1、滑坡风险分析实例研究
本文译自Geotechnical and Geological Engineering,2003(21):113~127。
G.L.Sivakumar Babu1M.D.Mukesh1著
赵玉军2译 朱汝烈2校
(1Department of Civil Engineering,Indian Intitute of Science,Bangalore,India;2中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所,河北保定,071051)
【摘要】在喜马拉雅地区,通过运用随机现场模型,结合斜坡稳定性分析,对由于土体参数易变性引起的滑坡风险不确定性进行研究。在滑坡地区一个典型斜坡的水平方向和垂直方向上,就试验样品数量、承压水位的变化和地震效应等的准确程度的空间差异性影响进行了研究。结果表明土体参数的偏差程度、土体参数的空间分异、试验样品的数量和承压水位的变化对滑坡地区斜坡稳定性的影响尤为显著。结果同时表明,用均匀变化的假说来判断斜坡稳定性是保守的。研究成果是一个有益的成功的范例;同时应指出,地下排水形式的缓解措施能改善滑坡地区斜坡稳定性。
【关键词】滑坡 孔隙压力变化 安全性 斜坡稳定性 空间变化
符号目录
F(v)——累积概率分布
E(v)——分布预期平均值
σ(v)——分布标准偏移
m,δ——分布系数
ρ——自相关函数
α——离散系数
δx,δv,δz——距离偏置
Dh,Dv——水平和垂直相关性距离
P(f)——事故概率
1 前言
在喜马拉雅地区,滑坡已成为导致人们生活和财产大量损失的主要灾害问题。滑坡通常是因存在诸多触发机制而产生的,例如下雨引起斜坡内承压水位的升高,地震、植被类型改变及人类建造活动等。通常情况下,对山区地带的公路沿线和住宅区的斜坡都按传统的安全因素边界条件进行了稳定性评价。同时,考虑到滑坡地区的土体参数的变化无常,所以为了更优良的工程施工,着力进行有关土体参数变化影响的研究,与研究承压水位变化和地震强度同属必需。就斜坡安全性方面而论,这比用传统的安全因素边界条件方式来阐述,显得更较为全面。
本文主要介绍对一个典型滑坡进行的研究。通过使用类似于Vanmarcke(1977)和Calle(1985)公式的一个随机抽样现场模型,对土体参数变化的影响进行研究,并计算事故发生的概率。在喜马拉雅地区国道公路的一个路段斜坡安全性评价中,探讨了水平方向和垂直方向上的空间差异性。研究成果在确定水平方向和垂直方向上土样的最佳采样间距,以及为稳定斜坡目的而设计地下排水缓解措施等方面,都很适用,从而提了高斜坡稳定性。
2 背景资料
对斜坡稳定性的不确定性已做了长期的研究。一些研究者对斜坡稳定性问题提出了各自具有影响的见解。Chowdhury(1984)提出的斜坡概率分析,对评价多种斜坡稳定措施的设计方案很有帮助。Christian等(1992)认为,概率原理应用得是否恰当,取决于对事故相对概率或对设计不确定性影响的鉴别。Mostyn和Li(1993)指出,概率分析为指导斜坡设计者制订方案提供了信息指南。根据 Morgenstern(1997),滑坡问题受不确定性困扰,出现在包括从位置判定、物质参数评价到分析与设计等环节,贯穿于用概率法进行评价的各个阶段。这些研究对解决不确定性影响问题提供了有益见解。
3 可忍受风险标准
在多数情况下,基于f-N比率〔灾害频度(f)和灾害总数(N)〕的年事故概率观点,是按安全性和稳定性极限标准,对斜坡现有的稳定状况进行判定的有用基准。单纯的滑坡定量风险分析包括判断导致不良后果的潜在事故的风险。滑坡事故描述(尤其为了分区目的)应该包括滑坡特征和发生滑坡的概率。一旦了解了具体事故的发生概率,就可对风险进行评估。很多研究者和工程师已拟定了一些有关可忍受风险标准的准则。他们指出,滑坡事故增添的风险与其他各种风险相比起来,并不显著突出,其他那些风险是应当减小至“既低而又合理适用”
原文为As Low As Reasonably Practicable(ALARP)。程度的。
建立可接受标准的一条途径,是考察相关地区诸如工业事故和大坝等所采取的标准。在英国,土地使用计划的风险标准,是基于附近工业区的相关事故年基准f-N比率加以制定的,并建议其年下限和上限分别为每年10-4和10-6。大坝风险评估已有长足发展,并在如美国和加拿大等很多国家使用,中国香港将其引用于评价斜坡。经常推荐那些风险要求尽可能低,但又可行的地区类似的可接受极限,同时可举出财政费用损失的极限。Cruden和Fell在这方面提出了杰出见解。最近,美国陆军工程兵军团(US Army Corps of Engineers)特别推荐了针对事故和水资源的相关安全指数和基础设施项目概率目标(表1)。
表1 堤坝安全性标准指标(美国陆军工程兵军团,1999)
通常,安全性评价是参数和模型不确定性的一个函数。根据事故概率参数的不确定性影响得出易变性影响的概念。由于不能准确地了解事故过程,模型不确定性的影响非常复杂。在本文实例中,对滑坡地区滑动斜坡的背景分析表明,可把其滑动面视为弧形滑动或大直径滑动,因而使用必肖普(Bishop's)法进行分析。
4 地貌学
由于构造运动、褶皱、断层和褶皱基岩地层的原因,沿喜马拉雅地区Sutlej峡谷内、22号国道公路(National Highway NH-22)两旁的斜坡是破碎脆弱的。沿Sutlej河岸上的国道公路受破碎斜坡影响的不稳定路段长约500m,滑坡顶部高出河岸约200m。斜坡表面坡度在35°到50°范围内变化。该地区经常发生滑坡事故,Jagannatha Rao等人详细描述过滑坡地区的地质详图和地质岩土特性(1998)。作为地质岩土野外勘察项目的一部分,提前钻了4个深度6~23m的钻孔。图1所示为该地区斜坡的土体层次。在斜坡的坡顶和坡脚分别钻了一个钻孔。在滑坡地区的中间位置进一步钻进了两个钻孔。然而,笨重的钻机需占用较大的空间,且在易碎斜坡上安装钻机非常困难。崎岖斜坡陡峭的地形也阻碍了在这类地区钻孔的可能。滑坡区的土体由挟有破碎岩块的粉砂质砂组成。直剪试验得到的剪切系数显示,其内内摩擦角范围为300~470,粘聚力为0~100kPa。鉴于滑坡频繁发生和维持滑坡稳定的重要性,必须在滑坡区使用安全性和风险观念进行评价,进而建立准则。以下内容主要介绍滑坡区现场模型的应用,并对所获成果进行了讨论。
图1 Powori滑坡地带横断面图
5 随机现场模型
早期背景资料表明,对包括随机无序样品的不确定性,通常使用随机现场模型进行评价。在稳定性分析时所输入参数的不确定性,对事故发生概率分析的影响很大。安全系数低于1.00的斜坡,发生滑坡的概率属潜在事故概率。结合必肖普法,使用“先正常状态、然后瞬间”
原文:First Order Second Moment(FOSM)。的法则对事故概率进行评估。粘聚力和内内摩擦角的概率分布采用对数形式表示。
地质灾害调查与监测技术方法论文集
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式中:m和δ为分布系数;F(v)是作为随机变化v预期平均值和标准偏差E(v)和σ(v)的累积概率分布。已有文献证实了剪切强度参数使用对数分布的有效性。早期的概率分析表明,单位重量的变化不太重要,故无需考虑单位重量的变化。自相关函数ρ(δx,δy,δz)系作为距离偏置函数的任意两点间的相互关系,可写为:
地质灾害调查与监测技术方法论文集
式中:Dh和D。为自相关系数,它们与高差起伏比例有关。δx、δy、δz分别为在x、y、z方向任意两点间的空间距离。参数a是垂直变量(相对于沿铅垂线的平均值的波动变化)与整体变量(相对于整个覆盖堆积物的平均值的变量)之比值。令a=1,自相关函数呈现出文献中经常推荐的传统高斯(Gaussian)形态。概率分布和自相关函数确定了随机模型的彻底完善。参数分析旨在研究垂直和水平相关距离、粘聚力和内摩擦角系数变化、承压水位的变化和地震活跃系数变化等对相关事故概率的影响。对参数进行分析可以导出在倾角为47°的斜坡上临界剖面的标准计算值(F=1.06)。表2所示为研究中使用的变量和相关值的变化范围。从直接剪切试验得出强度参数值,用于分析的材料的平均参数:粘聚力为50kPa,内摩擦角为35°,单位重量为18kN/m3。(Calle,1985)在文献中曾提到,在其他地区使用这一模型也很适宜。
表2 参数研究中使用的变量及其数值变动范围
6 结果和讨论
本项研究的主要目的是滑坡地区土体斜坡有关特性的影响,并指出其定量化的重要性。只有对滑坡地区进行详细的勘察,才能获得准确的易变性评估。在现有分析中使用了粘聚力和内摩擦角变化率(C.O.V)、空间相关距离和承压水位变化,主要是为了在滑坡区尽可能地控制破坏范围。
6.1 试验样品数量(N)的影响
所有试验样品都影响概率分析的结果。大量的试验可增强分析中所使用的强度参数输入值的置信度水平。然而,大量试验也将导致土样的过量采集。所以,在对场地进行勘察之前,预先确定试验样品的数量是很重要的。这在对相似项目进行稳定性分析并建立准则方面也很有用。在该滑坡地区共进行了25次试验,主要意图是检查参数对事故概率的影响。图2(a)所示为试验样品的数量对事故概率的影响。从图2(a)可看出,试验样品对事故概率的影响很显著。图2(b)所示为与样品数量相关联的粘聚力和内摩擦角系数变化因素对事故概率的影响。当粘聚力和内内摩擦角变化率范围为0.1到0.3时,影响最显著。
图2
(a)实验样品数量对事故概率的影响
(b)与实验样品数量相联系的粘聚力及内摩擦角系数变量对事故概率的影响
6.2 空间非均质性
土体的不同内在性质特性引起土体参数在水平和垂直方向上发生变化。若按传统的稳定性计算,则不可能确定土体参数的空间变异。然而,通过对该场地进行详细的勘察,在概率采样网范围内对斜坡稳定性进行分析,可以更好地记录和融合土体参数变化情况。用空间相关间距和变异函数来表示既定土体剖面的非均质性界限是适宜的。判定空间相关间距,要求对场地进行全面、详细的勘测和试验,这对每个项目而言并不一定适宜。根据以往的研究可确定这些参数的分布,并指导样品的采集。土体特性的相关间距,对土体变化来说是一个有用的描述符值。它表明,如果土体采样的距离低于相关间距,可很好地获得真实的土体特性变化情况。所以,空间相关间距对现场勘察很有帮助。也可以把它作为土体内在变化的一种定量参数,用于土体斜坡风险的分析。所以,为了揭示空间相关间距对稳定性分析的敏感性,应使水平和垂直相关间距都在额定值范围内变动。
6.3 水平相关间距(Dh)的影响
水平相关间距相当于在水平方向上土体性质达到稳定时的最小距离。本研究中,水平相关间距的变化范围为10~200m,同时使其他所有参数保持为恒量。图3(a)所示为水平相关间距在粘聚力和内摩擦角变化率不同时对事故概率的影响。从图3(a)可看出,若增大水平相关间距,可能稍微降低事故概率,尤其在变化率低的时候更为显著。图3(b)更清楚地表明了,在变化率数值微小的变动范围内(0.1~0.3),事故概率增大的情形,直到水平相关间距为50m时,事故概率才会降低,并随后保持恒量。这表明在上述或相似情况下,将采样间距定为50m是最适宜的。
图3
(a)水平相关间距对事故概率的影响
(b)与水平相关间距相联系的粘聚力及内摩擦角系数变量对事故概率的影响
6.4 垂直相关间距(Dv)的影响
垂直相关间距的变化范围是0.1~10m,为研究垂直相关间距对事故概率的影响,设令其余参数均为常量。图4(a)为垂直相关间距在粘聚力和内摩擦角变化率不同时,对事故概率的影响。从图4(a)可明显地看出,在0.1~5m很短的间距范围内,事故概率随垂直相关间距的增加而增大。然而,当垂直相关间距的变化率很大时,对事故概率的影响并不太明显。图4(b)也证实,仅当粘聚力和内摩擦角变化率达到30%时,对事故概率的影响才显著。得出的结论是,垂直相关间距应为5m或低于设计值。同时,在取样困难的岩层内,相邻孔段很难采集样品,且很费钱。本成果建议,相邻孔段的更多信息对垂直剖面是有用的,能更明确地说明事故概率。和水平相关距离不同,垂直相关距离对事故概率的影响非常大。结果表明,该场地采用5m为相
图4
(a)垂直相关间距对事故概率的影响
(b)与垂直相关间距相联系的粘聚力及内摩擦角系数变量对事故概率的影响
关距离最为适宜。然而在另外一些地区,参数的变化通常须视具体场地而定。这一结果进一步证实了在水平和垂直方向上,与土体参数变化相关的资料数据的重要性。
6.5 空间非均质性中的各向异性影响
在一些研究中,通过用均质性假说(此处 Dh=Dv)来确定空间非均质性的影响。当 Dh=Dv,并且无限扩大时,可假定强度参数在空间范围完全相关。然而,这种假定与非均质性并不一致。仅仅当水平和垂直方向所有信息对非均质特性都适合时,才能简单地阐述水平和垂直相关距离的相对影响。在表3中总结了此方面的研究。结果表明,空间均质性变化假说过度评估了事故概率,所以是保守的,尤其当变化系数很小时。很明显,可对分析中使用的强度参数在水平和垂直方向的变化情况进行单独研究,通过对土体的非均质性描述来进行稳定性评价。
表3 各向同性和空间各向异性变化对事故概率的影响
上述内容清楚表明,在土体斜坡风险分析中,与描述试验数量和钻孔水平和垂直距离一样,研究土体强度特性的空间变化是很重要的。
6.6 孔隙压力的影响
通常根据渗透性评估来研究孔隙压力。很多研究者已经认识到了有关孔隙水压力的不确定性以及孔隙水压力与斜坡稳定性关系的重要性。有人通过规定平均孔隙压力和孔隙压力比变化率,来研究孔隙水压力的不确定性影响。在现有研究中,通过测定水压坡降线的标准偏移来研究孔隙压力的影响。假定其孔隙压力一般按照承压水位的预期平均值分布。图5所示为关于水压坡降线标准偏移的事故概率变化。滑坡剖面坡角约近似为47°,因此对坡角为25°、30°和35°的三个水压坡降线,和1~10m的标准偏移进行研究。对25°的水压坡降线进行观察发现,事故概率在标准偏移超过6m时的增加很大。然而,对30°和350的水压坡降线进行监测发现,孔隙压力的影响超过了所有水压坡降线的范围。很明显,水压坡降线中很小的增加值,都将增大事故发生的概率。成果强调了在斜坡研究中对孔隙压力变化进行适当观察的必要性;同时指出,研究水压坡降线的角度和水压坡降线的标准偏移,对斜坡进行安全性评估是有可能的。
6.7 地震系数的影响
在该地区经常发生不同等级的地震,造成额外的损失。图6所示为地震系数对事故概率的影响。通过水平地震相关系数的变化(0.05~0.25)来研究地震对滑坡事故概率的影响。例如,在变化系数为10%的情况下,事故概率的增加很大。当地震系数从0.05增加到0.25时,事故概率从8.4×10-23增加到0.3。结果表明当发生了相关系数为0.2的地震时,在滑坡区可能发生斜坡事故。
7 结束语
本报告力图对一个典型滑坡区的不稳定性风险进行评估。结果表明,概率分析对判定土体天然变化性、斜坡性质和评价不稳定性是一种有力工具。进一步研究表明,确定所需试验样品数量、水平和垂直采样距离和滑坡触发因素(如孔隙压力变化和地震力),对滑坡稳定性评价也很有帮助。滑坡稳定性评估也可用于帮助设计缓解措施。
图5 孔隙压力变量对事故概率的影响
