1、滑塌浊积体沉积模式及控制因素
(一)沉积模式
综合实验结果分析,认为滑塌浊积体的形成过程实际上表现为三角洲前缘物质的再沉积过程,隶属于事件性沉积,其形成过程与事件性沉积相似,可概括为四个阶段,即滑塌前的沉积物积累过程、触发机制作用过程、沉积物的二次搬运过程和浊积体的最终沉积过程(图10-15)。
图10-15 事件性沉积形成过程模式图
1.滑塌前的沉积物积累过程
滑塌前的沉积物积累过程是滑塌浊积体形成的前提,它为滑塌浊积体提供了最主要的物源。三角洲前缘滑塌的主要物质来源就是三角洲前缘砂体,因此三角洲前缘自身的形成环境和沉积特征在很大程度上也决定了滑塌浊积体的结构和沉积物组成。对于沉积物欠补偿的盆地,往往很少发育滑塌浊积体沉积;而对于沉积物供应充沛的盆地,则有利于大量滑塌浊积体的形成。
2.触发机制作用过程
触发机制是三角洲前缘发生滑塌的诱导因素,也是三角洲前缘滑塌浊积体形成的必不可少的因素之一。相对于滑塌前沉积物的积累过程而言,触发机制的作用过程是很短暂的。它可以是地震、波浪等外界触发机制,也可以是强水流作用(洪水)、湖平面突然下降等湖盆体系内部触发机制。地震作用产生的地震剪应力可以导致三角洲前缘发生断阶滑塌和液化滑塌,形成多种类型的浊积体;波浪作用可以强烈剥蚀和改造浪基面附近的三角洲前缘沉积,并在波浪的回流作用下进一步形成浊积砂体;强水流作用可导致主水道末端沉积物超负载从而产生三角洲前缘的重力压实沉陷,并进一步形成滑塌浊积体;湖平面的突然下降使三角洲前缘出露部分因浮力消失而不稳定,也可产生局部滑塌(图10-16)。
3.沉积物的二次搬运过程
重力作用是滑塌浊积体二次搬运的最主要动力机制。液化作用形成的液化流都是在重力作用下进一步形成液化浊积体的。此外,波浪的回流作用可促使与波浪作用相关的浊积体的形成;地震作用过程中形成的断阶滑塌浊积体,其后续叠置体的碰撞力也是前方滑塌浊积体向更远处搬运的有效动力之一。
4.滑塌浊积体的最终沉积过程
滑塌浊积体最终会因为沿途沉积物的注入、惯性力的消失、地形的阻挡等多种因素而在三角洲前缘或远或近的位置沉积下来。受多种因素的控制,不同类型的浊积体往往分布在不同的区带内。一般来说,沉积坡折、构造坡折和地形坡折往往是滑塌浊积体最终沉积的有利场所。
图9-16 三角洲前缘浊积体形成过程示意图
(二)控制因素分析
实验分析认为,控制三角洲前缘浊积体发育的因素主要包括触发机制、三角洲前缘沉积物组成及特征、前三角洲地区沉积底形形态、盆地水体深度以及水平面的升降、沉积物供应通量等,这些因素都在不同方面直接或间接地影响到了浊积砂体的形成和分布。
1.触发机制
触发机制是形成滑塌浊积体的重要条件之一。在物源供应稳定的情况下,三角洲往往具有稳定的形态和固定的前缘斜坡角,而触发机制可以破坏三角洲的这种稳定状态,诱使其前缘产生滑塌。地震作用是一种最直接的,也是最频繁的外界机制,尤其是在断陷盆地,构造的频繁活动是造成地震发生的直接原因。波浪作用也是常见的一类触发机制。虽然湖泊中的波浪作用比较小,但是暴风、龙卷风等大风也时常发生,而且频繁发生的地震作用可扰动水体产生湖啸,它们形成的波浪对岸线附近的三角洲前缘同样具有很强的破坏和改造作用。此外,洪水携带大量碎屑物在前缘的快速沉积可导致前缘砂体局部发生重力压实沉陷,湖平面快速沉降也可以导致前缘砂体不稳定,并进而形成浊积体。
2.三角洲前缘沉积物组成及特征
沉积物组成及特征主要决定了三角洲的沉积特征和形态,从而间接地影响了三角洲前缘滑塌浊积体的形成和发育特征。
