大于10度,小于45度,下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。
(4)水文地质条件:地下水活动,在滑坡形成中起着主要作用。它的作用主要表现在:软化岩、土,降低岩、土体的强度,产生动水压力和孔隙水压力,潜蚀岩、土,增大岩、土容重,对透水岩层产生浮托力等。尤其是对滑面(带)的软化作用和降低强度的作用最突出。
就第二个条件而言,在现今地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区,外界因素和作用,可以使产生滑坡的基本条件发生变化,从而诱发滑坡。主要的诱发因素有:地震、降雨和融雪、地表水的冲刷、浸泡、河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷;不合理的人类工程活动,如开挖坡脚、坡体上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水、矿山开采等都可诱发滑坡,还有如海啸、风暴潮、冻融等作用也可诱发滑坡。
滑坡的人为因素:
违反自然规律、破坏斜坡稳定条件的人类活动都会诱发滑坡。例如:
(1)开挖坡脚:修建铁路、公路、依山建房、建厂等工程,常常因使坡体下部失去支撑而发生下滑。例如我国西南、西北的一些铁路、公路、因修建时大力爆破、强行开挖,事后陆陆续续地在边坡上发生了滑坡,给道路施工、运营带来危害。
(2)蓄水、排水:水渠和水池的漫溢和渗漏,工业生产用水和废水的排放、农业灌溉等,均易使水流渗入坡体,加大孔隙水压力,软化岩、土体,增大坡体容重,从而促使或诱发滑坡的发生。水库的水位上下急剧变动,加大了坡体的动水压力,也可使斜坡和岸坡诱发滑坡发生。支撑不了过大的重量,失去平衡而沿软弱面下滑。尤其是厂矿废渣的不合理堆弃,常常触发滑坡的发生。
此外、劈山开矿的爆破作用,可使斜坡的岩、土体受振动而破碎产生滑坡;在山坡上乱砍滥伐,使坡体失去保护,便有利于雨水等水体的入渗从而诱发滑坡等等。如果上述的人类作用与不利的自然作用互相结合,则就更容易促进滑坡的发生。
随着经济的发展,人类越来越多的工程活动破坏了自然坡体,因而近年来滑坡的发生越来越频繁,并有愈演愈烈的趋势。应加以重视。
滑坡的危害:山体滑坡不仅造成一定范围内的人员伤亡、财产损失,还会对附近道路交通造成严重威胁。 2007年6月17日,房县榔口乡珠藏洞村二组发生一起大型山体滑坡事件。目前滑坡已导致15家农户房屋出现明显裂缝,其中特危房屋8户,涉及农户70余人。 2007年 8月12日,房县青峰镇镇青河村、阳坪村、深屿沟村3个行政村连续发生重大山体滑坡事件,其中,深屿沟村塔石板沟的滑坡体面积约40万平方米,青河村何家坡体面积约60万平方米,阳坪村换香扒滑坡体面积约455万平方米,受山体滑坡的影响目前已有133户,501人,422间房屋不同程度受损,其中,63户,244人,223间房屋倒毁,不能居住,造成直接经济损失近1000多万元。

8、滑坡的预测和监测方法

滑坡作用的预报像其他外部地质作用那样,预报发展过程(阶段)和时空分布特征,并对单个滑坡(或滑坡群)稳定性进行评价,为防治工作提供依据。

滑坡发生时间的预报通常分为超长期(达100 a)、长期(10~15 a)、中期(1~10 a)和短期(几小时、几天~1 a)。因此,危险地区设主观测站(台),长期连续取得观测数据。

近年来,地球物理方在滑坡动态观测中,开展了滑移特点与地球物理参数间相关关系的研究,使时间预报研究进一步深化。大量实践(实验室内的物理模拟和野外实际的稳定性已破坏的斜坡上测量)证明利用地球物理方法预报滑坡过程是可行的、有效的。

12.1.4.1 用地震方法研究滑坡动力学特征预报滑坡

图12.1.6是用地震方法研究滑坡动力学特征的实例。实验室内模型实验选用与粘土相当的材料并考虑相似性准则制作物理模型,模拟塑性滑坡形成过程。实验结果表明,介质弹性特征的改变总是发生在滑动之前,即介质由稳定状态变为破坏状态,地震波速明显降低(见图12.1.6,a曲线)。这个结果已被野外大量滑坡上测试结果所证实。从图12.1.6地震纵波速度曲线(a曲线)、大地测量水准点的水平位移曲线(b、c曲线)和应力变化曲线(d曲线)变化可以看出滑坡开始滑动时刻(图12.1.6中的A点)和剧烈滑动的时刻(图12.1.6中的B点),这样就可以提前预报滑坡。

