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简述滑坡变形特征的五个阶段

发布时间:2020-09-21 20:52:01

1、岸坡变形破坏的基本类型与特征

根据实地考察和已有研究成果,可将南水北调西线一期工程区水库岸坡的变形破坏体分为3种类型:崩塌堆积体、滑坡堆积体、(潜在)不稳定边坡(基岩变形体)。2003年和2004年本课题组对一期工程区开展了现场调查,在5个库区发现岸坡变形破坏体32处,其中,崩塌堆积体16处,占总数量的50.0%;不稳定边坡9处,占总数量的28.1%;滑坡堆积体7处,占总数量的21.9%(图8-5、图8-6;表8-1、表8-2)。由此可见,库区内崩塌最为发育,(潜在)不稳定边坡次之,滑坡较少。

图8-5 工程区库区岸坡变形破坏类型

对每个库区而言,水库岸坡变形破坏的3种类型分布情况各不相同,表明在不同库区内,岸坡变形因为所在的局部地质环境不同而呈现出不同的破坏方式。在达曲的阿安-申达库区,崩塌体达到4处,占整个一期工程区崩塌总数的25%,占整个一期工程区变形边坡总数的12.5%,而滑坡、不稳定边坡较少;在泥曲的章达-仁达库区,崩塌体达到4处,占整个一期工程区崩塌总数的25%,占整个一期工程区变形边坡总数的12.5%,而滑坡、不稳定边坡仅为1处;在上杜柯库区、亚尔堂库区、克柯库区,崩塌数目减少,不稳定边坡增加。如在克柯库区,崩塌体有1处,而不稳定边坡达到2处。图8-6为各个库区变形边坡统计图,可直观地反映各个库区的岸坡变形破坏数量。

图8-6 工程区各库区岸坡变形破坏数量

表8-1 工程区库区岸坡变形破坏统计表

表8-2 工程区各库区岸坡变形破坏一览表

续表

续表

续表

一、崩塌

经过现场调查,在5个库区共发现岸坡变形破坏体数目32处,其中,崩塌堆积体16处,占总数量的50.0%。调查中发现,崩塌堆积体在碎石土岸坡及岩质岸坡中均有发生,但主要发生在碎裂(松散)岩质岸坡地段,在河流冲积物构成的岸坡,如由河流阶地堆积物、冰水堆积物等构成的岸坡中发生的崩塌较少。表8-3中统计表明,对于松散岩质岸坡,由于岩体结构破碎,基本处于强风化状态,导致岸坡在外界条件改变(如河流冲刷、工程作用等)时产生坡体局部崩塌。从崩塌堆积体与岸坡结构统计结果来看,碎裂结构岩质岸坡崩塌堆积体最为发育,其次为碎石土岸坡。

表8-3 崩塌堆积体发育与岸坡结构类型的关系

如图8-7所示崩塌点C03,位于达曲右岸,坡体为强风化松散坡积物,岩性为砂板岩组成,崩塌体长50m,宽20~30m,厚1.5m左右,主崩塌方向91°,倾角40°~45°,前缘为洪积扇,曾经阻塞河流。崩塌变形为分阶段变形,在外界条件改变时发生崩塌,由于河流冲刷作用发生二次变形,形成二级后缘拉裂临空面。崩塌点C14位于麻尔曲左岸,宽800m,高100m,岩性为砂岩,岩体为碎裂(散体)结构,风化破碎,坡脚切割而产生崩塌,局部产生切层滑坡,但以崩塌为主(图8-8)。

图8-7 库区典型的崩塌破坏(C03)(海拔:3605m;位置:N31°55.245’,E100°7.674’)

图8-8 库区典型的崩塌破坏(C14)(海拔:3490m;位置:N32°53.739’,E100°46.990’)

二、(潜在)不稳定边坡

工程区5个库区中,属于不稳定岸坡的基岩变形体9处,此类岸坡主要由潜在不稳定岸坡与倾倒变形体组成,发育于岩质岸坡,一般岩体结构较为破碎,变形体规模较大,特别是位于隧洞进出口及近坝处的变形体对工程安全构成威胁。