图6 水平地震系数对事故概率的影响
对滑坡区稳定性评估的研究提出以下几点建议:
(1)若有更多的采样点条件及其在水平和垂直方向位置的数据,可为安全性评估提供更适宜的根据。
(2)成果清楚的表明,空间变化对事故概率的影响极为显著,而均质性变化的假设是守旧的。垂直相关距离比水平相关距离的影响更显著。
(3)需要清楚地确定承压水位,分析渗入点和降雨入渗,与相应标准偏移一起恰当地确定水压坡降线。
(4)当地震等级与最大水平相关系数为0.2或更大、且相一致时,容易发生滑坡事故。
2、煤矿防范山体滑坡、垮塌、泥石流等自然灾害治理措施
整治滑坡的方法,归结起来可以分为三类:
一是消除或减轻水对诱导滑坡的影响;二是改变滑坡外形、增加滑坡的抗滑力;三是改变滑带土石性质,阻滞滑坡体的滑动。所有这些措施,都需要具体情况具体分析,有针对性地使用,才能收到“药到病除”的好效果。例如,对于由地下水作用引起的滑坡,在事先弄清地下水补给来源、方式、方向、位置和数量的基础上,主要采用截水盲沟、盲洞、仰斜钻孔等工程加以排除;对于因江河冲刷引起的滑坡,应着重修筑河岸防护工程;对于因挖方修建铁路、公路,破坏了山体平衡,采用抗滑挡墙、抗滑桩等支撑措施来恢复平衡,效果比较显著,对于因地表渗水或自然沟水补给而引起的滑坡体滑动,则宜采取地面铺砌防渗、地表排水及沟床铺砌等措施;对于因滑动带土质不良而引起的滑动,可考虑采用灌浆、焙烧等改良土质的办法,也可以采用疏干工程来减少水的作用;对于大滑坡或滑坡体连续分布的区段,如果处理起来在技术上还不过关,经济上不合算,可以考虑使工程建筑设施避开滑坡的影响范围;对于中小型滑坡,工程建筑要避工它们正在活动的前部,如果条件允许的话,也可以将小型滑坡全部清除。
各地防治滑坡的实践表明,凡是采用排除地下水措施的,都收到了效果,凡是采用支挡工程措施的,只要设计无误,而且支挡工程埋基于滑床之下的足够深度,一般也取得了迅速稳定滑坡的效果;凡是单纯采用减重措施的,都不能最终稳定滑坡,减重措施必须与支挡或排水措施相结合才能见到成效。总之,在防治滑坡时,必须牢记因地制宜,综合治理,力求根治,不留后患。防治工程一般有以下几种基本方法:
(一)排水工程
1、排除地表水:滑坡的发生和发展,与地表水的危害有密切关系。所以,设置排水系统来排除地表水,对治理各类滑坡都是适用的,对治理某些浅层滑坡,效果尤其显著。常用的地表排水方法,是在滑坡可能发展的边界5 米以外,设置一条或数条环形截水沟,用以拦截普遍引自斜坡上部流向斜坡的水流。通常,沟深和沟底宽度都不小于0.6 米。为了防止水流的下渗,在滑坡体上也应充分利用自然沟谷,布置成树枝状排水系统,使水流得以汇集旁引。如地表条件许可,在滑坡边缘还可修筑明沟,直接向滑坡两侧稳定地段排水。如果滑坡体内有湿地和泉水露头,则需修筑渗沟与明沟相配合的引水工程;地在表水下渗为滑坡主要原因的地段,还可修筑不同的隔渗工程。当地表出现裂缝或滑坡体松散易于地表水下渗时,都要及时进行平整夯实,以防地表水渗入。另外,在滑坡地区进行绿化,尤其是种植阔叶树木,也是配合地表排水、促使滑坡稳定的一项有效措施。
2、排除地下水:地下水通常是诱发滑坡的主要因素,排除有害的地下水、尤其是滑带水,成为治理滑坡的一项有效措施。滑坡地下排水系统包括截水盲沟、支撑盲沟、盲洞、仰斜钻孔、渗管、渗井、垂直钻孔以及砂井与平孔相结合、渗井与盲洞相结合等工程设施。其中的深盲沟和盲洞,由于造价较高、施工困难,效果又不太稳定,一般很少采用。截水盲沟设置于滑坡可能发展范围5 米以外的稳定地段,与地下水流向垂直,一般作环状或折线形布置,目的在于拦截和普旁引滑坡范围以外的地下水。这种盲沟由集水和排水两部分组成,断面尺寸由施工条件决定,沟底宽度一般不小于1 米。盲沟的基底要埋入补给滑带水的最低一层含水层之下的不透水层内。为了维修和清淤的方便,在截水盲沟的转折点和直线地段每隔30-50 米,都要设置检查井。支撑盲沟。是一种兼具排水和支撑作用的工程设施。地于滑动面埋藏不深,滑坡体有大量积水,或地下水分布层次较多、难于在上部截除的滑坡,可考虑采用修建盲沟的办法来进行治理。支撑盲沟布置在平行于滑坡滑动方向有地下水露头处,从滑坡脚部向上修筑。有时在上部分岔成支沟,支沟方向与滑动方向成30°-45°交角。支撑盲沟的宽度根据抗滑需要、沟深和便于施工的原则来确定。一般采用2-4 米。盲沟基底应砌筑在滑动面以下0.5 米的稳定地层中,修成2-4%的排水纵坡。如果滑坡推力较大,可考虑采用支撑盲沟与抗滑挡墙结合的结构形式,这种联合形式的防治效果更好。仰斜孔群。是一种用近于水平的钻孔把地下水引出,从而达到疏干滑坡体、使滑坡稳定的措施。仰斜排水孔的位置,可按滑体地下水分布情况,布置在汇水面积较大的滑面凹部。孔的仰斜角度应按滑动面倾角以及稳定的地下水面位置而定,一般采用10°-15°。孔径的大小由施工机具和孔壁加固材料决定,可以从几十毫米到一百毫米以上。如果仰斜排水孔作为长期的排水通道使用,那么孔壁就需要用镀锌铜滤管、塑料滤管或竹管加固,也可用风压吹砂填塞钻孔。当含水土层(如黄土)渗透性差时,可采用砂井——仰斜排水孔联合排水措施,以砂井聚集滑坡体内的地下水,用斜孔穿连砂井并把水排出。在这种排水措施中,原则上斜孔应打在滑动面以下。砂井的井底以及砂井与斜孔的交接点,也要低于滑动面。砂井中的充填料应保证孔隙水可以自由流入砂井,而砂井又不会被细粒砂土所淤积。垂直孔群。是一种用钻孔群穿透滑动面,把滑坡体内储藏的地下水转移到下伏强透水层,从而将水排泄走的一种工程措施。每一种工程措施都有一定的适用条件,垂直孔群的适用条件是:滑坡体土石的裂隙度高、透水能力强、在滑动面下部存在的排泄能力强的透水层。垂直孔群一般是在地下水集中地区和供水部位,采用成排排列的方式进行布置。每排孔群的方向应垂直于地下水的流向。排与排的间距约为孔与孔间距的1.5 至5 倍。排水钻孔的孔径,要求每孔的设计最大出水量应大于钻孔实际涌水量。为了达到钻孔排水的目的,每个钻孔都必须打入滑动面以下的强透水层中,并且要求在每孔钻进终了时,都要安设过滤管,在过滤管外天充填砂砾过滤层。对于不设过滤管的钻也,应该全部充填砂砾。在孔口应设置略高于地面的防水层。防止水对坡脚的冲刷。在自然界中,由于斜坡的前缘受到河流冲刷而诱发滑坡的情况,是一种很普遍的现象。因此,应努力防止水对坡脚前缘的冲刷、淘蚀。一般说为,治理的办法是在滑坡上游严重受冲地段,修筑促使主流偏向对岸的丁坝。在滑坡前缘用抛石、铺设石笼、钢筋混凝土块及片石护坡,使滑坡坡脚的土体免受河水冲刷,从而达到稳定滑坡的作用。如果滑坡位于河曲处,河道又有改变的条件,也可采用改河方案,以使滑坡前缘免受河水冲刷。一些沟谷由于水流的冲刷,使沟床不断加深与展宽,沟坡的岩土失去稳定而产生滑坡,对这种滑坡的治理,可在它的下游地段修筑堤坝,以防继续下蚀,并利用淤积的固体物质稳定滑坡的坡脚。水库岸边的滑坡也常因坡舌部分遭受冲刷而促使滑坡不断发展,其治理办法是:蓄水前可在滑坡前缘的上游地段修筑丁坝,使库水夹带的泥沙能够淤积于滑坡前缘,起支撑滑坡的作用;水库蓄水之后,在主导风向作用下,波浪对岸边的冲刷有将岸边泥沙带至水库的作用,当滑坡处于这样的地段时,应在滑坡脚部填以平缓的斜坡,在斜坡上修一个有足够厚度的反滤层,再在滤层上砌石护坡,以取得稳定滑坡的作用。
(二)支挡工程
由于失支支撑而引起的滑坡,或滑床陡、滑动快的滑坡,采用修筑支档工程的办法,可增加滑坡的重力平衡条件,使滑坡迅速恢复稳定。支撑建筑物的种类很多,有抗滑垛、抗滑桩、抗滑墙、锚固等。这里仅介绍几种主要的支挡工程办法:
1、抗滑片石垛。是一种用垒砌石块的方法来阻止滑坡体下滑、达到稳定滑坡目的的工程措施。对于滑体不大,滑面位置低于坡脚不深的中、小型滑坡,又有足够的场地和廉价的石料时,就可采用这种工程措施。但是,这种措施不适宜用来治理下滑力较大的大、中型滑坡。对于强地震区的滑坡,由于片石垛本身结构松散,这种措施也同样不宜采用。对于适宜采用抗滑垛的中、小型滑坡,片石垛的基础必须埋置于可能形成的滑面以下0.5-1.0 米处,一般都用浆砌片石或混凝土做成厚约0.5 米的整体基础。抗滑片石垛的顶宽一般不小于1 米,垛的高度应高出可能向上产生滑动面的位置,垛的外侧坡度通常为1:0.75-1:1.25。码砌石块时,必须平行于基底分层砌筑,石块间尽可能相互咬紧,为了保证片石垛具有良好的透水性能,在垛后需要置放砂砾滤层。
2、抗滑挡墙。是一种阻挡滑坡体滑动的工程措施,适用于治理因河流冲刷或因人为切割支撑部分而产生的中、小型滑坡,但不适宜治理滑床比较松软、滑面容易向下或向上发展的滑坡。由于滑坡的推力较大,抗滑挡墙比一般的挡土墙要设计得宽大些,具有胸坡缓、外形宽大的特点。为了增加抗滑挡墙的稳定性,在墙后应设一、二米宽的衡重台或卸荷平台,挡墙的胸坡越缓越好,一般用1:0.3-1:0.5,也有1:0.75-1:1 者。抗滑挡墙,一般多设置于滑坡的前缘,基础埋入完整稳定的岩层或土层的一定深度。挡墙背后应设置顺墙的渗沟以排除墙后的地下水,同时在墙上还应设置泄水孔,以防止墙后积水泡软基础。
3、抗滑桩。用来治理滑坡既要保证桩不被剪断、推弯或推倒,也要保证桩间土体不会从桩间滑走或因桩高不够导致土体从桩顶滑出。抗滑桩应设置在滑体中下部,滑动面接近于水平,而且也是滑动层较厚的部位。一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度、桩高和桩间距离都要适当。抗滑桩的施工方法主要有打入法、钻孔法和挖孔法三种。对于浅层的粘性土和黄土滑坡,可直接用重锤把木桩、钢轨桩、钢管桩、钢筋混凝土管桩等打入,简单易行;对于中厚层的大型滑坡,则多采用钻孔法和挖孔法施工。
4、锚固。利用穿过软弱结构面、深入至完整岩体内一定深度的钻孔,插入钢筋、钢棒、钢索、预应力钢筋及回填混凝土,借以提高岩体的磨擦阻力、整体性与抗剪强度,这种措施统称为锚固。(1)锚杆喷射混凝土联合支护:简称锚喷结构或锚喷支护,即喷射混凝土与锚杆相结合的一种支护结构,也称喷锚支护。(2)锚杆:是指钻凿岩孔,然后在岩孔中灌入水泥沙浆并插入一根钢筋,当砂浆凝结硬化后钢筋便锚固在围岩中,借助于这种锚固在围岩中钢筋能有效地控制围岩或浅部岩体变形,防止其滑动和坍塌,这种插入岩孔,锚固在围岩中从而使围岩或上部岩体起到支护作用的钢筋称为“锚杆”。锚杆类型很多,有楔缝式锚杆、倒楔式锚杆、普通式砂浆锚杆(并称插筋),钢丝绳砂浆锚杆,树脂锚杆及预应力锚索等,锚杆的作用是锚杆与岩体锚固后的作用,有四种形式,即悬吊作用,组合作用,加固作用,锚杆的自承拱作用。(3)预应力锚索:由钻孔穿过软弱岩层或滑动面,把一端(锚杆)锚固在坚硬的岩层中(称内锚头),然后在另一个自由端(称外锚头)进行张拉,从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固,这种方法称预应力锚索,简称锚索,国内应用较多,如长江南岸链子崖危岩体治理和会同县中心街滑坡治理中都采用了此种锚索。锚索结构一般由幅度锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成。内锚头又称锚固段或锚根,是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基,按其结构形式分为机械式和胶结式两大类,胶结式又分为砂浆胶结和树脂胶结两类,砂浆式又分二次灌浆和一次灌浆式。外锚头又称外锚固段,是锚索借以提供张拉吨位和锁定的部位,其种类有锚塞式、螺纹式、钢筋混凝土圆柱体锚墩式、墩头锚式和钢构架式等;锚索体,是连结内外锚头的构件,也是张拉力的承受者,通过对锚索体的张拉来提供预应力,锚索体由高强度钢筋、钢纹线或螺纹钢筋构成。预应力锚索是一种较复杂的锚固工程,需要专门知识与经验,施工监理人员,应具有更丰富理论和经验。
5、减载
当一个滑坡处于头重脚轻的状况下,而在前方又有一个可靠的抗滑地段时,采取在滑坡体上部减重或脚部加填的办法,使滑坡的外形得以改变,重心得以降低,可以使滑坡的稳定性得到根本的改善。曾经有人计算过,如果将滑动土体积的4%从坡顶转移到坡脚,那么滑坡的稳定性就可增大10%。如果滑坡没有一个可靠的抗滑地段,则减重只能减小滑坡的下滑力,不能达到稳定滑坡的目的。因此,用减重的方法治理滑坡时,常常需要与下部的支挡措施相配合。应当说明的是,用减重的方法治理滑坡并不是对所有滑坡都适用。比方说,对于牵引式滑坡或滑土带具有卸载膨胀性的滑坡,就不宜使用。减重常用于滑面不深、具有上陡下缓、滑坡后壁及两侧有岩层外露或土体稳定不可能继续向上发展的滑坡。对于可以采用减重方法治理的滑坡,应该认真决定减重范围,要根据各段滑坡的稳定程度、稳定滑坡和其它建筑物的要求,进综合考虑。对于一些不向上或向两侧牵引发展的小型滑坡,也可考虑将滑坡体全部清除。在对滑坡体作减重处理时,必须切实注意施工方法,尽量做到先上后下,先高后低,均匀减重,以防止挖土不均匀而造成滑坡的分解和恶化。对于减重后的坡面要进行平整,及时做好排水和防渗。在滑坡前部的抗滑地段,采用加载措施,可以产生稳定滑坡的作用,当条件许可时,应尽可能地利用滑坡上方的减重土石堆于前部抗滑的地段。为了加强堆土的反压作用,可以将堆土修成抗滑土堤,堆土时要分层夯实,外露坡面应干砌片石或种植草木,土堤内侧应修渗沟,土堤和老土之间应修隔渗层。
6、固化
用物理化学方法改善滑坡带土石性质。①焙烧法:焙烧法是利用导洞焙烧滑坡脚部的滑带上,使之形成地下“挡墙”而稳定滑坡的一种措施。利用焙烧法可以治理一些土质滑坡。用煤焙烧砂粘土时,当烧土达到一定温度后,砂粘土会变成象砖块一样,具有相同高的抗剪强度和防水性,同时地下水也可从被烧的土裂缝中流入坑道而排出。用焙烧法治理滑坡,导洞须埋入坡脚滑动面以下0.5-1.0 米处。为了使焙烧的土体成拱形,导洞的平面最好按曲线或折线布置。导洞焙烧的温度,一般土为500-80℃。通常用煤和木柴作燃料,也可以用气体或液体作燃料。焙烧程度应以塑性消失和在水的作用下不致膨胀和泡软为准。②电渗排水:电渗排水是利用电场作用而把地下水排除,达到稳定滑坡的一种方法。这种方法最适用于粒径0.05-0.005 毫米的粉质土的排水,因为粉土中所含的粘土颗粒在脱水情况下就会变硬。施工的过程是:首先将阴极和阳极的金属桩成行地交错打入滑坡体中,然后通电和抽水。一般以铁或铜桩为负极,铝桩为正极。通电后水即发生电渗作用,水分从正极移向由一花管组成的负极,待水分集中到负极花管之后,就用水泵把水抽走。③爆破灌浆法:爆破灌浆法是一种用炸药爆破破坏滑动面,随之把浆液灌入滑带中以置换滑带水并固结滑带上,从而达到使滑坡稳定的一种治理方法。目前这种方法仅用于小型滑坡。施工步骤是:首先用钻孔打穿滑动带,在钻孔中爆破。使滑坡床岩层松动;再将带孔灌浆管打入滑带下0.15 米,在一定的压力下将浆液压入,使其在滑动带中将裂缝充满,形成一个稳定土层,借以增大滑带土的抗滑能力。在我国黄土区的一些滑坡,曾用石灰、水泥和粘土浆液压注裂缝的方法来加固滑带土,取得了一定的成效。需要说明的是,运用物理化学方法改善滑带土石性质借以提高滑坡稳定性的治理方法,目前尚处于试验阶段,在滑坡治理中并未被广泛采用。在实际工作中,排水支挡还是整治滑坡的两项主要措施。
3、应对地震滑坡、泥石流的措施有哪些?