图12.1.6 用地震方法研究滑坡动力学特征图示(A图)及其结果(B图)

12.1.4.2 利用电阻率法和大地水准测量研究滑动面形成的时间和地点

НечаевЮВ研究(见图12.1.7)。南乌克兰一个露天开采的铁矿深部斜坡滑动的情况。该斜坡的岩性为泥灰质层状粘土,由于发生人工滑坡的体积已达(8~10)×103 m3,所以,滑坡的稳定性已被破坏。

图12.1.7 倾斜露天矿场滑坡上的动态观测

测量视电阻率ρS参数是采用不同供电极距的对称四极装置,同时,对位于滑坡体上的水准点进行了矿山测量观测。把不同极距的ρS值表示成与时间的函数关系ρS=f(t)。由图12.1.7可见,供电极距不同,反映地电断面的深度不同。三种极距的、分别为某种供电极距初始视电阻率值和定期观测某一时刻的视电阻率值)与观测时间t都有类似的函数关系。由于,所以,~t曲线图对地电断面状态变化反映相当灵敏。由图12.1.7可见,在t1、t2、t3 时刻均出现了视电阻率异常。由该矿山测量部门查明,在t1 时刻斜坡岩石形成微小裂隙;在t3 时刻岩石产生滑落,即在岩石产生滑落之前的几昼夜内,可以由~t曲线图看出地电断面状态发生明显变化情况。根据勘查结果,滑坡形成速度在0.2~2.2 m/h范围内变化。因此,有计划地沿着整个斜面布置测点进行监测,能够获得滑动面形成时间和地点的信息。

12.1.4.3 用测自然电位值变化对崩塌性滑坡的短期预测

实践证明,对滑坡的预报是困难的,日本在这方面也做了大量研究工作。研究者认为,正在缓慢移动的滑坡区,实测的自然电位是连续的,若电位发生变化则是发生岩石急剧移动或发生崩塌之前兆。实验结果表明,以0.8 m/s速度缓慢移动的滑坡,在1.5 h内连续观测,自然电位如有100 mV的变化,则在约3 h后将发生15 m×30 m×5 m的土块崩塌。所以,用测自然电位值变化对崩塌性滑坡的短期预测是可能的。

12.1.4.4 对地下水状态监测

地下水对滑坡稳定性影响很大,甚至影响滑坡作用的全过程。地下水的每次流动,都改变着滑坡的水文地质条件,地下水的深度位置决定滑坡规模,并且反映静水压力。地球物理工作者面临的问题就是确定地下水的深度及其变化。

中国地质大学(武汉)利用地面核磁共振方法,对我国三峡坝区滑坡进行监测。利用核磁共振感应系统,在一年四季的不同季节,含丰水期和枯水期,特别是降雨量最大季节,增加观测次数。应用相同测量装置、选用相同的技术参数,在同一工区的同一测点上重复观测,获得了不同季节之间潜水面乃至地下各个含水层的深度变化信息。

在含水和不含水岩石中纵波传播速度取决于岩石成分、密度、孔隙率和层理深度。地震勘探系统应用相同技术、装置,沿一个和一些地形标定的剖面上重复测量,特别重要的是应当捕捉最干旱和降雨量最大季节之间潜水面的变化信息。把各个时期获得的水文测量图进行对比,以评价地下水动力学特征,这些特征与滑坡发育有密切的关系。

12.1.4.5 温度测量是自然电场的补充方法

地下水的渗透特征在电阻率法的曲线上和自然电位图上均有反映。温度测量是自然电场的补充方法,它反映地下水运动和滑坡体的水饱和系数。一般情况下,在滑坡体上方呈现明显的自然电位负异常,且电位等值线拉长方向即为滑坡走向。电位最小梯度方向与地下水流方向一致。滑体上呈现负异常与其中水的渗透作用有关,是这些水沿滑坡壁的裂隙渗透的结果,使自然电位测量结果与测温资料一致。盛夏季节测温,上部土壤层升温(地下水很深时),以较高温度值(29~31℃)圈定了滑坡体的边界。在滑坡以外地区,温度明显降低(23~25℃)。

当地下水埋深很大、流速又小,工作区游散电流明显时,自然电场法观测效果不佳。测温法也受到限制。

滑坡上钻井资料是获取真速度和潜水流渗透速度的定量数据的来源。这些数据与地震、地面核磁共振方法资料配合,可以确定滑坡土体中的渗透系数。

12.1.4.6 声辐射技术、微动观测用于监测滑坡的发展过程

滑坡在孕育和发展过程中,往往会导致岩体位移、应力集中而引发岩体产生微破裂,从而导致声辐射。除了常规的监测技术(如钻孔倾斜仪、地面倾斜仪、裂缝计等)外,声辐射技术、微动观测也能用于监测滑坡的发展过程。