库区发育变形体的原因主要有两个方面:首先,库区地层岩性及其岩体结构类型决定了不稳定岸坡的形成,在区内主要为砂岩与砂板岩,多呈层状或碎裂结构,为该类岸坡的形成提供了内在的物质条件。调查表明,由于岩性或岩体结构的特征,使得不稳定岸坡具有了潜在的发育条件,在一定的岸坡结构条件下,常构成坡体变形破坏的滑移控制面或软弱基座;其次,外界条件改变促使了该类岸坡的发生,由于降雨、道路开挖、河流冲刷等原因,使岸坡的受力状态及岩体性质发生改变,一旦失去原有的平衡条件,该类岸坡就可能发生破坏。

分析表明,该类变形体的发育规模,主要取决于岸坡岩体中的软弱结构面及其力学性质,如果外界条件改变了岩体性质,这些岸坡就可能演化为滑坡或其他的破坏形式,特别是在碎裂结构岩体中,这种趋势更应该注意,对工程的施工、运行都将产生重要影响。对此类岸坡的研究主要集中于分布在近坝段及隧洞进出口的边坡稳定性评价方面,对道路两侧的不稳定岸坡的研究也是重要的。本项研究的不稳定岸坡主要针对库区岸坡,对进入库区的道路边坡没有涉及。

该类岸坡主要有两类:不稳定山体与倾倒变形体。对于不稳定山体,其潜在不稳定性是由山体本身的岩性及其岩体结构决定的,主要发育在碎裂(松散)岸坡及层状岸坡中。该类岸坡内在条件上已经基本具备了产生破坏的物质基础,并且已经出现了局部变形破坏,在外界条件下(如降雨、工程施工活动等)将会产生更大规模的破坏,如亚尔堂坝址左岸山体即为潜在不稳定山体(U05),该处河流近南北走向,左岸山体由砂岩、板岩( NW10°∠80°)组成,山体坡度60°~80°,其中泥质板岩中片理发育,形成层间错动带,岩体结构破碎,呈层状结构,节理非常发育(走向NE30°),在该岸坡上发育20条挤压破碎带,间距2~3m(图8-9)。

图8-9 亚尔堂坝址左岸潜在不稳定山体(U05)(海拔:3427m;位置:N32°46.970’,E100°47.547’)

倾倒变形体主要发育在层状结构的山体中,一般具有反倾向特征,在重力作用下,层状岩体在某一部位发生变形,形成了不稳定山体,在河流冲刷作用下,进一步破坏平衡条件,倾倒变形继续加剧,在局部发生折断后引发岩体破坏。该类岸坡在库区内出现较多,如在阿柯河克柯坝址库区发育的倾倒变形体(U09),位于河流右岸,岩性为薄层状砂板岩,向河流产生倾倒,岩层下部倾角约70°,上部约50°,为典型的基岩变形体(图8-10)。

图8-10 阿柯河克柯坝址库区发育的倾倒变形体(U09)(海拔:3509m;位置:N32°59.348’,E101°21.966’)

三、滑坡

1.滑坡堆积体的分布及其发育规律

工程区内共有滑坡堆积体7个,由于工作深度及条件的限制,该数据可能不太符合库区滑坡数量的实际。但是,通过前期工作及现场调查发现,该区的滑坡并不是很多,岸坡变形破坏多表现为崩塌形式。

水库岸坡稳定性主要受岸坡结构、地貌特征、地震、降雨和库水的地质作用等因素控制。岸坡结构的控制作用主要表现在岩体结构面与临空面的关系对岸坡稳定性的影响:即(1)斜坡倾向与斜坡岩体潜在滑移结构面或交线倾向夹角(θ)的影响。一般随着θ的增大,滑坡和崩塌出现的几率逐渐减小,即不稳定岸坡在同向坡(θ:0°~30°)出现的频率最大,在反向坡(θ:120°~180°)出现的频率最小;(2)岸坡内结构面倾角(α)的影响。一般α为20°~50°时,滑坡和崩塌出现的频率最大,70°~90°时出现的频率最小;(3)岸坡坡度(β)的影响。一般β为30°~45°时,岸坡的稳定性最差。