碎屑岩的粒度组成决定了三角洲前缘斜坡角的大小,同时对三角洲前缘结构格架的抗破坏能力也有很大的影响。一般来说,沉积物粒度越细则前缘斜坡角越小,而且泥质沉积对三角洲前缘的稳定性有加固作用,它可以增强前缘的抗破坏能力,因此,发生滑塌的三角洲前缘往往是以砂岩沉积为主。
沉积物中砂岩的分选性和磨圆性的好坏对前缘的稳定性也有重要的影响。砂岩分选好、磨圆好,颗粒之间支撑点少,稳定性相对较差,局部的不稳定就可能导致更多的或整体的滑塌迁移。而分选、磨圆相对较差的沉积物,颗粒之间支撑点多,彼此相互依托,前缘结构格架的抗破坏能力较强,不易发生滑塌。
3.前三角洲地区沉积底形形态
前三角洲沉积底形形态特征可以决定三角洲前缘浊积体运移的方向和沉积的位置。正倾向底形斜坡可以为滑塌浊积体提供运移的动力和方向。如波浪作用下滑塌浊积体是在惯性力和重力的双重作用下沿着底形斜坡下倾方向脱离指状砂体形成的。同样,如果没有正倾向底形斜坡,液化变形区形成的砂泥混合物也只能沉积在原地而无法形成孤立的浊积体。而对地震作用下形成的二级滑塌浊积体,正倾向底形斜坡有利于其向盆地内部运移更远的距离。
此外,底形坡折往往是浊积体沉积的最终场所,沉积坡折、地形坡折和构造坡折都有利于浊积体的沉积。正倾向底形坡折是大部分浊积体运移动力完全消失的位置,也是无外界触发机制作用下舌形发散浊积体沉积的主要场所。反倾向底形坡折可以阻碍浊积体的进一步运移,也是常见浊积体沉积较为集中的位置,绝大部分浊积体都不具有爬坡的能力。
4.盆地水体深度以及水平面的升降
盆地水体深度决定了滑塌浊积体的沉积空间。如果湖盆内水体太浅,不具备滑塌浊积体进一步形成的空间,那么即使有滑塌的诱发条件也很难形成滑塌浊积体。而对于水体较深的湖盆,一旦前提条件具备,就可以形成广泛发育的滑塌浊积体。
水平面的升降决定了平原沟道的发育特征。在水平面上升和基本保持不变的情况下不利于主沟道发育。在水平面下降的情况下,平原主沟道发育明显,沟道下切能力强,位置相对稳定,水携沉积物几乎全部由此沟道搬运至三角洲前缘,从而导致三角洲前缘局部超负载而产生压实沉陷。因此,水平面的下降有利于无外界触发机制作用下滑塌浊积体系的形成。
5.沉积物供应通量
三角洲物源区沉积物供应通量并不是滑塌浊积体形成的决定性因素,但它可以影响滑塌浊积体的大小。物源供应的沉积物通量越大,则形成的三角洲沉积体厚度越大,沉积规模也越大,形成的滑塌浊积体规模也就越大。但是,对于沉积规模比较小的三角洲体,只要外界触发机制作用、沉积物组成、沉积底形等条件满足,还会形成滑塌浊积体系。相反,如果三角洲规模过大,会侵占滑塌浊积体的沉积空间,反而不利于滑塌浊积体的形成(图10-17)。
图10-17 沉积物供应通量与滑塌浊积体发育关系
2、路基的主要病害有哪些?分析产生的原因。
几种路基病害产生的原因
1.1 产生滑坡的病害成因:有内在因素,也有外在因素。内在因素是形成滑坡的先决条件,它包括岩土性质、地质构造、地形地貌等。外因通过内因对滑坡起着促进作用,它包括水的作用、地震和人为因素等。所以,滑坡是内外各因素综合作用的结果。