A.声辐射技术是在被监测的地质体中(或钻孔内)埋设检波器,检测声辐射信号,记录声辐射脉冲的强度和频度。声波脉冲的强度和能量能够比较准确地反映岩石破裂的过程,以此来预测滑坡。有许多国家利用这一方法有效地监测滑坡的发展过程并做出成功的预测。捷克在一露天采矿场用钻孔声辐射结果划分出了稳定性不同的四个岩体,确定了岩体的扰动情况及天然应力分布的变化。这些结果得到钻孔倾斜仪测量结果的印证。智利也根据声辐射测量成功地预测了滑坡。

B.微动观测。日本中部被第三纪沉积物覆盖的许多地区滑坡频繁发生,已采用了各种方法来查明滑坡产生的机制。其中方法之一是微动观测法,该方法通过微动观测,求出质点运动的频谱及轨迹,以此确定地下地质结构的颤振特性和变化过程,从而预测滑坡的移动。在日本长野以西约20 km的奈良尾和阿吉美木两个滑坡区进行了微动观测。在奈良尾地区由轨迹确定的地面颤振的方向性可用来识别主要和次级的滑动,而在阿吉美木地区则划分了稳定带和非稳定带。据认为,微振特性与应力分布状况有关,这或许是用该方法预测滑坡的基础。

12.1.4.7 用充电法和基准点法直接观测滑坡物质的移动方向和速度

直接观测滑坡物质的移动方向和速度可以评价斜坡的稳定性和监测滑坡的发展。

众所周知,传统的充电法可以用于对滑坡稳定性进行监测,通常把几个金属球放在滑坡体内的钻孔中的不同深度处,观测钻孔上方充电法电位异常极大值及其位置变化,推断滑坡物质的移动方向和速度。

此外,可采用基准点法,即系统地监测人工和天然基准点上物探异常的变化规律。例如,采用人工磁性基准点,即把永久磁铁放在滑坡体内的钻孔中,它所引起的磁异常最大值应超过测量精度的5~10倍,钻孔的排列线应垂直滑坡方向,井口的平面位置与高程同滑坡体外基岩上的固定大地测量基准点联测。磁铁在地面投影位置的测量精度为0.1~0.15 m,对磁铁位置进行重复测量,周期长短要考虑使移动的距离为测量位置精度的2~3倍。把不同时期所测的磁场图加以对照,就可以确定滑坡移动的方向和距离,进一步可求出移动的速度。

利用天然基准点,也可以进行上述工作。所谓天然基准点是利用滑坡体内长期存在的天然不均匀体,其物性与围岩有明显差别,并存在视电阻率和自然电位局部异常(岩相的变化、水分的增多等)以及局部磁异常(如磁性滚石、粘土透镜体)的点位。

12.1.4.8 引入地球物理综合指标(多参数综合研究)对滑坡发育阶段进行定量评价

由于滑坡作用是一复杂的地质过程,又由于地球物理方法求解反问题的多解性,所以,要利用多参数进行综合研究,研究各参数的统计规律,提高定量预测的准确性。

为了对滑坡发育阶段进行定量评价,АбдулаевШХ引入浸湿度(α)、破碎程度(r)和压缩程度(K)的地球物理综合指标,这些指标的计算公式是

环境地球物理学概论

式中:P是引用的参数,P为初始电阻率ρ0与某一时刻电阻率ρt的比值;H为基岩顶板埋深;τ是一定的供电极距范围内的视各向异性系数;n为极距数;v0为地震波传播的初速度;vt是在某一时刻测定的速度。利用上述公式计算了这些量纲为1的对比性指标。

在有条件的情况下,滑体可以划分为上、中、下三个部分。上部包括沉陷区和脱离区,中部包括中心地段,下部包括滑面出露区。对其中每一部分都取平均值进行计算,计算结果均高于工程地球物理指标。

野外进行斜坡浸水试验和上述参数计算结果可得出结论:在未变形斜坡人工浸湿的初期,斜坡湿度变大,用P<0.7圈定浸湿范围大于变形区面积。然后,根据剪切模量的低值和一般的变形以及高的电各向异性系数进一步划分变形区范围。在滑坡体浸湿1/6~1/5时,在岩体中开始观测到垂向形变。滑动带(面)在8~10 m深处生成,而参数P和τ的明显变化也可以显示上述变化。当浸湿范围开始超过滑坡面积的1/5时,垂向形变转为水平位移,在这种情况下,岩石形变范围已大于浸湿岩石范围。

上述参数的统计计算,有助于研究滑坡作用的形成过程,以便预报和监测滑坡。

与滑坡的时空相关的内容

其他城市天气预报