地貌特征的控制作用主要表现在岸坡高度对岸坡稳定性的影响。从统计结果看,在350~600m高度区间内,崩塌和滑坡最为发育。地震是岸坡失稳的重要诱发因素,许多大型滑坡和崩塌都与地震活动密切相关。此外,降雨也是岸坡失稳的主要诱发因素之一。库水对岸坡的地质作用主要包括改变库岸外表形态的浪蚀作用,引起岸坡岩土物理力学性质发生变化的库水浸泡作用,引起岸坡地质体渗流场发生改变的库水渗透作用,以及库水的静水压力和浮托力作用等。其影响主要表现为3个方面:(1)水库蓄水,地下水位升高,使不稳定岩土体底部的潜在滑动面浸水软化或泥化,孔隙水压力增大,抗剪强度降低;(2)库水位壅高,原来为阻滑的前缘部分,受库水浮托,降低了阻滑力;(3)库水位迅速回落对库岸岩土体产生拖曳下滑力。所以,库水的作用加速了岸坡的变形、失稳以至破坏。

工程区内水库岸坡的变形破坏形式主要是崩塌和滑坡。据雅砻江、通天河两条河的岩坡调查和统计资料,岩体结构面与临空面的关系是影响岸坡稳定的主要因素。从统计结果看,在350~600m高度区间内,崩塌和滑坡最为发育。地震与岸坡失稳有较密切的关系,一般在坡度大于25°的斜坡,地震烈度在Ⅶ度以上时,岸坡的失稳破坏现象非常普遍。

2.滑坡的类型及其形成机制

通过对库区滑坡的实地调查和对滑坡体残余岩土结构及原岩岩体结构的分析,可以将库区滑坡分为以下3种类型:

(1)层状岩体岸坡的切层滑动

属于该类型的库区滑坡以麻尔曲亚尔堂库区的亚尔堂寺滑坡(L05)为代表。发生该类破坏的基本条件:岸坡为典型的层状结构岩质边坡,岩层倾角较陡,一般在35°以上,由于河流或冲沟切割使岸坡结构类型为反倾向坡,并形成临空面。

以亚尔堂寺滑坡为例,亚尔堂寺滑坡(图8-11)位于班玛县江日堂乡,麻尔曲西南(右)岸,亚尔堂寺的对面,岩层为砂板岩,产状较陡,呈层状结构,由于河流冲蚀引起基岩滑坡,主滑方向为NE40°、0°,滑坡体宽约200m,长约150m,厚约15m,在后缘形成弧形地貌,经过访问,该滑坡曾经堵塞河流。

(2)缓倾层状岩体岸坡的顺层滑动

属于该类型的库区滑坡以达曲右岸滑坡(L01)为代表,一般顺基岩层面滑动,倾角30°左右。该类岩层中具有软弱岩层,成为滑动软弱面。达曲右岸滑坡(L01)(图8-12)的上游为泥石流沟,滑坡体堆积于山坡的坡脚,现山坡已为滑床,坡体冲入河道,形成堆积平台,曾经阻塞河流,主滑方向为65°,长约100m,宽约60m,厚5~10m,滑床倾角30°~35°,后缘陡立,达到65°。

(3)崩坡积、冲积松散层顺下伏基岩面滑动(蠕滑)

属于该类型的库区滑坡在结构上具有特别的物质组成:坡体由崩坡积、冲积松散物组成,下伏为基岩。在外界条件改变时,坡积物沿基岩面产生蠕动变形,随后形成以基岩面为滑面的滑坡,其特点是变形的多阶段性,其破坏是逐渐的渐进式破坏。

鸭花姐滑坡(L07)(图8-13)位于阿坝县阿柯河西南岸,该滑坡发育于由板岩组成的边坡,上覆黄色崩坡积物,下伏板岩的产状为15°∠35°,滑动面为崩坡积物与下伏基岩的接触界面。

图8-11 亚尔堂寺滑坡(L05)(海拔:3561m:位置:N32°53’ 50.2”,E100°48’ 0.8”)

图8-12 达曲右岸滑坡(L01)(海拔:3625m;位置:N31°56.575’,E100°7.295’)

图8-13 鸭花姐滑坡(L07)海拔:3411m;位置:N32°57’ 58.3”,E101°34’ 49.4”

2、滑坡变形与降雨量的关系曲线

将位移(累计位移或变形速率)-时间曲线与降雨量历程图进行对比分析,可以找出滑坡变形与降雨的相关关系,并由此分析变形的影响因素。图3.5为三峡库区秭归县白水河滑坡累计位移-时间曲线与降雨量之间的关系图。

图3.5 三峡库区秭归县白水河滑坡累计位移-时间曲线与降雨量之间的关系

从图3.5可以得出,每到汛期降雨季节,白水河滑坡的变形监测曲线就出现一个明显的变形增长阶坎,汛期结束后,变形又逐渐恢复平稳,整个变形监测曲线表现出阶梯状变化特征,表示该滑坡变形与降雨具有明显的相关性,受降雨影响较大。