1.2 形成崩塌的病害成因:①陡峭高峻的边坡或山体斜坡,坡度大于45°、高度大于30m,特别是坡度在55°~75°的斜坡,是崩塌多发地段。②由风化的坚硬岩层组成的又高又陡的斜坡,如互层砂岩,稳定性更差,容易形成崩塌。③受地质构造影响严重,有很多结构面将岩体切割成不连续体的斜坡,特别是有两组结构面倾向线路,其中一组倾角较缓时,容易向线路崩塌。④水的作用是产生崩塌的重要因素。绝大多数的崩塌发生在雨季或暴雨之后,因为水的渗入,对岩石产生软化、润滑和动水压力作用,使岩体强度降低,内摩擦力减小,促使崩塌发生。⑤其他如地震、爆破、人工开挖斜坡及列车震动等,都是诱发崩塌的因素。
1.3 基床翻浆冒泥、下沉外挤的病害成因:基床排水不良承载力不足或受水浸承载力进一步下降的土质基床在列车荷载反复作用下,将逐渐形成基床翻浆冒泥下沉外挤的病害。水若源于降雨,翻浆冒泥表现为季节性,即雨季发生,旱季不发生;水若源于地下水,则翻浆冒泥表现为常年性,但雨季比较严重。基床土遇水承载力下降,原因比较复杂,如基床土为膨胀土未更换或改良;排水系统不完善;基床未作砂垫层或厚度不足;填土密实度未按规定控制;轨道状态不良;速度、轴重增加而轨道与之不相匹配等。
1.4 路基陷穴的病害成因:造成洞穴顶部塌陷的主要因素是水的作用和列车荷载作用。洞穴在水的侵蚀、潜蚀作用下和列车动荷载的反复作用下,洞顶的岩土结构逐渐遭到破坏,承载力也逐渐丧失,最终突然塌陷。
1.5 路基冻害的病害成因:由于土中的水在冻结过程中有向冻结锋面迁移的特征,并不断析出冰层,且体积增大9%这一物理力学现象造成。所以,冻结过程中土中水的迁移机理,是产生路基冻害的基本原因。
1.6 路基沙害的病害成因:在风的作用下,移动沙流经常给铁路造成不同程度的危害,有时甚至掩埋线路,危及行车安全。
2 路基病害的防治措施
2.1 路基滑坡的防治
2.1.1 排水措施 滑坡的发生和发展都与水的作用有关,排水是防治各类滑坡之本。但应根据具体情况,采用切合实际的排水方式。对滑坡体以外的地表水,应加以拦截和引出,在滑坡可能发展的边界5m以外修建一条或多条环形截水沟;对滑坡体以外的地下水,应修建截水盲沟;对滑坡体内的地下水,应疏干和引出,浅层地下水采用支撑盲沟,深层地下水采用泄水隧洞,亦可采用垂直孔群或仰斜孔群排水;对滑体范围内的地表水,应尽快汇集引出以防下渗,在充分利用天然沟谷的基础上,修建排水系统。
2.1.2 减重措施 当滑动面不深,且滑体呈上陡下缓状,滑坡范围外有稳定的山坡,滑坡不可能向上发展时,在滑坡上部减重,以减小滑坡的下滑力,是一种操作简单、经济实惠的防治措施。将减重的土体堆在坡脚反压,以增加抗滑力,效果更好。
2.1.3 支挡措施 ①抗滑挡墙。它是广泛应用的一种防治滑坡措施。它施工方便,稳定滑坡收效快。抗滑挡墙多为重力式,石砌,也有用混凝土或钢筋混凝土的。②抗滑桩。它是利用桩在稳定岩土中的嵌固力支挡滑体的建筑物。它具有对滑体扰动少,操作简便,工期短,收效快,对行车干扰小,安全可靠等优点。抗滑桩多为挖孔或钻孔放入钢筋骨架灌筑混凝土而成。抗滑桩在滑动面以下的锚固深度,应根据滑体作用在桩上的主动土压力、桩前的被动土压力、岩土性质等来确定。③锚杆挡墙。是一种新型支挡结构,由锚杆、肋柱和挡板三部分组成,用于薄层块状滑坡或基岩埋深较浅、滑体横长滑面较陡的滑坡。④抗滑明洞。若滑动面的下缘处在边坡上的较高位置,可视地基情况设置坑滑明洞,洞顶回填土石支撑滑体,或滑体越过洞顶落在线路之外。但这一措施对行车干扰大,施工困难,造价昂贵,只有在其他措施难以奏效时采用。