地震滑坡、泥石流灾害分布广,且多发生在人口稀少的山区,工程治理困难、成本高。防治地震滑坡、泥石流灾害,应贯彻躲避和综合治理相结合、长远的措施和短期的工程措施相结合的原则,合理制定对策。
(一)长远应对措施为防治地震滑坡和泥石流的危害,从长远的角度考虑应科学地开发山区和建设山区,保护山区林业。
(1)合理地进行震区工程建设。震区工程建设,如修建铁路、公路、桥梁、工厂、矿山、水库、城镇等,应合理地进行。工厂、城镇尽可能选在开阔的盆地和平原上,绝不能建在滑坡体上;铁路、公路、桥梁、车站应尽量避开滑坡和泥石流的活动范围。在设计上尽可能少对边坡进行开挖或不开挖。矿山必须进行科学开采,在开采中要有排水措施。矿渣、废土堆放在少水、低洼的开阔地区,严禁盲目乱开、采乱和乱堆废矿渣,以防止破坏山体的稳定性。
(2)植树种草、保护植被。植树种草、保护植被是防止水土流失的一种有效方法,它不仅可以防止滑坡和泥石流的发生,还可以改善生态环境。植树造林应贯彻乔木林和灌木林相结合、草被与植树相结合的原则,因地制宜,根据土质条件和气候特点选择适当造林方法,科学种植,精心管理,各地方政府统一规划,分区、乡、村包干,保证植树造林的进行。当前尤应搞好退耕还林、封山育林、消灭病虫害、防止森林火灾等工作。在我国南方大部分地区,因雨量较多,湿润的滑坡和泥石流地区,只要加强管理就能自然恢复。在雨量较少、气候干旱的西北、华北地区的滑坡和泥石流区,草被自然恢复时间较长,应选择合适的草种进行培育。在裸露地区和干旱地区,造林难以成功,往往要先恢复草被,以草护苗。
(3)严格执行有关规定,重要建筑避开潜在滑坡、泥石流等地质灾害影响区。在进行城镇规划建设、学校、医院、车站、机场、影剧院等大量容纳人群建筑,交通主干线建设之前,都应该进行地质灾害评估和地震安全性评价,采取有效措施加固建筑或者治理潜在滑坡、泥石流。最好是避开滑坡、泥石流等地质灾害影响区范围。在地质灾害易发区内进行工程建设,必须在可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估。在地质灾害易发区内进行城市总体规划、村庄和集镇规划时,必须对规划区进行地质灾害危险性评估。地质灾害危险性评估,必须要对建设工程遭受地质灾害的可能性和该工程建设中、建成后引发地质灾害的可能性做出评价,提出具体的预防治理措施。地质灾害危险性评估的主要内容是:阐明工程建设区和规划区的地质环境条件基本特征;分析论证工程建设区和规划区各种地质灾害的危险性,进行现状评估、预测评估和综合评估;提出防治地质灾害措施与建议,并做出建设场地适宜性评价结论。
(二)地震中期预报后应对措施中期预报的地震危险区内应进行滑坡、泥石流的调查勘测,圈定危险区,制定防治规划,对一些重要的危险区采取必要的工程措施。
(1)进行滑坡和泥石流的危险性调查,制定防治规划。应对预报区进行一次普遍的地质调查,圈定滑坡、泥石流可能发生的危险区段,并对未来发震时滑坡、泥石流的规模、大小进行预测。对重点的、可能的滑坡、泥石流进行系统的测量,制定防治和震后应急救灾的规划。
(2)地震滑坡和泥石流的工程治理。中期预报后,应根据滑坡调查的情况,对重要建筑如水库堤坝、人口密集的村镇、交通干线及枢纽等附近的具有滑坡、泥石流潜在危险性的区段进行工程治理。
1.地震滑坡灾害的工程治理地震滑坡的工程治理分为减滑工程和抗滑工程两类。减滑工程的目的在于改变滑坡的地形、土质、地下水等状态,就是改变其自然条件,从而使滑坡运动停止或缓和;抗滑工程则在于利用抗滑的工程建筑来阻挡全部或部分滑坡,减轻或免于地震滑坡灾害。其主要滑坡的工程治理措施有:(1)排除地表水。雨水、泉水、池沼、水库、渠道的渗透,可使滑坡激化,所以必须防止水的渗透。
(2)防渗处理。就是对边坡的坡顶及坡面进行被覆处理。在透水性强的地段,应对已发生的裂缝,用黏土或水泥浆填充,并用薄膜覆盖;在透水性弱的地段,对重要部位也应采取防渗处理。
(3)水沟排水工程。水沟排水工程是把滑坡区内的雨水迅速地汇集,排除到滑坡区外的方法。水沟排水有集水沟和排水沟两类方法。集水沟是以沟渠为主,横贯斜坡,汇集雨水和地表水;排水沟为将汇集的水排出滑坡区。排水沟应采用较陡的坡度,保证排水要求,每20~30米设计一个连接点,在松软的地层中采用固定排水管线;排水沟的末端要置墙。
(4)排除地下水。按地下水埋藏深浅采用不同的方法。对于地表以下3米的浅层地下水,可采用暗沟和明沟结合排水。暗沟也分集水暗沟和排水暗沟。一般每20~30米设计一个集水池或检查井。对于3米以下地下水,釆用钻孔排水。3~5米的地下水采用水平钻孔排水,5米以下的地下水采用斜孔排水。孔径一般采用06毫米的钻头为宜。可同时布设2~3层钻孔,不仅排除深层水,也可以排除浅层水。地下水从其他区域沿着含水层或其他通道大量流入滑坡区时,应在滑坡区外设置地下水截水墙,将流入滑坡区的地下水予以截断,并用钻孔诱导排出地表。这种方法选择位置要适当,否则会导致滑坡的加剧。
(5)削方减重法。主要用于小型滑坡。在掌握滑坡的规模、滑坡面的分布及地震时可能滑动的情况后,削去滑坡后部的土体,前沿填土夯实。
(6)抗滑桩。在滑坡前沿用钻头垂直地穿过滑动面,再插入钢管或工字钢,桩基应打入滑面以下1/3;也可以用直径1.5~2.0米的竖井来代替钻孔,井中全部用钢筋混凝土充填。抗滑桩既有抗滑阻挡作用,又有铆固增加预应力的作用。
(7)挡墙滑坡。前沿挖开后,以网架方式建筑钢筋混凝土墙作为滑坡前沿反压填土的支挡工程,以稳定单个滑坡体,同时对上部斜坡的滑动块体也起到稳定作用。
(8)河流建筑物。由于河流的侵蚀,河床下切,河岸遭受冲刷,损害坡体的稳定,往往在地震时易发生滑坡。可采用防护堤护岸,加固河床或用导流工程防止河流对河岸的冲刷,保护岸坡的稳定。
2.地震泥石流灾害的工程治理治理泥石流是一项十分艰巨、耗资巨大,而且至今尚未完全解决的难题。因此,在泥石流活动区修建居民点、工矿企业、交通干线等,都以躲避为上策。对于无法躲避、必须在泥石流区内建筑的工程,在对泥石流的治理上也要注意从上到下(从源头区—径流区—堆积区)综合治理,要结合当地具体环境,因势利导地进行总体设计,诸项措施配套进行。主要的泥石流工程治理措施有:(1)蓄水、引水工程。一般在水体补给区修建调洪水库、引水渠和截流水沟等。调洪水库的设计标准要比灌溉水库的标准高,适当考虑提高设计烈度,以防地震时水库溃决,形成特大的泥石流和水灾。引水渠可按一般水渠工程设计。截流水沟的设计同滑坡的截流水沟,在施工中保证质量,严防漏水。
(2)拦挡工程。包括拦沙坝、谷坊、挡土墙和护坡,按一般土建工程建筑设计施工。
(3)排导工程。包括排导沟、渡槽、急流槽、导流堤、顺水坝等,多数建在流通区和堆积区。
(4)停淤工程。包括停淤场和拦淤库。一般建在下游开阔平坦的河床段或平坦低洼的堆积扇上。通常与导流堤、拦淤堤和溢流堰共同组成。导流堤和拦淤堤的设计与排导沟、导流堰的设计大体相同;溢流堰的设计与拦沙坝及溢流口的设计相似,但应注意溢流堰的位置选择与两侧拦淤堤(或沟岸)的衔接。
(5)改土工程。包括改田改土和轮耕等。一般泥石流的沟坡上不宜造梯田,尤其在崩塌地区,当做出地震预报之后绝对禁止耕作。梯田、道埂需要用块石加固,沟渠洼地里修梯田时,要留有足够宽度和深度的排水沟。
(三)地震临震预报后应对措施(1)进行滑坡动态监测。短临预报期间,应对村、镇以及要害建筑物附近的滑坡进行监测。可用形变方法,如水平形变网,垂直、水平位仪,倾斜仪,电阻应变片等进行滑坡和滑坡体上建筑物的变形观测。选择滑坡体上钻孔、泉、民用井等进行地下水水温、水位、水化学成分动态观测,以掌握滑坡稳定程度和发展趋势,及时预报滑坡和泥石流活动情况。
(2)实施滑坡和泥石流紧急工程措施。短临预报期内,应对重要建筑物附近的潜在滑坡、泥石流采取紧急工程措施。可以改变滑坡体的外形,采用后部挖方削减、前部填土夯实的方法,加强滑坡的稳定性,减少滑动的危险性。用引导工程改变滑坡、泥石流原来的滑向和流向,使其不能成害;在滑体内和松散固体物质中,要加宽各种排水沟和钻孔,尽量把地表水和地下水排出滑坡区和泥石流形成区。要对一些特殊地区或特殊泥石流抓紧进行整治,用水泥浆通过浅钻和浅井进行加压灌注,用电渗等方法固结松散物质;用化学凝固剂胶结矿渣,以防止矿渣液化泥石流。
(3)对危险区内的群众进行疏散。对危险区应进行技术、经济分析,权衡投资效益,确定采用工程措施还是采取搬迁。对于不能用工程整治或工程整治经济效益很低的危险滑坡、泥石流,应对居住和建立在滑坡体上和滑坡堆积区、泥石流堆积区、淤塞区、流经区的居民、工厂、矿山进行搬迁疏散。搬迁应由当地政府统一组织安排。
(四)地震时逃生方法(1)滑坡的躲避。当滑坡体下滑时,应垂直滑坡前进方向逃跑,在滑坡堆积区应向两侧高处跑,不能向滑坡正对面山上跑。滑体上的人应尽快跑到安全地段。
(2)崩塌和滚石的躲避。崩塌体积小,距离不远,崩塌往往伴随滚石造成灾害,躲避时也要往两侧逃跑。当逃跑不及时,可以躺在地沟或陡坎下。
(3)泥石流的躲避。泥石流的流速与地形坡度有关。坡度越陡,泥石流的比降就越大,它的流速越快。一般流速每秒钟5~6米,最快的达每秒钟15米。在泥石流的流经区和堆积区只要听到泥石流的声音和发出的泥石流警报时,立即向主河道两岸的高山地区安全地带逃跑。在泥石流通过区两岸和泥石流注入主河道的对岸处要跑到相当的高度才安全。
(五)地震后应对措施(1)人员救护。在滑坡体上,由于滑动,房屋倒塌,可造成人员伤亡。在泥石流通过区,两岸和边缘区由于冲击物的推移,房屋倒塌。在泥石流的流经区或堆积区内,钢筋混凝土结构的房屋下部被摧毁,但上部可能保存,这些房屋内的人员尚可成活,应组织人员搜寻这些毁坏的建筑物,救护人员。有时地震泥石流往往多处同时爆发,山头被包围,成为孤岛,且其常有幸存者,应及时进行救护。必要时,应空投食品、衣物、药品等,或使用直升机救人。
(2)清除堆积物。首先清除交通要道上的堆积物,恢复交通。其次,清理工厂、矿山的重要机器设备。
(3)防治后发型滑坡和泥石流。为防治后发型滑坡、泥石流,震后应进行紧急调查,确定近期危险区和震后雨季危险区,根据情况,实施紧急工程、搬迁等措施,把后发型滑坡和泥石流灾害减小到最低限度。
(4)重建家园的选址。应总结滑坡、泥石流灾害的教训,科学地选择重建家园的地址,要避开沟谷两岸以及滑坡体、泥石流流通区,选择开阔、较高的平地或在完整的基岩上建房。
4、关于山地滑坡大案问题有那些最新的控制方法?