3、利用斜坡位移-时间曲线进行滑坡预报应注意的问题

通过分析研究斜坡变形的时间演化规律,提醒我们在进行滑坡监测和预测预报时,应该注意以下几方面的问题:

(1)应注意把握和认识斜坡变形演化的总体趋势和规律,尤其应掌握斜坡变形监测曲线的阶段划分及各阶段的特点。

(2)应注意对斜坡变形曲线与降雨、库水位变动等外在“事件”的相关性分析。尤其是阶跃型变形曲线,一定要找出导致曲线产生阶跃的原因,分析其所处的发展演化阶段。如果斜坡总体变形还未真正进入加速变形阶段,而且又能找出导致变形曲线的直接原因,则不必草率地发出临滑预警信息,应加密观测,了解其进一步发展趋势,同时应与宏观变形迹象相结合,进行综合分析判断。反之,如果可明确斜坡已进入加速变形阶段,且无缘由地出现骤然加速变形的趋势,则进一步通过综合分析,判别斜坡是否已进入临滑阶段。

(3)为了加强对斜坡变形演化宏观和总体规律的认识,对于振荡型和阶跃型变形曲线,可以采用一些数学手段,如平滑滤波、去噪、非等间隔监测数据的等间隔化处理等,消除外界因素干扰成分,突出斜坡发展演化的宏观趋势成分和总体规律。

(4)斜坡进入加速变形阶段是斜坡整体失稳破坏即滑坡的前提和必要条件。如果通过监测,一旦发现斜坡演化进入加速变形阶段,就应加强监测预警工作,并做好减灾防灾预案和应对措施。反之,如果能确定斜坡还处于等速变形阶段,则只需加强监测,静观其变。

4、斜坡变形的三阶段演化规律

岩土体的流(蠕)变试验结果表明,在恒定载荷(如重力)的持续作用下,其变形随时间增长而不断增加,并表现出如图4.1所示的三阶段演化的特征。大量滑坡实例的监测数据表明:在重力作用下,斜坡岩土体的变形演化曲线具有与岩土体蠕变曲线相类似的三阶段演化特征。具体为:

第Ⅰ阶段(AB段):初始变形阶段。坡体变形初期,变形从“无”到“有”,坡体中出现明显的裂缝,变形曲线最初表现出相对较大的斜率,随着时间的延续,变形逐渐趋于正常状态,曲线斜率有所减缓,表现出减速变形的特征。因此该阶段常被称为初始变形阶段或减速变形阶段。

第Ⅱ阶段(BC段):等速变形阶段。坡体变形一旦启动,在重力作用下,基本以等速发展的趋势继续变形。此阶段变形虽因不时受到外界因素的干扰和影响,变形曲线可能会有所波动,但总体趋势为一倾斜直线,平均应变速率基本保持不变,又称匀速变形阶段。

第Ⅲ阶段(CF段):加速变形阶段。当坡体变形持续到一定时间后,变形速率就会逐渐增加,并随着时间的延续,变形速率增幅不断扩大,直至坡体整体失稳破坏之前,变形曲线近于陡立,切线角接近90°,这一阶段被称为加速变形阶段。斜坡的加速变形阶段对于滑坡的预测预报具有非常重要的意义,因此,为了滑坡预报的方便,研究者根据加速变形阶段曲线的特点,又将其细分为三个阶段:变形加速初始阶段(初加速,CD段),变形加速中期阶段,加速度基本为一恒定值(匀加速,DE段)和变形加速突增阶段,加速度不断增大(加加速,EF段),如图4.1所示。斜坡的演化一旦进入加加速变形阶段,预示着滑坡即将发生,应及时进行预警,启动防灾预案,并做好防灾救灾准备。

图4.1 斜坡变形的三阶段演化图示

大量的监测数据表明,上述斜坡变形演化的三阶段理论具有一定的普适性,是斜坡岩土体在重力作用下变形演化遵循的一个普遍规律。但值得说明的是,在实际的滑坡监测中,有些滑坡可能会在变形已经达到一定程度后才被纳入专业监测范围,监测数据所反映的主要是后半段的情况,一般只能得到等速变形阶段之后甚至是加速变形阶段之后的监测数据,不能形成一个如图4.1所示的完整的“三段式”变形监测曲线。