2.2 路基崩塌落石的防治 常用的防治措施有如下类型。①拦截类适用于小规模、小块体的崩塌落石。拦截构造有落石平台、落石坑、落石沟、拦石墙、钢轨栅栏及柔性拦石网等。②遮栏类应用于规模较大的崩塌落石,遮栏建筑有各种明洞和棚洞。修建明洞、棚洞,既可遮挡崩塌落石,又可对边坡下部起稳定和支撑作用。③支挡加固类适用于不宜或难于消除的大危岩或不稳定的大孤石。支挡建筑有支顶墙、支护墙、明洞式支墙、支柱、支撑等。④护坡、护墙适用于易风化剥落的边坡。边坡陡者用护墙,边坡缓者用护坡。⑤改线绕避上述措施不能奏效时,应考虑改线绕避。
2.3 基床翻浆冒泥下沉外挤的防治 应视病害性质,产生原因,地段长短及施工条件等情况,合理选择施工工艺,综合整治以求实效。①排水。适用于排水不良而导致的基床病害。疏通或修建防渗侧沟、天沟、排水沟等地表排水系统;修建堵截、导引、降低地下水位的盲沟、截水沟、侧沟下渗沟等排除地下水或降低地下水位系统。以消除或减小地表水和地下水对路基基床的侵害,使基床土保持疏干状态。②提高基床表层强度。适用于基床表层土承载力不足导致的基床病害,如裂土病害。防治措施一般采用换渗料土(二合土或三合土)及换砂。③使基面应力降低或均匀分布。④土工膜(板)封闭层或无纺土工纤维渗滤层。它有隔离地表水、过滤基面水和均布基面应力等多种效用,常与换砂、砂垫层配合使用。
2.4 路基沙害的防治
2.4.1 植物固沙 以营造林带为本。林带采用植物混种、均匀透风类型。迎风林带先矮后高,即先灌木,后乔木;背风侧则先高后矮,有效防护宽度一般为树高的15~25倍。沙害严重地段,迎风侧可营造多条林带。防沙林应根据沙漠性质、水文地质条件、气候特征力求所选树种生长快、固沙、防风能力强、不怕沙埋。常被选用的植物首沙枣、胡杨、小叶杨、文冠果、花棒、沙蒿、胡枝子、杨柴等十几种(参见线路维修管理之铁路沿线造林绿化)。
2.4.2 工程固沙 一般用在没有植物生长条件的地段,或作为植物固沙初期的辅助措施。常用以下几种形式:①路基本体护。对路基或路堑本体用不同的材料进行覆盖,如干砌片石(或预制水泥板)、栽砌或散铺卵砾石。路基两侧防护。在路基两侧一定范围内修筑一些阻沙、固沙及导沙设施,保护线路不被流沙掩埋。阻沙设施包括防沙栅栏、防沙沟堤、防沙挡墙等;固沙措施包括麦草沙障、土埂沙障、化学乳剂固沙、铺设卵石或黏土覆盖沙面等。导沙设施包括用卵石铺砌而成表面光滑的输沙平台、在路基迎风侧修建导沙堤等。
3、滑坡与滑塌的区别是什么?
师兄说,滑塌其实还是崩塌的一种,只是比典型的崩塌多了滑动。也就是说区别滑坡和滑塌,还是需要比较水平位移和垂直位移
4、路基施工的主要病害及问题有哪些
百1 .路堤沉陷 塌方路基
下沉导致断面尺寸改变的病害现象称为路堤沉陷。沉陷是不均匀的,严重时会破坏局部路段造成交通中断。它有路堤本身的下陷和地基的沉陷两种。
2 .路基边坡的塌方
边坡的塌方是常见的病害 ,也是水毁的普遍现象,尤其在山区新建公路上,几乎是普遍的病害现象。塌方的具体表现形式有剥落、碎度落、滑塌和崩塌。
3 .路基专沿山坡的滑动
在较陡的山坡上填筑路基,如果原地面较光滑,未经处理,坡脚处又没进行必要的支撑,特别在受到水的浸润后,填方路基与原地面之间摩阻力减小,在荷载、自重作用下,有可能使路基整体或局部沿地面移动,使路基失去整体稳定性。
4 .不良的地质水文条件造成的路基破坏
如巨型滑坡、泥石流、地震、特大暴雨等,都可以导致路基的大规模毁坏。在公路勘测属中,要求尽可能避开这些地区或采取相应的技术措施,保证公路的正常使用。
5、滑塌滑坡泥石流属于什么灾害
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