崩塌滑坡的工程治理程序及基本方法
为减少崩塌滑坡灾害给国民经济建设和人民生命财产带来的损失,灾害的防治已十分必要,但防治工作必须由以往那种附属的被动应急式的救灾工作转为专门的、主动的、有预见性的防灾减灾工作,为此,宜遵循以下程序和采取合适的方法。
一、崩塌滑坡的工程治理程序
(一)先勘查确定危险性
危害性及防治必要性和可行性
崩塌滑坡灾害的防治工程不同于一般建筑工程,崩塌滑坡灾害防治工程是对致灾地质作用的调整和崩塌滑坡变形体的改造工程。因此,地质的分析研究必须贯穿于其始终。勘查工作必须准确查明崩塌滑坡的险情状况,包括致灾作用的性质、成因、变形机制、边界、规模、活动状况、稳定状况及危险程度;参与计算评价的有关岩土物理力学参数及水文地质条件;成灾危害情况,包括可能遭受危害的人、物、设施的位置、规模、价值及可迁移程度;影响治理工程实施的自然条件(地形、水源、天然建材等)及社会条件(交通、能源供应、劳工等),从经济效益、社会效益诸方面进行防治的必要性、可行性论证,从而确定下步工作的如何进行。
(二)作好防治工程设计
崩塌滑坡灾害防治工程设计,必须根据崩塌滑坡活动的成因机制、运动模式、危险程度及防治目标加以制订,对崩塌滑坡总体及其不同块段应作有区别的综合考虑。
1、根据崩塌滑坡作用的成因确定主要治理途径
若崩塌滑坡失稳主要是外因造成,则消除、减少导致崩滑活动的破坏动力来源是首要的防治途径。若主要是内因造成,则防治途径应是设计增强其自身稳定性。
消除、减少破坏动力来源,应视动力性质(类型)及作用特征,选用合理措施。如防治降雨型滑坡,最有效方法是搞好地表及地下水排水。防治冲蚀型滑坡的措施是改变冲蚀水流的流向、流势,减缓冲蚀强度,或修筑抗冲蚀(护坡)工程。防治堆积加载型滑坡的措施是制止堆积物填加或清方减载。防治挖掘型崩滑的措施是改善挖掘工艺方法,减少对山(坡)体的破坏扰动或停止挖掘。
增强变形体自身稳定性的基本原则是减小变形作用力,增强阻抗力。针对崩滑作用机制及运动模式,采取有效的抗衡措施,包括选择适宜的工程结构类型及其实施位置与方向。治理滑坡的具体工程措施,有降低坡高、坡角;在主滑段削方减载;在有效部位施加拦挡工程及排水、防水工程等。
2、根据崩塌滑坡的危险程度和防治目标(安全标准)确定防治工程的强度和工程量。
防治工程的结构强度和工程量的确定,应以能达到防治目标的要求为准。这也与工程位置的选定有关,比较简便可行的办法是绘制不同安全等级(K值)的滑坡下滑力曲线图。在图上采取最有利位置使滑坡总体下滑减少为零,其所需的力即为防治工程应有的出力,可据之确定工程的结构强度及工程量。
3、进行施工
崩塌滑坡灾害防治工程的合理施工也是一件十分重要的事,因为欲加防治的崩滑体,自身稳定性都很差,经不起大的工程扰动,而防治工程施工又难以完全避免有扰动,必须将这种扰动限制在变形体能承受得了范围之内,不然反而会加剧崩滑变形,甚至失控成灾,落得事与愿违的后果。在滑坡区设挡土墙一般都忌通槽开挖,如1967年渡口市弄坪火车站滑坡防治中,为设挡墙而通槽开挖基抗,导致原本处于缓变阶段的滑坡急剧下滑,推走5栋楼房进入金少江,就是一个惨痛教训。挖孔桩排,也不宜连续成排同时开挖,而应跳隔施工。这在四川万县豆芽棚滑坡的防治中,也有过正反面的经验。锚索(杆)施工的孔洞钻掘强度(洞群密度及爆破力),也不能对加固岩土体有大的扰动破坏,至于施工锚固力(预应力)也不宜过大,以防将开裂岩体折断,或使土体产生连续性拉张变形带。对土体的锚固,锚头深度必须超过斜坡土体的天然剪切破裂弧面以外。
二、崩塌滑坡防治的基本方法
大夫治病,要对症下药,防治崩塌滑坡,也要有的放矢。整治滑坡的方法,归结起来可以分为三类:一是消除或减轻水对诱导滑坡的影响;二是改变滑坡外形、增加滑坡的抗滑力;三是改变滑带土石性质,阻滞滑坡体的滑动。所有这些措施,都需要具体情况具体分析,有针对性地使用,才能收到“药到病除”的好效果。例如,对于由地下水作用引起的滑坡,在事先弄清地下水补给来源、方式、方向、位置和数量的基础上,主要采用截水盲沟、盲洞、仰斜钻孔等工程加以排除;对于因江河冲刷引起的滑坡,应着重修筑河岸防护工程;对于因挖方修建铁路、公路,破坏了山体平衡,采用抗滑挡墙、抗滑桩等支撑措施来恢复平衡,效果比较显著,对于因地表渗水或自然沟水补给而引起的滑坡体滑动,则宜采取地面铺砌防渗、地表排水及沟床铺砌等措施;对于因滑动带土质不良而引起的滑动,可考虑采用灌浆、焙烧等改良土质的办法,也可以采用疏干工程来减少水的作用;对于大滑坡或滑坡体连续分布的区段,如果处理起来在技术上还不过关,经济上不合算,可以考虑使工程建筑设施避开滑坡的影响范围;对于中小型滑坡,工程建筑要避工它们正在活动的前部,如果条件允许的话,也可以将小型滑坡全部清除。
各地防治滑坡的实践表明,凡是采用排除地下水措施的,都收到了效果,凡是采用支挡工程措施的,只要设计无误,而且支挡工程埋基于滑床之下的足够深度,一般也取得了迅速稳定滑坡的效果;凡是单纯采用减重措施的,都不能最终稳定滑坡,减重措施必须与支挡或排水措施相结合才能见到成效。总之,在防治滑坡时,必须牢记因地制宜,综合治理,力求根治,不留后患。防治工程一般有以下几种基本方法:
(一)排水工程
1、排除地表水:滑坡的发生和发展,与地表水的危害有密切关系。所以,设置排水系统来排除地表水,对治理各类滑坡都是适用的,对治理某些浅层滑坡,效果尤其显著。常用的地表排水方法,是在滑坡可能发展的边界5米以外,设置一条或数条环形截水沟,用以拦截普遍引自斜坡上部流向斜坡的水流。通常,沟深和沟底宽度都不小于0.6米。为了防止水流的下渗,在滑坡体上也应充分利用自然沟谷,布置成树枝状排水系统,使水流得以汇集旁引。如地表条件许可,在滑坡边缘还可修筑明沟,直接向滑坡两侧稳定地段排水。如果滑坡体内有湿地和泉水露头,则需修筑渗沟与明沟相配合的引水工程;地在表水下渗为滑坡主要原因的地段,还可修筑不同的隔渗工程。当地表出现裂缝或滑坡体松散易于地表水下渗时,都要及时进行平整夯实,以防地表水渗入。另外,在滑坡地区进行绿化,尤其是种植阔叶树木,也是配合地表排水、促使滑坡稳定的一项有效措施。
2、排除地下水:地下水通常是诱发滑坡的主要因素,排除有害的地下水、尤其是滑带水,成为治理滑坡的一项有效措施。滑坡地下排水系统包括截水盲沟、支撑盲沟、盲洞、仰斜钻孔、渗管、渗井、垂直钻孔以及砂井与平孔相结合、渗井与盲洞相结合等工程设施。其中的深盲沟和盲洞,由于造价较高、施工困难,效果又不太稳定,一般很少采用。
截水盲沟设置于滑坡可能发展范围5米以外的稳定地段,与地下水流向垂直,一般作环状或折线形布置,目的在于拦截和普旁引滑坡范围以外的地下水。这种盲沟由集水和排水两部分组成,断面尺寸由施工条件决定,沟底宽度一般不小于1米。盲沟的基底要埋入补给滑带水的最低一层含水层之下的不透水层内。为了维修和清淤的方便,在截水盲沟的转折点和直线地段每隔30-50米,都要设置检查井。
支撑盲沟。是一种兼具排水和支撑作用的工程设施。地于滑动面埋藏不深,滑坡体有大量积水,或地下水分布层次较多、难于在上部截除的滑坡,可考虑采用修建盲沟的办法来进行治理。支撑盲沟布置在平行于滑坡滑动方向有地下水露头处,从滑坡脚部向上修筑。有时在上部分岔成支沟,支沟方向与滑动方向成30°-45°交角。支撑盲沟的宽度根据抗滑需要、沟深和便于施工的原则来确定。一般采用2-4米。盲沟基底应砌筑在滑动面以下0.5米的稳定地层中,修成2-4%的排水纵坡。如果滑坡推力较大,可考虑采用支撑盲沟与抗滑挡墙结合的结构形式,这种联合形式的防治效果更好。
仰斜孔群。是一种用近于水平的钻孔把地下水引出,从而达到疏干滑坡体、使滑坡稳定的措施。仰斜排水孔的位置,可按滑体地下水分布情况,布置在汇水面积较大的滑面凹部。孔的仰斜角度应按滑动面倾角以及稳定的地下水面位置而定,一般采用10°-15°。孔径的大小由施工机具和孔壁加固材料决定,可以从几十毫米到一百毫米以上。如果仰斜排水孔作为长期的排水通道使用,那么孔壁就需要用镀锌铜滤管、塑料滤管或竹管加固,也可用风压吹砂填塞钻孔。当含水土层(如黄土)渗透性差时,可采用砂井——仰斜排水孔联合排水措施,以砂井聚集滑坡体内的地下水,用斜孔穿连砂井并把水排出。在这种排水措施中,原则上斜孔应打在滑动面以下。砂井的井底以及砂井与斜孔的交接点,也要低于滑动面。砂井中的充填料应保证孔隙水可以自由流入砂井,而砂井又不会被细粒砂土所淤积。
垂直孔群。是一种用钻孔群穿透滑动面,把滑坡体内储藏的地下水转移到下伏强透水层,从而将水排泄走的一种工程措施。每一种工程措施都有一定的适用条件,垂直孔群的适用条件是:滑坡体土石的裂隙度高、透水能力强、在滑动面下部存在的排泄能力强的透水层。垂直孔群一般是在地下水集中地区和供水部位,采用成排排列的方式进行布置。每排孔群的方向应垂直于地下水的流向。排与排的间距约为孔与孔间距的1.5至5倍。排水钻孔的孔径,要求每孔的设计最大出水量应大于钻孔实际涌水量。为了达到钻孔排水的目的,每个钻孔都必须打入滑动面以下的强透水层中,并且要求在每孔钻进终了时,都要安设过滤管,在过滤管外天充填砂砾过滤层。对于不设过滤管的钻也,应该全部充填砂砾。在孔口应设置略高于地面的防水层。
防止水对坡脚的冲刷。在自然界中,由于斜坡的前缘受到河流冲刷而诱发滑坡的情况,是一种很普遍的现象。因此,应努力防止水对坡脚前缘的冲刷、淘蚀。一般说为,治理的办法是在滑坡上游严重受冲地段,修筑促使主流偏向对岸的丁坝。在滑坡前缘用抛石、铺设石笼、钢筋混凝土块及片石护坡,使滑坡坡脚的土体免受河水冲刷,从而达到稳定滑坡的作用。如果滑坡位于河曲处,河道又有改变的条件,也可采用改河方案,以使滑坡前缘免受河水冲刷。一些沟谷由于水流的冲刷,使沟床不断加深与展宽,沟坡的岩土失去稳定而产生滑坡,对这种滑坡的治理,可在它的下游地段修筑堤坝,以防继续下蚀,并利用淤积的固体物质稳定滑坡的坡脚。水库岸边的滑坡也常因坡舌部分遭受冲刷而促使滑坡不断发展,其治理办法是:蓄水前可在滑坡前缘的上游地段修筑丁坝,使库水夹带的泥沙能够淤积于滑坡前缘,起支撑滑坡的作用;水库蓄水之后,在主导风向作用下,波浪对岸边的冲刷有将岸边泥沙带至水库的作用,当滑坡处于这样的地段时,应在滑坡脚部填以平缓的斜坡,在斜坡上修一个有足够厚度的反滤层,再在滤层上砌石护坡,以取得稳定滑坡的作用。
(二)支挡工程
由于失支支撑而引起的滑坡,或滑床陡、滑动快的滑坡,采用修筑支档工程的办法,可增加滑坡的重力平衡条件,使滑坡迅速恢复稳定。支撑建筑物的种类很多,有抗滑垛、抗滑桩、抗滑墙、锚固等。这里仅介绍几种主要的支挡工程办法:
1、抗滑片石垛。是一种用垒砌石块的方法来阻止滑坡体下滑、达到稳定滑坡目的的工程措施。对于滑体不大,滑面位置低于坡脚不深的中、小型滑坡,又有足够的场地和廉价的石料时,就可采用这种工程措施。但是,这种措施不适宜用来治理下滑力较大的大、中型滑坡。对于强地震区的滑坡,由于片石垛本身结构松散,这种措施也同样不宜采用。对于适宜采用抗滑垛的中、小型滑坡,片石垛的基础必须埋置于可能形成的滑面以下0.5-1.0米处,一般都用浆砌片石或混凝土做成厚约0.5米的整体基础。抗滑片石垛的顶宽一般不小于1米,垛的高度应高出可能向上产生滑动面的位置,垛的外侧坡度通常为1:0.75-1:1.25。码砌石块时,必须平行于基底分层砌筑,石块间尽可能相互咬紧,为了保证片石垛具有良好的透水性能,在垛后需要置放砂砾滤层。
2、抗滑挡墙。是一种阻挡滑坡体滑动的工程措施,适用于治理因河流冲刷或因人为切割支撑部分而产生的中、小型滑坡,但不适宜治理滑床比较松软、滑面容易向下或向上发展的滑坡。由于滑坡的推力较大,抗滑挡墙比一般的挡土墙要设计得宽大些,具有胸坡缓、外形宽大的特点。为了增加抗滑挡墙的稳定性,在墙后应设一、二米宽的衡重台或卸荷平台,挡墙的胸坡越缓越好,一般用1:0.3-1:0.5,也有1:0.75-1:1者。抗滑挡墙,一般多设置于滑坡的前缘,基础埋入完整稳定的岩层或土层的一定深度。挡墙背后应设置顺墙的渗沟以排除墙后的地下水,同时在墙上还应设置泄水孔,以防止墙后积水泡软基础。
3、抗滑桩。用来治理滑坡既要保证桩不被剪断、推弯或推倒,也要保证桩间土体不会从桩间滑走或因桩高不够导致土体从桩顶滑出。抗滑桩应设置在滑体中下部,滑动面接近于水平,而且也是滑动层较厚的部位。一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度、桩高和桩间距离都要适当。抗滑桩的施工方法主要有打入法、钻孔法和挖孔法三种。对于浅层的粘性土和黄土滑坡,可直接用重锤把木桩、钢轨桩、钢管桩、钢筋混凝土管桩等打入,简单易行;对于中厚层的大型滑坡,则多采用钻孔法和挖孔法施工。