《中华人民共和国突发事件应对法》中明确规定,可以预警的自然灾害、事故灾难和公共卫生事件的预警级别,按照突发事件发生的紧急程度、发展势态和可能造成的危害程度分为一级、二级、三级和四级,分别用红色、橙色、黄色和蓝色标示。结合地质灾害四级预警机制,将加速变形阶段进一步细分为初加速、匀加速、加加速(临滑)三个亚阶段。按照上述划分,使滑坡的变形阶段与预警级别具有很好的对应关系。其中,滑坡的等速变形阶段对应于注意级预警(蓝色),初加速变形阶段对应于警示级预警(黄色),匀加速变形阶段对应于警戒级预警(橙色),而一旦进入临滑变形阶段,则应及时发布红色警报级预警。

5、滑坡各变形阶段的稳定性

斜坡的变形-时间曲线蕴涵了深刻的力学内涵,因此,可根据滑坡的S-t曲线来推测和估算某一时刻滑坡的稳定性状况。

从力学上讲,滑坡可概化为图4.20所示的具有平面滑动特征的滑坡体概念模型,其变形过程中的加速度可表示为:

三峡库区滑坡灾害预警预报手册

式中:a——加速度;

m——滑体质量;

F——驱使滑体沿滑动面滑动的“净”(剩余)下滑力。通常,F又可表示为:

图4.20 滑坡的概化模型

F=∑T-∑R (4.10)

式中:R——滑体沿滑带所具有的抗滑力;

T——滑动力(下滑力);

∑——对滑体中多个条块求和。

而斜坡稳定性通常以稳定性系数K表示,其定义为滑体沿潜在滑面上的抗滑力R与滑动力T之比,即

三峡库区滑坡灾害预警预报手册

综合式(4.9)和式(4.11)可以发现,以滑坡变形加速度为桥梁,可建立斜坡稳定性系数与斜坡变形阶段之间,也即强度稳定性与变形稳定性之间的相关关系。也即,滑坡稳定性系数K与S-t曲线匀加速度α存在如下对应关系:

初始变形阶段:加速度a<0,稳定性系数K>1;

等速变形阶段:加速度a≈0,稳定性系数K≈1;

加速变形阶段:加速度a>0,稳定性系数K<1。

既然斜坡已经开始变形,说明其稳定性系数虽大于1,但数值不会太大,参考《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T 0278—2006),可对与S-t曲线相对应的各变形阶段的稳定性状况作如下规定:

初始变形阶段:加速度a<0,稳定性系数1.05≤K<1.15,斜坡处于基本稳定状态;

等速变形阶段:加速度a≈0,稳定性系数1.00≤K<1.05,斜坡处于欠稳定状态;

加速变形阶段:加速度a>0,稳定性系数K<1.00,斜坡处于不稳定状态;

临滑阶段:加速度a≫0,稳定性系数0<K≪1.00,斜坡处于极不稳定状态。

6、滑坡的综合预测预报

从前面的分析可以看出,斜坡发展演化,与世界上其他事物的发展演化过程一样,既遵循一些普适性的规律,又表现出非常强的个性特征,是共性与个性的统一体。因此,要真正对斜坡的发展演化规律做出准确判断,对滑坡发生具体时间做出准确预报,必须在坚持以下原则的基础上,开展综合预报:

(1)滑坡预报的基本程序:首先应通过调查和勘探手段,在查明坡体的地形地貌、地层岩性、坡体结构以及水文地质条件等的基础上,对滑坡规模、类型、特别是变形破坏模式和成因机制进行分析判断,然后结合对坡体的变形监测资料和坡体宏观变形破坏迹象的综合分析,判断斜坡所处的发展演化阶段,并据此采用适宜的定量预报模型与定性分析方法,分析斜坡的变形破坏时空演化规律和发展趋势,做出预警预报。

(2)加强地质工作,尤其应注重滑坡宏观变形破坏迹象调查:滑坡体具有非常明显的个性特征,在滑坡监测预警时,应在把握和遵循滑坡变形演化普遍规律的前提下,具体问题具体分析。要掌握滑坡体的个性特征,加强地质工作,通过现场详细调查和地质勘测,查明滑坡体的结构特征。同时,在进行滑坡监测时,除采用监测仪器进行各测点的专业监测外,尤其应加强对滑坡体宏观变形破坏迹象的调查,并由此掌握滑坡体的空间变形破坏规律,判断斜坡的发展演化阶段。

(3)注意滑坡变形分区和监测点的选取:因受坡体地形地貌、地质结构、外界影响因素等多种因素的影响,同一滑坡不同部位、不同区段其变形量的大小、变形规律可能会有所差别。因此,在滑坡监测预警时,首先应根据专业监测资料,结合宏观变形破坏迹象以及变形破坏机制,进行滑坡变形分区。在此基础上,各个区段选取1~2个关键监测点作为预测预报的依据。一般而言,位于滑坡后缘弧形拉裂缝附近的监测点基本可以代表整个滑坡的变形特征,是滑坡预测预警的关键监测点。当然,对于推移式滑坡,其前缘隆起部位的监测点也是非常具有代表性的关键监测点。

(4)注重斜坡变形破坏的时间和空间演化规律:斜坡变形的时间演化规律主要是指变形曲线的三阶段演化规律。斜坡变形进入加速变形阶段是斜坡整体失稳(滑坡)发生的前提。如果斜坡处于等速变形阶段,再明显的宏观变形破坏迹象、再大的位移量也不能说明其即将整体下滑。相反,一旦进入加速变形阶段,就应引起高度重视,加强监测预警。斜坡变形的空间演化规律主要是指裂缝体系的分期配套特性。裂缝体系形成圈闭的配套体系是坡体整体下滑的基本条件。在实际的滑坡预测预报过程中,一方面要充分认识和掌握斜坡变形破坏的时-空演化规律,另一方面要将时间和空间演化规律有机结合,相互对比分析,才能做出准确的判断和预警预报。例如,如果仅从滑坡空间演化规律(裂缝的分期配套以及变形破坏特征)看,白什乡滑坡在2006年12月底发现后,就已表现出“临滑”征兆,但从变形曲线分析,其直到2007年4月底才真正进入加速变形阶段。而如果仅从滑坡时间演化规律看,三峡库区白水河滑坡自2007年4月以来就已进入加速变形阶段,2007年7月进入临滑阶段;但从地表裂缝体系分析,2007年7月仅形成了贯通的东侧,后缘也仅见断续的裂缝分布,实际上后缘和西侧边界并未形成,裂缝体系并未圈闭,2007年4月以来出现的变形急速增长现象仅是对汛期降雨和库水位下调的直接响应,其并未真正进入加速变形阶段。

(5)注意外界因素对斜坡变形的影响:前已述及,强降雨、库水位变动、人类工程活动等外界因素将对斜坡的变形演化产生重要的影响,其不仅使变形监测曲线出现振荡,周期性的外界因素还可能使变形曲线呈现出“阶跃型”的特点。对于阶跃型变形曲线,有时判断其发展演化阶段仍很困难,尤其是阶跃出现后还未恢复到平稳期时,很难确定究竟是斜坡演化的一个“阶跃”,还是斜坡已经进入加速变形阶段?我们建议,可从以下角度考虑和分析此类问题:进行外界影响因素与滑坡变形监测结果的相关性分析,找出变形曲线产生阶跃的直接原因。如果通过相关性分析,认为坡体变形的急剧变化是由降雨、库水位变动等原因造成,则只需加强监测,待相关因素的影响消除后看其进一步的发展趋势。反之,如果没有明显的外界因素导致坡体变形急剧增加,而是由自身演化导致的,则可能说明其已真正进入加速变形阶段,应提高警惕,加强监测预警。加强变形监测曲线与斜坡宏观变形迹象的对比分析,尤其应加强对裂缝体系分期配套特征的分析。斜坡进入加速变形阶段在时间上的表现因素是变形速率持续增加,在空间上的表现应该是形成圈闭的裂缝体系,两者应同时满足。

(6)注重定量预报与定性分析的结合,进行滑坡的综合预报:前已述及,斜坡的发展演化具有非常强的个性特征,而现在所提出的滑坡定量预报模型,基本上都是依赖于对监测结果的数学推演,缺乏与滑坡体的直接关联和对滑坡体个性特征的把握,因此,目前滑坡的定量预报模型存在适宜性差、预报准确度不高、预报不具针对性等缺点。另一方面,如果要深究起来,滑坡定量预报还存在许多具体细节问题没有很好地解决,比如:在多个监测点中,究竟选取哪个监测点的监测数据作为预报依据?在一个监测时间序列中,究竟选取哪个时间段、多长时间段的监测数据作为预报依据?在位移切线角计算时如何统一纵横坐标系?如此等等。这些细节问题直接影响了预报结果的可信度和准确度。因此,滑坡的预测预报,应注意将定量预报、定性预报、数值模型预报三者有机结合,进行总体分析,宏观把握,实现滑坡的综合预测预报。