4、锚固。利用穿过软弱结构面、深入至完整岩体内一定深度的钻孔,插入钢筋、钢棒、钢索、预应力钢筋及回填混凝土,借以提高岩体的磨擦阻力、整体性与抗剪强度,这种措施统称为锚固。
(1)锚杆喷射混凝土联合支护:简称锚喷结构或锚喷支护,即喷射混凝土与锚杆相结合的一种支护结构,也称喷锚支护。
(2)锚杆:是指钻凿岩孔,然后在岩孔中灌入水泥沙浆并插入一根钢筋,当砂浆凝结硬化后钢筋便锚固在围岩中,借助于这种锚固在围岩中钢筋能有效地控制围岩或浅部岩体变形,防止其滑动和坍塌,这种插入岩孔,锚固在围岩中从而使围岩或上部岩体起到支护作用的钢筋称为“锚杆”。
锚杆类型很多,有楔缝式锚杆、倒楔式锚杆、普通式砂浆锚杆(并称插筋),钢丝绳砂浆锚杆,树脂锚杆及预应力锚索等,锚杆的作用是锚杆与岩体锚固后的作用,有四种形式,即悬吊作用,组合作用,加固作用,锚杆的自承拱作用。
(3)预应力锚索:由钻孔穿过软弱岩层或滑动面,把一端(锚杆)锚固在坚硬的岩层中(称内锚头),然后在另一个自由端(称外锚头)进行张拉,从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固,这种方法称预应力锚索,简称锚索,国内应用较多,如长江南岸链子崖危岩体治理和会同县中心街滑坡治理中都采用了此种锚索。
锚索结构一般由幅度锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成。内锚头又称锚固段或锚根,是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基,按其结构形式分为机械式和胶结式两大类,胶结式又分为砂浆胶结和树脂胶结两类,砂浆式又分二次灌浆和一次灌浆式。外锚头又称外锚固段,是锚索借以提供张拉吨位和锁定的部位,其种类有锚塞式、螺纹式、钢筋混凝土圆柱体锚墩式、墩头锚式和钢构架式等;锚索体,是连结内外锚头的构件,也是张拉力的承受者,通过对锚索体的张拉来提供预应力,锚索体由高强度钢筋、钢纹线或螺纹钢筋构成。
预应力锚索是一种较复杂的锚固工程,需要专门知识与经验,施工监理人员,应具有更丰富理论和经验。
5、减载
当一个滑坡处于头重脚轻的状况下,而在前方又有一个可靠的抗滑地段时,采取在滑坡体上部减重或脚部加填的办法,使滑坡的外形得以改变,重心得以降低,可以使滑坡的稳定性得到根本的改善。曾经有人计算过,如果将滑动土体积的4%从坡顶转移到坡脚,那么滑坡的稳定性就可增大10%。如果滑坡没有一个可靠的抗滑地段,则减重只能减小滑坡的下滑力,不能达到稳定滑坡的目的。因此,用减重的方法治理滑坡时,常常需要与下部的支挡措施相配合。
应当说明的是,用减重的方法治理滑坡并不是对所有滑坡都适用。比方说,对于牵引式滑坡或滑土带具有卸载膨胀性的滑坡,就不宜使用。减重常用于滑面不深、具有上陡下缓、滑坡后壁及两侧有岩层外露或土体稳定不可能继续向上发展的滑坡。对于可以采用减重方法治理的滑坡,应该认真决定减重范围,要根据各段滑坡的稳定程度、稳定滑坡和其它建筑物的要求,进综合考虑。对于一些不向上或向两侧牵引发展的小型滑坡,也可考虑将滑坡体全部清除。
在对滑坡体作减重处理时,必须切实注意施工方法,尽量做到先上后下,先高后低,均匀减重,以防止挖土不均匀而造成滑坡的分解和恶化。对于减重后的坡面要进行平整,及时做好排水和防渗。在滑坡前部的抗滑地段,采用加载措施,可以产生稳定滑坡的作用,当条件许可时,应尽可能地利用滑坡上方的减重土石堆于前部抗滑的地段。为了加强堆土的反压作用,可以将堆土修成抗滑土堤,堆土时要分层夯实,外露坡面应干砌片石或种植草木,土堤内侧应修渗沟,土堤和老土之间应修隔渗层。
6、固化
用物理化学方法改善滑坡带土石性质。
①焙烧法:焙烧法是利用导洞焙烧滑坡脚部的滑带上,使之形成地下“挡墙”而稳定滑坡的一种措施。利用焙烧法可以治理一些土质滑坡。用煤焙烧砂粘土时,当烧土达到一定温度后,砂粘土会变成象砖块一样,具有相同高的抗剪强度和防水性,同时地下水也可从被烧的土裂缝中流入坑道而排出。
用焙烧法治理滑坡,导洞须埋入坡脚滑动面以下0.5-1.0米处。为了使焙烧的土体成拱形,导洞的平面最好按曲线或折线布置。导洞焙烧的温度,一般土为500-800℃。通常用煤和木柴作燃料,也可以用气体或液体作燃料。焙烧程度应以塑性消失和在水的作用下不致膨胀和泡软为准。
②电渗排水:电渗排水是利用电场作用而把地下水排除,达到稳定滑坡的一种方法。这种方法最适用于粒径0.05-0.005毫米的粉质土的排水,因为粉土中所含的粘土颗粒在脱水情况下就会变硬。施工的过程是:首先将阴极和阳极的金属桩成行地交错打入滑坡体中,然后通电和抽水。一般以铁或铜桩为负极,铝桩为正极。通电后水即发生电渗作用,水分从正极移向由一花管组成的负极,待水分集中到负极花管之后,就用水泵把水抽走。
③爆破灌浆法:爆破灌浆法是一种用炸药爆破破坏滑动面,随之把浆液灌入滑带中以置换滑带水并固结滑带上,从而达到使滑坡稳定的一种治理方法。目前这种方法仅用于小型滑坡。施工步骤是:首先用钻孔打穿滑动带,在钻孔中爆破。使滑坡床岩层松动;再将带孔灌浆管打入滑带下0.15米,在一定的压力下将浆液压入,使其在滑动带中将裂缝充满,形成一个稳定土层,借以增大滑带土的抗滑能力。在我国黄土区的一些滑坡,曾用石灰、水泥和粘土浆液压注裂缝的方法来加固滑带土,取得了一定的成效。
需要说明的是,运用物理化学方法改善滑带土石性质借以提高滑坡稳定性的治理方法,目前尚处于试验阶段,在滑坡治理中并未被广泛采用。在实际工作中,排水支挡还是整治滑坡的两项主要措施。
5、深水河,河里有挖沙船,河岸滑坡,种树会好点吗。
深水河河里有
挖沙船河岸滑
坡在岸边多种些
大树当然会减
少滑坡概率
6、村里冲河导致河岸坍塌怎么处理?
村里冲问导致河岸塌陷那这种情况可以举报,因为这是不合理的行为导致庄稼的无法生长。通过举报的形式让他给予一定的补偿通过举报的形式让他给予一定的补偿。
7、滑坡位置、形态、规模遥感解译
卡拉滑坡主体位于帕里河右岸,其北侧边界距帕里湖下游出口约5.4km,南侧边界距出口约8.3km。中心位置:78°44′51″E,32°17′13″N。
右岸滑坡总体形状如一上宽下窄的无檐帽,总体主滑方向为NE77°。以沿河方向为滑坡宽度,以顺斜坡方向为长度,以2004-09-11正射QUICKBIRD影像为基础,解译滑坡规模如下:河岸附近滑坡宽约2.88km,上部宽约3.31km,沿斜坡平均长约1.21km,右岸总破坏面积约3.50km2。
大致海拔4000m以上为后壁,滑坡后壁完整,近南北走向,后壁的北、中、南后缘高程分别分4100m、4360m和4440m,后壁高度分别为100m、360m和400m,投影长度为135~627m。后壁平均高度约300m,平均坡度40°,平均斜坡长465m。
海拔4000m以下为滑坡堆积体,从上游(北)至下游(南),右岸滑体前缘高程分别为:3800m、3780m、和3760m,滑体的高度分别为200m、220m和240,滑坡后壁至前缘最大高差达680m。右岸滑体总投影面积约2.58km2。滑体分级分块特征明显,如图3⁃16所示,大致可分为北、中、南三个次一级的滑体。三个次级滑坡的滑动方向分别为113°、80°和66°,各次级滑体分别有3~6级滑坡平台,平台坡度6°~17°。根据滑坡后壁高度、滑体高度及滑坡剖面(图3⁃17)推测,右岸卡拉滑坡平均厚度超过100m,如以100m计,其右岸规模约为2.58×108m3。
卡拉滑坡对岸有两个较大的平台,称其为平台1和平台2。分析该二平台由右岸卡拉滑坡大规模活动时冲向对岸,形成滑坡坝,后来帕里河又在近右岸处冲开,另辟河道,部分滑坡平台遗留在对岸所致。平台2的北侧有一村子名叫卡拉村,本滑坡的命名由此而来。
平台1高程大约为3920~3980m,与卡拉滑坡2级或3级平台相当。平台面积266675m2(0.27km2),向河倾,约3.3°。平台2高程约3920~3960m,也与2级或3级滑坡平台相当,平台2的面积63975m2(0.064km2),向河倾,约9°。左岸残存滑体投影面积约为1775470m2(1.78km2),滑坡平台至河面的平均高度为170m,平均厚度估算为80m,则左岸残存滑体体积约为14204×104m3。两岸合计卡拉滑坡目前残存总体积约为4×108m3。
图3⁃16 QUICKBIRD卫星图像上的卡拉大滑坡
图3⁃17 卡拉滑坡中部剖面图
8、煤矿地面出现山体崩塌、滑坡、泥石流处置措施
整治滑坡的方法,归结起来可以分为三类:
一是消除或减轻水对诱导滑坡的影响;二是改变滑坡外形、增加滑坡的抗滑力;三是改变滑带土石性质,阻滞滑坡体的滑动。所有这些措施,都需要具体情况具体分析,有针对性地使用,才能收到“药到病除”的好效果。例如,对于由地下水作用引起的滑坡,在事先弄清地下水补给来源、方式、方向、位置和数量的基础上,主要采用截水盲沟、盲洞、仰斜钻孔等工程加以排除;对于因江河冲刷引起的滑坡,应着重修筑河岸防护工程;对于因挖方修建铁路、公路,破坏了山体平衡,采用抗滑挡墙、抗滑桩等支撑措施来恢复平衡,效果比较显著,对于因地表渗水或自然沟水补给而引起的滑坡体滑动,则宜采取地面铺砌防渗、地表排水及沟床铺砌等措施;对于因滑动带土质不良而引起的滑动,可考虑采用灌浆、焙烧等改良土质的办法,也可以采用疏干工程来减少水的作用;对于大滑坡或滑坡体连续分布的区段,如果处理起来在技术上还不过关,经济上不合算,可以考虑使工程建筑设施避开滑坡的影响范围;对于中小型滑坡,工程建筑要避工它们正在活动的前部,如果条件允许的话,也可以将小型滑坡全部清除。
各地防治滑坡的实践表明,凡是采用排除地下水措施的,都收到了效果,凡是采用支挡工程措施的,只要设计无误,而且支挡工程埋基于滑床之下的足够深度,一般也取得了迅速稳定滑坡的效果;凡是单纯采用减重措施的,都不能最终稳定滑坡,减重措施必须与支挡或排水措施相结合才能见到成效。总之,在防治滑坡时,必须牢记因地制宜,综合治理,力求根治,不留后患。防治工程一般有以下几种基本方法:
(一)排水工程
1、排除地表水:滑坡的发生和发展,与地表水的危害有密切关系。所以,设置排水系统来排除地表水,对治理各类滑坡都是适用的,对治理某些浅层滑坡,效果尤其显著。常用的地表排水方法,是在滑坡可能发展的边界5 米以外,设置一条或数条环形截水沟,用以拦截普遍引自斜坡上部流向斜坡的水流。通常,沟深和沟底宽度都不小于0.6 米。为了防止水流的下渗,在滑坡体上也应充分利用自然沟谷,布置成树枝状排水系统,使水流得以汇集旁引。如地表条件许可,在滑坡边缘还可修筑明沟,直接向滑坡两侧稳定地段排水。如果滑坡体内有湿地和泉水露头,则需修筑渗沟与明沟相配合的引水工程;地在表水下渗为滑坡主要原因的地段,还可修筑不同的隔渗工程。当地表出现裂缝或滑坡体松散易于地表水下渗时,都要及时进行平整夯实,以防地表水渗入。另外,在滑坡地区进行绿化,尤其是种植阔叶树木,也是配合地表排水、促使滑坡稳定的一项有效措施。