(7)注意滑坡的动态预测:斜坡的发展变化是一个复杂的动态演化过程。在滑坡监测预警过程中,应随时根据坡体的动态变化特点,进行动态的监测预警。越到坡体的演化后期,尤其是进入加速变形阶段和临滑阶段,越应加密观测,实时掌握坡体变形动态,并根据新的监测结果和宏观变形破坏迹象,及时做出综合的预测和预警。

7、滑坡不同发育阶段的观测技术方法

滑坡从变形发生滑动有不同的发育阶段,不同发育阶段的变形特点,所表现的外部形式、条件都相同。同时各种观测仪器也有各自的使用条件,因此,滑坡不同发育阶段的观测技术方法是不同的。

6.3.1 滑坡蠕滑阶段的观测

滑坡蠕动阶段观测是为掌握滑坡变形的基本情况,确定滑坡变形的范围,位移速率等变形的基本参数,掌握滑坡整体变形的规律。由于滑坡变形小,位移缓慢,因此,此阶段观测主要是对滑坡变形进行宏观控制观测,采用精度高、量程较大的仪器。

常用的宏观控制观测方法有精密大地测量、GPS空间定位系统观测等。该方法是在滑坡周围建立控制点,滑坡内建立位移点,共同组成滑坡观测控制网。技术方法主要采用视准线法、交汇法。在完成控制网的建设后,即进行首次观测,建立起滑坡观测的基本数据。

滑坡蠕滑阶段地表可能出现不规则的裂缝,因此,可以采用人工的或机械的方法对裂缝进行观测,掌握裂缝的发展与变化。有助于结合滑坡控制观测确定坡体的变形。

6.3.2 滑坡滑动阶段的观测

滑坡滑动阶段的变形十分明显,并且变形缓慢、历时长。这一变形阶段对观测仪器总体要求是精度高,运行可靠。目前所有的观测仪器和人工观测方法都能对该阶段滑坡的变形进行观测。对滑动阶段的观测应掌握以下几点:

(1)地表裂缝观测:滑动阶段的特点是变形速率缓慢,滑体上出现较多的裂缝。对裂缝进行观测,要求观测仪器具有较高的观测精度,有利于较准确掌握滑坡的位移。

(2)滑面变形特征观测:滑动阶段滑面已初步形成,滑面上的变形明显。当用地貌、地质宏观分析方法不能对滑动面进行准确判定时,可利用钻孔倾斜仪进行滑面深度、变动速率的观测。

(3)滑坡诱发因素观测:主要是对滑坡发生影响最为敏感的降雨进行观测,分析降雨于滑坡变形速率相关性,确定滑坡的变形规律。在滑动阶段,如出现地下水动态变化,滑坡前缘出现坍滑或掉块。应及时对伴生现象进行观测。

滑坡滑动阶段观测的周期根据变形速度的大小决定。当滑坡变形快,观测间隔应小,变形慢间隔可加大。

6.3.3 滑坡剧滑阶段的观测

滑坡剧滑阶段表现出的破坏已十分明显,变形加剧,几乎所有的地面设施都可能遭到破坏。在滑坡变形前期安装的仪器此时已基本失去作用,就是未遭到破坏的仪器也因量程小而不能适应快速变化的滑坡观测要求。所以在滑坡的剧滑阶段,最有效的方法为大地精密测量,如交汇法、视准线法。有条件的地方可以在滑坡体上埋设遥测仪器,以增加对滑坡变形的局部控制观测,全面掌握滑坡变形。

8、斜坡变形曲线的基本类型

上述斜坡变形演化的三阶段理论,主要讨论的是斜坡岩土体不受外界因素的干扰,只在重力作用下的内在演化规律。事实上,因为斜坡是处于地壳表层这样一个开放系统中,在其发展演化过程中,外界因素的干扰是不可避免和一直存在的,且伴随着斜坡演化的始终。受外界因素的影响,斜坡变形曲线主要分为以下三种类型。