2、排除地下水:地下水通常是诱发滑坡的主要因素,排除有害的地下水、尤其是滑带水,成为治理滑坡的一项有效措施。滑坡地下排水系统包括截水盲沟、支撑盲沟、盲洞、仰斜钻孔、渗管、渗井、垂直钻孔以及砂井与平孔相结合、渗井与盲洞相结合等工程设施。其中的深盲沟和盲洞,由于造价较高、施工困难,效果又不太稳定,一般很少采用。截水盲沟设置于滑坡可能发展范围5 米以外的稳定地段,与地下水流向垂直,一般作环状或折线形布置,目的在于拦截和普旁引滑坡范围以外的地下水。这种盲沟由集水和排水两部分组成,断面尺寸由施工条件决定,沟底宽度一般不小于1 米。盲沟的基底要埋入补给滑带水的最低一层含水层之下的不透水层内。为了维修和清淤的方便,在截水盲沟的转折点和直线地段每隔30-50 米,都要设置检查井。支撑盲沟。是一种兼具排水和支撑作用的工程设施。地于滑动面埋藏不深,滑坡体有大量积水,或地下水分布层次较多、难于在上部截除的滑坡,可考虑采用修建盲沟的办法来进行治理。支撑盲沟布置在平行于滑坡滑动方向有地下水露头处,从滑坡脚部向上修筑。有时在上部分岔成支沟,支沟方向与滑动方向成30°-45°交角。支撑盲沟的宽度根据抗滑需要、沟深和便于施工的原则来确定。一般采用2-4 米。盲沟基底应砌筑在滑动面以下0.5 米的稳定地层中,修成2-4%的排水纵坡。如果滑坡推力较大,可考虑采用支撑盲沟与抗滑挡墙结合的结构形式,这种联合形式的防治效果更好。仰斜孔群。是一种用近于水平的钻孔把地下水引出,从而达到疏干滑坡体、使滑坡稳定的措施。仰斜排水孔的位置,可按滑体地下水分布情况,布置在汇水面积较大的滑面凹部。孔的仰斜角度应按滑动面倾角以及稳定的地下水面位置而定,一般采用10°-15°。孔径的大小由施工机具和孔壁加固材料决定,可以从几十毫米到一百毫米以上。如果仰斜排水孔作为长期的排水通道使用,那么孔壁就需要用镀锌铜滤管、塑料滤管或竹管加固,也可用风压吹砂填塞钻孔。当含水土层(如黄土)渗透性差时,可采用砂井——仰斜排水孔联合排水措施,以砂井聚集滑坡体内的地下水,用斜孔穿连砂井并把水排出。在这种排水措施中,原则上斜孔应打在滑动面以下。砂井的井底以及砂井与斜孔的交接点,也要低于滑动面。砂井中的充填料应保证孔隙水可以自由流入砂井,而砂井又不会被细粒砂土所淤积。垂直孔群。是一种用钻孔群穿透滑动面,把滑坡体内储藏的地下水转移到下伏强透水层,从而将水排泄走的一种工程措施。每一种工程措施都有一定的适用条件,垂直孔群的适用条件是:滑坡体土石的裂隙度高、透水能力强、在滑动面下部存在的排泄能力强的透水层。垂直孔群一般是在地下水集中地区和供水部位,采用成排排列的方式进行布置。每排孔群的方向应垂直于地下水的流向。排与排的间距约为孔与孔间距的1.5 至5 倍。排水钻孔的孔径,要求每孔的设计最大出水量应大于钻孔实际涌水量。为了达到钻孔排水的目的,每个钻孔都必须打入滑动面以下的强透水层中,并且要求在每孔钻进终了时,都要安设过滤管,在过滤管外天充填砂砾过滤层。对于不设过滤管的钻也,应该全部充填砂砾。在孔口应设置略高于地面的防水层。防止水对坡脚的冲刷。在自然界中,由于斜坡的前缘受到河流冲刷而诱发滑坡的情况,是一种很普遍的现象。因此,应努力防止水对坡脚前缘的冲刷、淘蚀。一般说为,治理的办法是在滑坡上游严重受冲地段,修筑促使主流偏向对岸的丁坝。在滑坡前缘用抛石、铺设石笼、钢筋混凝土块及片石护坡,使滑坡坡脚的土体免受河水冲刷,从而达到稳定滑坡的作用。如果滑坡位于河曲处,河道又有改变的条件,也可采用改河方案,以使滑坡前缘免受河水冲刷。一些沟谷由于水流的冲刷,使沟床不断加深与展宽,沟坡的岩土失去稳定而产生滑坡,对这种滑坡的治理,可在它的下游地段修筑堤坝,以防继续下蚀,并利用淤积的固体物质稳定滑坡的坡脚。水库岸边的滑坡也常因坡舌部分遭受冲刷而促使滑坡不断发展,其治理办法是:蓄水前可在滑坡前缘的上游地段修筑丁坝,使库水夹带的泥沙能够淤积于滑坡前缘,起支撑滑坡的作用;水库蓄水之后,在主导风向作用下,波浪对岸边的冲刷有将岸边泥沙带至水库的作用,当滑坡处于这样的地段时,应在滑坡脚部填以平缓的斜坡,在斜坡上修一个有足够厚度的反滤层,再在滤层上砌石护坡,以取得稳定滑坡的作用。
(二)支挡工程
由于失支支撑而引起的滑坡,或滑床陡、滑动快的滑坡,采用修筑支档工程的办法,可增加滑坡的重力平衡条件,使滑坡迅速恢复稳定。支撑建筑物的种类很多,有抗滑垛、抗滑桩、抗滑墙、锚固等。这里仅介绍几种主要的支挡工程办法:
1、抗滑片石垛。是一种用垒砌石块的方法来阻止滑坡体下滑、达到稳定滑坡目的的工程措施。对于滑体不大,滑面位置低于坡脚不深的中、小型滑坡,又有足够的场地和廉价的石料时,就可采用这种工程措施。但是,这种措施不适宜用来治理下滑力较大的大、中型滑坡。对于强地震区的滑坡,由于片石垛本身结构松散,这种措施也同样不宜采用。对于适宜采用抗滑垛的中、小型滑坡,片石垛的基础必须埋置于可能形成的滑面以下0.5-1.0 米处,一般都用浆砌片石或混凝土做成厚约0.5 米的整体基础。抗滑片石垛的顶宽一般不小于1 米,垛的高度应高出可能向上产生滑动面的位置,垛的外侧坡度通常为1:0.75-1:1.25。码砌石块时,必须平行于基底分层砌筑,石块间尽可能相互咬紧,为了保证片石垛具有良好的透水性能,在垛后需要置放砂砾滤层。
2、抗滑挡墙。是一种阻挡滑坡体滑动的工程措施,适用于治理因河流冲刷或因人为切割支撑部分而产生的中、小型滑坡,但不适宜治理滑床比较松软、滑面容易向下或向上发展的滑坡。由于滑坡的推力较大,抗滑挡墙比一般的挡土墙要设计得宽大些,具有胸坡缓、外形宽大的特点。为了增加抗滑挡墙的稳定性,在墙后应设一、二米宽的衡重台或卸荷平台,挡墙的胸坡越缓越好,一般用1:0.3-1:0.5,也有1:0.75-1:1 者。抗滑挡墙,一般多设置于滑坡的前缘,基础埋入完整稳定的岩层或土层的一定深度。挡墙背后应设置顺墙的渗沟以排除墙后的地下水,同时在墙上还应设置泄水孔,以防止墙后积水泡软基础。
3、抗滑桩。用来治理滑坡既要保证桩不被剪断、推弯或推倒,也要保证桩间土体不会从桩间滑走或因桩高不够导致土体从桩顶滑出。抗滑桩应设置在滑体中下部,滑动面接近于水平,而且也是滑动层较厚的部位。一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度、桩高和桩间距离都要适当。抗滑桩的施工方法主要有打入法、钻孔法和挖孔法三种。对于浅层的粘性土和黄土滑坡,可直接用重锤把木桩、钢轨桩、钢管桩、钢筋混凝土管桩等打入,简单易行;对于中厚层的大型滑坡,则多采用钻孔法和挖孔法施工。
4、锚固。利用穿过软弱结构面、深入至完整岩体内一定深度的钻孔,插入钢筋、钢棒、钢索、预应力钢筋及回填混凝土,借以提高岩体的磨擦阻力、整体性与抗剪强度,这种措施统称为锚固。(1)锚杆喷射混凝土联合支护:简称锚喷结构或锚喷支护,即喷射混凝土与锚杆相结合的一种支护结构,也称喷锚支护。(2)锚杆:是指钻凿岩孔,然后在岩孔中灌入水泥沙浆并插入一根钢筋,当砂浆凝结硬化后钢筋便锚固在围岩中,借助于这种锚固在围岩中钢筋能有效地控制围岩或浅部岩体变形,防止其滑动和坍塌,这种插入岩孔,锚固在围岩中从而使围岩或上部岩体起到支护作用的钢筋称为“锚杆”。锚杆类型很多,有楔缝式锚杆、倒楔式锚杆、普通式砂浆锚杆(并称插筋),钢丝绳砂浆锚杆,树脂锚杆及预应力锚索等,锚杆的作用是锚杆与岩体锚固后的作用,有四种形式,即悬吊作用,组合作用,加固作用,锚杆的自承拱作用。(3)预应力锚索:由钻孔穿过软弱岩层或滑动面,把一端(锚杆)锚固在坚硬的岩层中(称内锚头),然后在另一个自由端(称外锚头)进行张拉,从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固,这种方法称预应力锚索,简称锚索,国内应用较多,如长江南岸链子崖危岩体治理和会同县中心街滑坡治理中都采用了此种锚索。锚索结构一般由幅度锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成。内锚头又称锚固段或锚根,是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基,按其结构形式分为机械式和胶结式两大类,胶结式又分为砂浆胶结和树脂胶结两类,砂浆式又分二次灌浆和一次灌浆式。外锚头又称外锚固段,是锚索借以提供张拉吨位和锁定的部位,其种类有锚塞式、螺纹式、钢筋混凝土圆柱体锚墩式、墩头锚式和钢构架式等;锚索体,是连结内外锚头的构件,也是张拉力的承受者,通过对锚索体的张拉来提供预应力,锚索体由高强度钢筋、钢纹线或螺纹钢筋构成。预应力锚索是一种较复杂的锚固工程,需要专门知识与经验,施工监理人员,应具有更丰富理论和经验。
5、减载
当一个滑坡处于头重脚轻的状况下,而在前方又有一个可靠的抗滑地段时,采取在滑坡体上部减重或脚部加填的办法,使滑坡的外形得以改变,重心得以降低,可以使滑坡的稳定性得到根本的改善。曾经有人计算过,如果将滑动土体积的4%从坡顶转移到坡脚,那么滑坡的稳定性就可增大10%。如果滑坡没有一个可靠的抗滑地段,则减重只能减小滑坡的下滑力,不能达到稳定滑坡的目的。因此,用减重的方法治理滑坡时,常常需要与下部的支挡措施相配合。应当说明的是,用减重的方法治理滑坡并不是对所有滑坡都适用。比方说,对于牵引式滑坡或滑土带具有卸载膨胀性的滑坡,就不宜使用。减重常用于滑面不深、具有上陡下缓、滑坡后壁及两侧有岩层外露或土体稳定不可能继续向上发展的滑坡。对于可以采用减重方法治理的滑坡,应该认真决定减重范围,要根据各段滑坡的稳定程度、稳定滑坡和其它建筑物的要求,进综合考虑。对于一些不向上或向两侧牵引发展的小型滑坡,也可考虑将滑坡体全部清除。在对滑坡体作减重处理时,必须切实注意施工方法,尽量做到先上后下,先高后低,均匀减重,以防止挖土不均匀而造成滑坡的分解和恶化。对于减重后的坡面要进行平整,及时做好排水和防渗。在滑坡前部的抗滑地段,采用加载措施,可以产生稳定滑坡的作用,当条件许可时,应尽可能地利用滑坡上方的减重土石堆于前部抗滑的地段。为了加强堆土的反压作用,可以将堆土修成抗滑土堤,堆土时要分层夯实,外露坡面应干砌片石或种植草木,土堤内侧应修渗沟,土堤和老土之间应修隔渗层。
6、固化
用物理化学方法改善滑坡带土石性质。①焙烧法:焙烧法是利用导洞焙烧滑坡脚部的滑带上,使之形成地下“挡墙”而稳定滑坡的一种措施。利用焙烧法可以治理一些土质滑坡。用煤焙烧砂粘土时,当烧土达到一定温度后,砂粘土会变成象砖块一样,具有相同高的抗剪强度和防水性,同时地下水也可从被烧的土裂缝中流入坑道而排出。用焙烧法治理滑坡,导洞须埋入坡脚滑动面以下0.5-1.0 米处。为了使焙烧的土体成拱形,导洞的平面最好按曲线或折线布置。导洞焙烧的温度,一般土为500-80℃。通常用煤和木柴作燃料,也可以用气体或液体作燃料。焙烧程度应以塑性消失和在水的作用下不致膨胀和泡软为准。②电渗排水:电渗排水是利用电场作用而把地下水排除,达到稳定滑坡的一种方法。这种方法最适用于粒径0.05-0.005 毫米的粉质土的排水,因为粉土中所含的粘土颗粒在脱水情况下就会变硬。施工的过程是:首先将阴极和阳极的金属桩成行地交错打入滑坡体中,然后通电和抽水。一般以铁或铜桩为负极,铝桩为正极。通电后水即发生电渗作用,水分从正极移向由一花管组成的负极,待水分集中到负极花管之后,就用水泵把水抽走。③爆破灌浆法:爆破灌浆法是一种用炸药爆破破坏滑动面,随之把浆液灌入滑带中以置换滑带水并固结滑带上,从而达到使滑坡稳定的一种治理方法。目前这种方法仅用于小型滑坡。施工步骤是:首先用钻孔打穿滑动带,在钻孔中爆破。使滑坡床岩层松动;再将带孔灌浆管打入滑带下0.15 米,在一定的压力下将浆液压入,使其在滑动带中将裂缝充满,形成一个稳定土层,借以增大滑带土的抗滑能力。在我国黄土区的一些滑坡,曾用石灰、水泥和粘土浆液压注裂缝的方法来加固滑带土,取得了一定的成效。需要说明的是,运用物理化学方法改善滑带土石性质借以提高滑坡稳定性的治理方法,目前尚处于试验阶段,在滑坡治理中并未被广泛采用。在实际工作中,排水支挡还是整治滑坡的两项主要措施。
9、三门峡水利枢纽混凝土系统场地的滑坡及防治措施
黄河三门峡地质勘探总队
前言
三门峡混凝土系统场地位于三门峡坝址下游800m处、黄河右岸的老鸦沟至角胡同之间的斜坡地带上。
1957年4月,大坝正式施工典礼后,混凝土场地就全面开挖了。将一个崎岖不平的斜坡地面改造成为高程320m、340m和354m三个人为的阶梯式台面,并在台面上开始建筑大、小拌合楼等建筑物。
当混凝土建筑物投入紧张施工后,大拌合楼、大拌合楼水泥罐及冷热装制系统等都在平整场地,铁路专用线也准备铺轨,小拌合楼系统也将投入生产之时,恰于1958年2月,分别在角胡同和大、小拌合楼场地发生了两个独立的滑坡。它们使直接位于滑坡体上的建筑物产生了裂隙变形,严重危害到小拌合楼的安全(有被滑坡推走的可能),也直接影响到滑坡体前大拌合楼的正常施工。
因此,三门峡工程局曾考虑过放弃此场地而另选他处。但经过各方面反复比较后,一致认为原场地较另选新址有更多的优越性。理由是:(1)大坝混凝土浇注任务紧迫,工期不允许拖后;(2)从经济方面考虑,在原场地对滑坡进行工程处理,较重新选择新址要省钱得多;(3)如另选新址,其地质及工程地质条件仍然会是复杂的。最后决定,仍然保留原场地,只是需要对原场地内的滑坡进行综合治理。
另外,基于过去对工程地质资料掌握不够,特别对施工场地内的滑坡问题没有给予充分重视,从1958年的5月至8月,又在该地段重新布置了专项针对滑坡研究的工程地质勘察工作,进一步搜集有关资料。经过这次勘察以及对1955年以来至1957年已有勘探资料的综合分析,对该地段内的滑坡特征和发展有了较全面的认识,并提出了相应的防治措施。
一、滑坡区的地质概况
(一)地形地貌
混凝土系统场地,主要由崩积、坡积以及二者混合产物和残积物所组成。该斜坡的地面高程为300~480m,高出黄河水面约20~200m。场地长约700m,宽约400m,地面坡度为5°~25°,向黄河倾斜。在黄河岸边,这些崩积、坡积物形成了45°的岸坡。
崩塌堆积区之南,有高而陡、呈半弧形分布的闪长玢岩岩壁。岩壁之上,即为黄土类土构成的第四级沉积阶地,其高程为500m左右。
崩塌堆积区之东缘,是黄土类土组成的三级沉积阶地。其宽约200m,长约300m,高程为375~450m。从地形、地貌上来看,混凝土系统场地是位于坝址下游黄河的一个凹岸处。
据已有资料显示,在老鸦沟至角胡同一带所形成的黄河凹岸,其岸坡下部的基岩主要为奥陶纪石灰岩及石炭纪含煤岩系。基岩面的高程为300~360m,亦向黄河倾斜,基岩面的坡度大致与地形坡度一致。岸坡上部便是陡峻的中生代闪长玢岩。
在崩积、坡积堆积层形成之前,暴露于地表的奥陶纪石灰岩和石炭纪煤系岩层,主要受河水的侵蚀作用而形成了斜坡下部的一级侵蚀基岩阶地。在这一阶地面上,沉积有厚0.27~6m(凹岸处)的细砂和少量砂质粘土。再其上,才是具有大小块砾的闪长玢岩崩塌堆积物和残、坡积层,以及黄土类土或它们的相互混合堆积物。共厚约数十米,分布很不均匀,大体上组成了一个崩塌堆积斜坡。
(二)地层岩性
本次工作,曾对上述堆积物做过详细观察,发现它们大体上仍然互相成层,按其成因和相互混合含量比的不同岩性,而将其划分为13个层体,全厚共50余米。现按其岩性分层编号(第8层至第20层)分别自上而下简述如下:
(13)第20层:块石(col—QⅣ)。层厚估计在5m以上,分布于老鸦沟口及闪长玢岩陡壁一带的斜坡表面。块石直径0.5~0.1m,最大直径达1m。
(12)第19层:砂质粘土夹块石(d—QⅣ)。层厚1~3m,分布在高程320m场地以下的河岸陡坡处。
(11)第18层:砂质粘土(d—QⅣ)。层厚11~14m,仅在斜坡中部局部出露。
(10)第17层:砂质粘土夹块石(d+col—QⅣ)。层厚一般10~20m,广泛分布于斜坡上部地表。砂质粘土含量约60%,块石含量约40%。
(9)第16层:块石夹砂质粘土(col+d—QⅣ)。层厚一般10~15m,分布于斜坡中部。块石含量约60%,砂质含量约40%。
(8)第15层:块石、碎砾夹砂(col—QⅣ)。层厚一般2~5m,局部地段变化较大,由0.05~50m。该层普遍分布在高程320m场地以上的整个崩塌区。这些碎砾及砂均为崩塌的闪长玢岩块石经风化后的产物。
(7)第14层:粘土夹碎砾(el+d—QⅣ)。层厚0.3~4m,此层分布在320m场地以上的整个崩塌区,并于大、小拌合楼之间的320m场地上见到它的尖灭点。在小拌合楼水泥罐以东的354m场地以下地段,是覆盖在第12层及第13层之上;而到水泥罐以西及其354m场地以上的斜坡地段,即直接覆盖于基岩之上。
该层在354m场地以上至闪长玢岩陡壁,其坡度为8°~10°,354m场地以下,其坡度为10°~20°,皆倾向于黄河。
粘土及碎砾均为石炭纪煤系岩层风化后的产物,具暗灰、灰黑、铁褐等色。当该层厚度超过1m时,则大部为碎砾及砂所组成,其中间夹薄层黑色粘土。整层稍湿至潮湿。在潮湿状态下,其粘土具可塑性及强滑腻性。在1958年滑坡勘探的大部分探坑中,都曾发现有老的滑坡面及滑动擦痕。
(6)第13层:块石、卵石夹砂质粘土(col+d—QⅣ)。层厚1.46~4.5m,仅见于大拌合楼以东的局部地段。
(5)第12层:砂质粘土(d—QⅥ)。层厚9~12m,分布在大拌合楼和小拌合楼一带。
(4)第11层:块石,碎砾夹砂(col—QⅥ)。层厚一般5m左右,分布于高程320m场地,岩性与第15层相同。
(3)第10层:粘土夹碎砾(el+d—QⅥ)。层厚一般0.4~0.6m,最厚4.5m。分布范围与第11层一致,埋藏于320m场地以下10m左右。粘土及碎砾均为煤系岩层风化后的产物。岩性与第14层相同。该层层面起伏不平,并有不连续沉积现象。该层以5°左右的倾斜度倾向黄河。在1958年滑坡勘探的几个探坑中,均见有老滑坡面或滑动擦痕。
(2)第9 层:砂质粘土夹碎石(al+d—QⅥ)。层厚3m以下,断续覆盖在第8 层之上。
(1)第8层:砂夹块石(al+col—QⅥ)。层厚0.27~6m,分布于320m场地下部的一级基岩阶地面上。
(三)断裂构造
据勘察资料,区内和两个滑坡有关的基岩断层共有三条:
1.角胡同断层:位于角胡同村旁,即第1号滑坡体的东侧。断层走向36°,倾向北西,倾角80°,垂直断距10m,为一东升西降的正断层。
2.大拌合楼水泥罐西侧断层:断层走向22°,倾向南东,倾角50°~70°,垂直断距10~15m,为一西升东降的正断层。本断层显现出明显的断层崖,第1号滑坡体的西缘即顺此断层崖滑动。
由于上述二断层的存在,使该区东、西两侧上升而中部下降,构成了区内局部的小型地堑构造。它在古地形上又形成了一个凹槽,第1号滑坡体即沿此凹槽滑动。
3.小拌合楼以西断层:断层走向30°,倾向北西,倾角50°~70°,垂直断距5~8m,为一东升西降的正断层。此断层与大拌合楼水泥罐西侧断层又构成了区内局部的小型地垒构造,其中部上升地段在古地形上为一小山脊。此山脊恰巧割断了第1号滑坡体和第2号滑坡体的联系,形成了滑坡间的山脊。
(四)水文地质
区内分布的堆积物主要为崩、坡积层,一般均属透水层,并不含水。但从上述地层记录中可知,分布在高程340m场地以上的第15层和高程320m场地以下的第11层,均属闪长玢岩的块石及其风化后的碎砾和砂,都属透水层。但在它们下面,恰都分布有不甚规则、不透水的粘土夹碎砾层(第14层和第10层)。因此,在个别低洼地段也可有地下水的聚集,形成不连续分布的局部上层滞水。第15层中的上层滞水,可沿第14层的顶面排泄,至第10层之上或流入黄河。因此,在高程320m场地与黄河间的陡坡上,在第10层的顶部就有泉水流出。但其流量都随季节变化,在夏、秋雨季时测得其最大出水量为7.0L/s;冬、春旱季时流量甚小,乃至断流。
这些上层滞水对滑坡的滑动都起了重要的润滑作用。
二、滑坡及防治滑坡的措施
(一)滑坡的分布、特征及影响
1.滑坡的地形位置及类型
区内两个互不相连的滑坡体为:第一(1号)滑坡体分布在角胡同一带(斜坡的中部),即高程354m场地东端,滑坡体东侧为由黄土类土组成的黄河三级沉积阶地,西侧为一小山脊;第二(2号)滑坡体则分布在大、小拌合楼附近(斜坡的下部稍偏上),即高程320m场地上。
两个滑坡体间的狭长地带,在古地形上是一个小山脊,而两个滑坡体占据的地段,在古地形上又恰巧是其邻近的两个沟谷。它们都是在斜坡的下部及中部发生滑动的。首先是下部滑动,然后再牵动斜坡上部的土体向下滑动,乃致形成了一种由下向上逐步扩展的牵引式滑坡(如图1 滑坡发展示意图)。
图1 滑坡发展示意图
2.滑坡体的外部特征
第一号滑坡体是一个发育完全的滑坡,平面呈长舌状分布。长200m,宽100m,滑坡体总面积20000m2。第二号滑坡体是一个发育不完全的滑坡,在平面上呈(ε)形在320m场地的大、小拌合楼之间见到它的尖灭点。滑坡体长 280m,宽 120m,占据面积共约30000m2。
由于滑坡的发育是由下部向上部依次发展的,滑动方向大致为30°左右(指向黄河),而它们各部分的移动速度又不均匀,故在滑坡体上多次产生新的断裂或裂隙。
在滑坡体的后缘,由于和上部土体分离,常产生平面呈弧形分布的陡峭断裂壁(或裂隙壁),一般高1~2m,局部地段可达5m,裂开宽度0.5~1.0m不等。这样,就使得滑坡体在剖面上呈现出阶梯状陷落的状态。
在滑坡体的中部表面,经常可以发现与滑坡滑动方向平行的裂隙,一般宽不过5cm,但却延伸很长,常呈直线形,最长可达50m。
滑坡体的前缘部分,由于滑动时受到下部的阻力,使土体逐渐积累、上隆,而于其表面产生了垂直于滑动方向的张开裂隙。本区第二号滑坡体的前缘即到达高程320m场地中部,于是在该处出现了一高出地表1m、垂直于滑动方向的土状长垣。其上有走向与滑动方向垂直的张裂隙,宽数厘米,长约10m。
3.滑坡体的内部特征
区内的近代堆积层中,普遍存在着上、下两个残、坡积层,其中为可塑性粘土夹碎砾石层,均为煤系岩层风化后的产物(如第14层和第10层)。它们的上层主要分布在高程320m场地以上的地区,下层则多分布在高程320m场地以下的斜坡部分。
在高程354m场地以上,第14层的煤系风化产物直接残留和覆盖在石炭纪煤系岩层和奥陶纪灰岩之上,岩层的倾斜坡度为8°~10°。但在高程354m场地以下,上层的粘土夹碎砾石层则分别覆盖在大、小拌合楼一带的第12 层(坡积、砂质粘土)和第13 层(块石、卵石夹砂质粘土)之上,其岩层倾斜坡度为10°~20°,皆倾向黄河。
区内的两大滑坡体,就是沿着第14层产生的顺层滑坡。但由于粘土层中所含碎砾较多,且在层中分布不均,故其滑动面往往产生在该层的中部或近底部。滑坡面的埋藏深度可达20m,属于深滑坡。
从剖面上看,滑坡面的倾角较缓,一般都在5°~15°之间,故整体滑动速度较慢,属于缓滑坡。但在小拌合楼栈桥附近的试坑中,所见滑动面倾角较陡,可达25°~30°,故该段滑动速度较快。
4.滑坡对建筑物的破坏情况
据观测资料,滑坡的运动速度一般为0.1~1.0cm/d,局部地段最快为10~30cm/d,平均滑动速度不超过5cm/d。
由于区内的建筑物主要都分布于斜坡的下部和中部,故多置于滑坡体上,都不同程度地受到了滑坡的影响,使其受到变形或断裂,甚至造成了坍塌。现将一些重要建筑物受破坏的现象简述如下:
(1)原设计的大拌合楼场地,正处于受滑坡影响严重的地区,故不得不重新改变布置方案;
(2)小拌合楼已准备投产,但受滑坡影响,连接小拌合楼及水泥罐之间的风动螺旋泵房首先遭受破坏,接着输送砂卵石的廊道及其连接小拌合楼的栈桥也受破坏而被迫拆除,使小拌合楼不能按时投产;
(3)高程354m场地上已经建好了的钢筋混凝土受料仓库,因滑坡影响于3月初结构物发生裂缝,至3月26日观测,其仓库东端已向黄河方向移动了90多厘米,此仓库已全部被废弃;
(4)在高程354m场地以上受滑坡影响的裂隙发育地区,尚有职工食堂、俱乐部、浴室、办公室等临时或半永久性建筑物,都相继破裂、倒塌;
(5)在高程320m场地及高程354m场地上的临时性挡土墙也发生破裂或全部倒塌。
(二)滑坡产生的原因及发展
1.滑坡产生的原因
(1)本区的地形、地质都具有许多重要的不稳定因素。首先,是因为产生滑坡的土体,正处于区内的斜坡地带,所以有利于滑坡的产生和发展;其次,就岩性而言,广泛分布的崩塌堆积物(块石、碎砾夹砂层等)都是良好的透水层,又在其底部普遍都有煤系风化产物的残、坡积层(黑、褐等色为主的粘土夹碎砾石),它们都具有不透水性,所以常形成上层滞水;而在水的长期浸泡下,它们又都具有一定的可塑性和润滑性,从而进一步减低了土壤的抗剪强度,助长了滑坡的滑动。
现将取自第10层和第14层的原状土样进行快剪实验,得出的土壤内摩擦角与含水率的关系如下表。
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
(2)据民访资料得知,过去本区在连续大雨过后常见地表开裂,裂缝宽达数十厘米,土体便向黄河方向移动,被称之为“行山”。而本次在一些试坑中也常见有滑动面,其上擦痕的排列方向多为30°左右,与地面观测的滑坡总滑动方向一致。另外,于同一粘土层中,还曾见有两个以上凌乱的老滑动面或擦痕。这些都说明,区内现有的滑坡可能过去都曾不止一次地发生过滑动。但在1955年至1957年的地质勘探过程中却没有发现过滑坡(滑动距离小,地表尚无明显迹象),也许滑坡仍处于暂时稳定状态。
(3)1957年施工以来,混凝土系统场地被全面开挖。首先,将区内的斜坡中、下部削成为高程320m、340m和354m三个施工平台(场地),开挖方式又是由下而上进行的。平整斜坡下部高程320m场地(第2号滑坡区)时,挖方量就达10万土方,这就使得其上的土体严重失衡;同时,并使埋藏于地面以下8m的第14层(黑色粘土夹碎砾层)直接出露于场地后缘地表,接受地表或地下水的渗入产生润滑,于是便使这个暂时休止的滑坡又重新发生了活动,沿粘土层顺层滑动,产生了第2号滑坡体。
第1号滑坡也因同样原因,在角胡同附近大拌合楼水泥罐基础处(354m高程场地东端)进行了大量挖方,土方量达50000m3。使其上的土体失去了支撑;同时,也使埋藏于地表以下9m的第14层黑色粘土夹碎砾层出露地表,接受地下水和地表水的渗入、润滑,从而又产生了第1号滑坡体。
(4)施工场地的堆料、雨水、工业用水和生活用水渗入土层,除增加滑坡体上的荷重外,各种渗入的水也使粘土呈塑限状态,甚至部分地段达到液限状态,这样,它就成为助长滑坡滑动的另一重要因素。
在上述分析中,虽然影响滑坡发育的原因很多,但就1958年发生于区内的两大滑坡来看,在斜坡下部大量挖方,破坏了土体的天然稳定状态。大量削坡造成斜坡上部土体失去支撑从而产生滑动,则是产生滑坡的根本原因。同时,由于施工方式又是由下而上进行的,于是在2号滑坡产生后,紧接着又在其上部产生了1号滑坡,出现了由下向上发展的牵动效应。
其次,地层中具有较好的粘土层,在受地下水或地表水渗入的综合影响下诱发滑坡产生,也是另一个不可忽视的原因。
2.滑坡的发展
区内的两大滑坡均产生于1958年2月中旬。
首先,第2号滑坡体是在土体斜坡下部(即320m高程场地)被大量挖方后便发生了。因此,使斜坡上部的土体不断出现新裂缝,并迅速扩大和增多,终于使土体逐次下滑。滑坡体也向西部逐渐扩大,320m高程场地至340m高程场地的陡坡壁上出露的砂质粘土层也不断地产生坍塌。
但从4月至6月,滑坡体的面积并没有继续扩展,也没有更多的新裂缝产生,只是使已经滑动了的土体继续缓慢地向黄河方向移动。到了6月至9月,适逢雨季,地表水大量渗入地下,在诸多因素的影响下,此滑坡又继续活动起来,并重新向斜坡上部发展,使滑坡体的长度也由200m迅速增加到250m。
第1号滑坡体,也是由于其下部土体被大量挖方后而产生活动的。首先,在大拌合楼水泥罐场地挖方部分,由于土体下部被大量削坡,开始时出现两次坍塌;以后在坍塌地段仍继续挖方,从而使该地段又产生许多裂缝,并迅速扩大、增多并向斜坡上部发展,土体也就沿着主要滑裂面依次滑动起来。该滑坡从开始滑动以来一直不停地滑动着,新的裂缝不断增加,直到三分局篮球场有零星基岩出露处方才终止。
现将两大滑坡体随时间发展的特征情况列简表如下:
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
由上表可见:
(1)滑坡是沿着斜坡向上部发展的,当其在2~3月间滑坡体定型后就没有再向两侧扩展过;
(2)新的裂隙向斜坡上部逐渐增多,滑坡破坏的范围也逐渐增大,这显然与地表水的渗入有相当密切的关系。6~9月份为滑坡发展最快的期间,因为当时仍然进行滑坡土体的大量削坡,而又正逢雨季,大量雨水沿滑坡裂隙渗入,故促使其加快发展。
(3)第一滑坡较第二滑坡发展得快,其原因也是因为它在滑动期间仍然不停地在其下部挖方;同时,在滑坡体上又有职工宿舍等房屋建筑,加大滑坡体的负荷,大量生活用水的渗入也进一步助长了滑坡的发展。
(三)滑坡的防治措施
正如前面所述,滑坡主要是由于施工削坡造成了土体的失稳而产生,并不断发展的。在这种情况下,就必须选择可以消除或削弱土体移动的相应措施,如:在斜坡上部进行大量削坡,以减少其可能造成土体移动的承载重压;并将土方尽可能地堆筑于滑坡体前缘下方,以加大阻挡滑坡向前移动的阻力;或改变滑动岩层的性质,提高土壤的抗剪强度,增加土体的相对稳定性;或在滑坡范围内打钢筋混凝土桩,固定滑坡体的移动,等等。
但是,根据区内混凝土系统运转期限的要求,最迟到1961年它就完成了任务,而筑坝施工所要求的混凝土生产任务又相当紧迫,所以在这种情况下,任何耗费大量资金和较长时间才能收效的措施都是不可取的。因此,只能采取规模不大的有效措施对滑坡进行防治处理,虽然不能彻底根治,但是完全可以维持混凝土系统的正常生产。
现将其防治措施和效果对比,列表如下:
黄河三门峡水利枢纽工程地质勘察史
续表
从表上可见,像对这一类滑坡必须同时采取削坡稳定滑体、排除地表及地下水渗入及修挡土墙等综合处理办法,才能收到阻止或减低滑坡移动的效果。
除了以上对滑坡体直接采取处理外,尚需间接采取下列防治措施,以使滑坡体临近地带的斜坡不致再发生新的滑坡:
1.禁止切割滑动斜坡,严禁在斜坡下部继续挖方;
2.防止地表水渗入滑动层内:
(1)经常检查现有排水沟和水管,防止漏水,使之能充分起到排除斜坡上部地表水的作用;
(2)严格禁止居民区的生活用水的外流,必须通过排水沟排入黄河;
(3)对滑坡体上的裂隙及时用粘土填塞;
(4)施工场地最好均采用沥青护面,施工场地之间的边坡也应采用浆砌块石护坡。
3.354m高程场地边缘已设置的5口抽水井应进行经常抽水,这样才可以减少浸润第14层的水分,同时也减少了第15层中的地下水向第10层顶面的补给。
4.火车经过老鸦沟至角胡同的滑坡区时,要减速慢行,减少动荷对滑坡的影响。
结语
(1)从混凝土场地发生的滑坡可以看出,由于最初对区内可能产生的滑坡没有专门研究,乃至给整体工程造成了很多损失。但是从1958年为防治滑坡所进行的一系列工作来看,收到了预期成效,所以也证明滑坡并不可怕,是完全可以防治的。
(2)经过初步处理,第1号滑坡的移动速度已逐渐减小,而重新调整布置后的大拌合楼水泥罐的位置及专用铁路线均离开滑坡体的前缘还有10余米,并在其间还隔有一高约8m的基岩陡壁,所以它们已经避开了滑坡体的威胁。
(3)第2号滑坡体现已处于停止阶段,今后雨季时还有可能发生缓慢移动,但是大、小拌合楼已不处在滑坡体上,今后可不致影响混凝土的生产。
(4)今后在水利建设和其他建设工程中,不可避免地要在河谷两岸进行许多建筑工程。河谷的斜坡地带,特别是在第四纪松散岩层中,往往由于地表水和地下水的作用,会使松散岩体顺着斜坡产生滑坡。因此,必须给予充分重视,加强对可能产生滑坡的专项研究。
(原载于地质部第二届水文地质工程地质工作会议“三门峡地质勘探报告集”1959年第5期)
10、贵州滑坡自然灾害自救和互救的方法
一、滑坡来临前山坡有何变化
1.土质滑坡张开的裂缝延伸方向往往与斜坡延伸方向平行,弧形特征较为明显,其水平扭动的裂缝走向常与斜坡走向直接相交,并较为平直。
2.岩质滑坡裂缝的展布方向往往受到岩层面和节理面的控制。
3.当地面裂缝出现时,有可能发生滑坡。
一定不要:
1.认为山坡出现裂缝为正常现象。
2.根本不在乎。二、滑坡到来前周围事物有哪些变化
1.当斜坡局部沉陷,而且该沉陷与地下存在的洞室以及地面较厚的人工填土无关时,将有可能发生滑坡。
2.山坡上建筑物变形,而且变形构筑物在空间展布上具有一定的规律,将有可能发生滑坡。
3.泉水、井水的水质浑浊,原本干燥的地方突然渗水或出现泉水蓄水池大量漏水时,将有可能发生滑坡。
4.地下发生异常响声,同时家禽、家畜有异常反应,将有可能发生滑坡。
一定不要:
1.不作出正确的判断,便惊慌失措。
2.将其他因素干扰带来的异常视为滑坡来临的前兆。三、如何选择临时避灾场地
提前搬迁到安全场地是防御滑坡灾害的最佳办法。
自救互救要领:
1.应在滑坡隐患区附近提前选择几处安全的避难场地。
2.避灾场地应选择在易滑坡两侧边界外围。在确保安全的情况下,离原居住处越近越好,交通、水、电越方便越好。
一定不要:
1.将避灾场地选择在滑坡的上坡或下坡。
2.不经全面考察,从一个危险区搬迁到另一个危险区。四、滑坡过后,如何面对矗立的房屋
仔细检查房屋各种设施是否遭到损坏。
自救互救要领:
在重新入住之前,应注意检查屋内水、电、煤气等设施是否损坏,管道、电线等是否发生破裂和折断,如发现故障,应立刻修理。
一定不要:
没有仔细进行水、电、煤气安全检查便进入房屋内生活。五、滑坡发生时,身处非滑坡山体区怎么办?
及时报告对减轻灾害损失非常重要。
自救互救要领:
1.不要慌张,尽可能将灾害发生的详细情况迅速报告相关政府部门和单位。
2.做好自身的安全防护工作。
一定不要:
1.认为与自己无关,不予报告。
2.只身前去抢险救灾。六、正处在滑坡的山体上怎么办
沉着冷静,不要慌乱。
自救互救要领:
1.向滑坡方向的两侧逃离,并尽快在周围寻找安全地带。
2.当无法继续逃离时,应迅速抱住身边的树木等固定物体。
一定不要:
1.逃离时朝着滑坡方向跑。
2.不知所措。七、驱车从发生滑坡地区经过时应怎么办
严密观察,注意安全行驶。
自救互救要领:
1.注意路上随时可能出现的各种危险,如掉落的石头、树枝等。
2.查看清楚前方道路是否存有塌方、沟壑等,以免发生危险。
一定不要:
1.不探明情况,便驱车通过。
2.刚刚发生滑坡,便通过此地区。八、 发生滑坡后应该怎样做
不要再闯入已经发生滑坡的地区找寻损失的财物。
自救互救要领:
1.可以马上参与营救其他遇险者。
2.不要在滑坡危险期未过就回发生滑坡的地区居住,以免再次滑坡发生带来危险。
3.滑坡已经过去,在确认自家的房屋远离滑坡区域、完好安全后,方可进入生活。
一定不要:
1.滑坡停止后,立刻回家检查情况。
2.忽视滑坡会连续发生的危险性。九、抢救被滑坡掩埋的人和物时应注意什么
应从滑坡体的侧面进行挖掘。
自救互救要领:
1.将滑坡体后缘的水排干。
2.从滑坡体的侧面开始挖掘。
3.先救人,后救物。
一定不要:
1.从滑坡体下缘开挖,这会使滑坡加快。
2.只顾自家,不顾他人。十、野外露宿时怎样避免遭遇滑坡
野外露宿时应避开沟壑和陡峭的悬崖。
自救互救要领:
1.野外露宿时避开陡峭的悬崖和沟壑。
2.野外露宿时避开植被稀少的山坡。
3.非常潮湿的山坡也是滑坡的可能发生地区。
一定不要:
1.在已出现裂缝的山坡宿营。
2.在余震多发时期进入滑坡多发区。十一、当山体崩滑时如何逃生
自救互救要领:
1.遇到山体崩滑时,可躲避在结实的遮蔽物下,或蹲在地坎、地沟里。
2.应注意保护好头部,可利用身边的衣物裹住头部。
一定不要:
1.顺着滚石方向往山下跑。
2.没有保护头部。十二、外出时如何避免遭遇滑坡
尽量避免在震后前往滑坡多发地区。
自救互救要领:
非要外出时,一定要远离滑坡多发区。
一定不要:
1.余震未停便随意外出。
2.不在意滑坡的前兆。十三、在易发生滑坡地区如何选择房屋
检查房屋及周围物体的变化非常重要。
自救互救要领:
1.检查房屋地下室的墙上是否存有裂缝、裂纹。
2.观察房屋周围的电线杆是否有朝向一方倾斜的现象。
3.房屋附近的柏油马路是否已发生变形。
一定不要:
1.住进房屋前不做任何检查。
2.错把人为原因造成的门、墙裂缝以及电线杆倾斜当做滑坡前兆。十四、 如何选择撤离路线
必须经过实地勘察,确定正确的撤离路线。
自救互救要领:
由地质专家或者有经验者实地进行考察勘测后再行撤离。
一定不要:
1.慌不择路,进入危险区。
2.不听从统一安排,自择路线。十五、泥石流到来前有何征兆
1.连续长时间降雨后,可能会发生泥石流。
2.暴雨过后山谷中若出现雷鸣般的声响,预示将会有泥石流发生。
自救互救要领:
1.发现河谷里已有泥石流形成,应及时通知大家转移。
2.在逃离过程中,应照顾好老弱病残者。
一定不要:
1.暴雨时在山谷中行走。
2.听到山谷中有声响而不在乎。十六、野外露宿时如何避免遭遇泥石流
千万不要在山谷和河沟底部露宿。
自救互救要领:
1.露宿时避开有滚石和大量堆积物的山坡下面。
2.可露宿在平整的高地。
一定不要:
1.在山谷中露宿。
2.在有大量堆积物的山坡下避风、休息。
3.在河滩上露宿。十七、泥石流来临时怎样逃生
1.立刻与泥石流成垂直方向两边的山坡上面爬。
2.跑得越快、爬得越高越好。
自救互救要领:
1.立刻向河床两岸高处跑。
2.向与泥石流成垂直方向的两边山坡高处爬。
3.来不及奔跑时要就地抱住河岸上的树木。
一定不要:
1.往泥石流的下游方向逃生。
2.顺着泥石流方向奔跑。十八、泥石流发生后,食品不足、水源污染了怎么办
千万不要饮用被污染了的水。
自救互救要领:
1.食品不足时,应适量进食来维持生命。
2.若食物已短缺,应一边寻找山果等充饥,一边等待救援。
3.水源被污染,应立刻停止使用被污染的水,以免发生中毒现象。
4.可收集雨水饮用。
一定不要:
1.继续饮用被污染的水。
2.食品不足,不想办法充饥,使身体虚脱。十九、在野外如何防止遭遇泥石流
下雨时不要在沟谷中停留或行走。
自救互救要领:
1.下雨天不要在沟谷中劳作。
2.一旦听到连续不断雷鸣般的响声,应立即向两侧山坡上转移。
3.在穿越沟谷时,应先观察,确定安全后方可穿越。
4.去野外劳作前要了解、掌握当地的气象趋势及灾害预报。
一定不要:
1.刚下过大雨便到野外活动。
2.雨后到山野河沟中戏水、劳动。二十、 滑坡来临前,如何提前做好必要的物资准备
可能的情况下,应在避灾场所预先做好必要的生活物资准备。
自救互救要领:
1.应事先在避灾场所搭建临时住所。
2.事先将部分生活用品转移到避灾场所。
3.根据实际情况,适当地准备交通工具、通信器材、常备药品及雨具等。
4.准备充足的食品和饮用水。
一定不要:
1.不做任何准备,或临时避灾场所条件恶劣。
2.缺衣少药。
二十一、什么地方可以躲避泥石流
安全的高地是最好的避灾场所。
自救互救要领:
躲到离泥石流发生地较远处的高地上。
一定不要:
1.站在泥石流岸边观看。
2.躲在河谷旁边的大石头后面。