4.2.2.1 光滑型

如果斜坡所处环境受外界因素影响较小,斜坡的变形演化主要受控于重力作用,则斜坡的变形曲线可能就会相对较为光滑,此类变形曲线称之为光滑型曲线。如发生于1963年的甘肃天水黄龙西村滑坡的监测曲线(图4.2)就是光滑型曲线。

图4.2 光滑型滑坡位移-时间曲线(甘肃黄龙西村滑坡)

4.2.2.2 振荡型

斜坡变形曲线在总体趋势符合上述三阶段理论的条件下,在具体细节上表现出一定波状起伏的振荡特性,有时振幅还很大,但很快又恢复常态。此类变形曲线被称之为振荡型曲线。如发生于1985年的龙羊峡龙西滑坡的变形监测曲线就呈现出明显的振荡特性(图4.3)。产生振荡特性的主要原因是,斜坡在发展演化过程中,受到了一些相对微弱的、随机的外界作用,如非汛期的小降雨、降雪、小规模的人类工程活动、斜坡变形的局部调整以及天体引力作用等。

图4.3 振荡型滑坡位移-时间曲线(龙羊峡龙西滑坡)

除受外界因素的影响,使斜坡变形曲线表现出振荡特性外,变形监测过程中所产生的各种误差也会使滑坡监测曲线表现出明显的振荡特性。一般来讲,监测误差主要来源于两个方面:监测仪器所产生的误差和人工误差。监测仪器误差主要来源于仪器本身精度与斜坡实际变形量值之间的不匹配。比如,某种仪器本身的监测精度为10mm,而在一个监测周期内斜坡实际变形只有几毫米,其监测结果自然会产生明显的误差。处理此类问题的办法,一种是选择精度更高的监测仪器,另一种是延长监测周期,否则监测数据不具可靠性。人工误差主要来源于监测人员的业务水平以及是否完全按照规范要求进行操作。

4.2.2.3 阶跃型

图4.4为三峡库区白水河滑坡位移的实际监测曲线。从该变形监测曲线可以明显地看出,每年汛期,受汛期降雨的影响,变形曲线就出现一个明显的变形增长阶坎,汛期结束后,变形又逐渐恢复平稳,整个变形曲线表现为阶梯状演化特征,我们将此类变形曲线称之为阶跃型变形曲线。导致变形曲线表现出阶跃特性的主要原因是阵发性、强烈的外界作用,如本手册1.4.2中所说的强降雨、库水位变动、人类工程活动(加载、卸载)等。这类外界作用的特点是:作用强度大,在斜坡变形曲线中反映明显(一般表现为斜坡变形突然增加,随着外界作用的减缓和消失,变形又逐渐趋于平稳,回归常态),使斜坡变形曲线呈阶梯状。

图4.4 阶跃型滑坡累计位移-时间曲线(三峡库区白水河滑坡ZG1118#)

在滑坡监测时,一般是每隔一定时段(根据需要可能是一个月、一周、一日、甚至是几小时)监测一次滑坡位移。某一时段内的位移我们称为变形速率,通常的描述为mm/月(月变形量)、mm/d(日变形量)、mm/h(小时变形量),其时间序列为变形速率-时间曲线。为了宏观掌握斜坡的总体变形情况,通常还将每次的监测位移进行累加,作出累计位移-时间曲线。通常,变形速率-时间曲线与累计位移-时间曲线两者的总体变形规律和趋势是相同的(尤其是三个阶段的划分),但也会有一定的差别。累计位移-时间曲线由于是每次监测位移的累加,往往抹除了变形速率-时间曲线上的波动,总体上显得较为光滑。图4.5为四川省丹巴县城后山滑坡代表性监测点的监测数据。图4.5a的变形速率-时间曲线为典型的振荡型曲线,而图4.5b的累计位移-时间曲线为典型的光滑型曲线。

因此,在划分滑坡斜坡变形曲线类型或进行滑坡预测预报时,首先应分清楚是变形速率-时间曲线,还是累计位移-时间曲线。变形速率-时间曲线多表现为振荡型,而累计位移-时间曲线多表现为光滑型和阶跃型。当然,变形速率-时间曲线也可以为振荡型与阶跃型的复合。

图4.5 四川省丹巴县城后山滑坡代表性监测点的监测曲线

a.典型变形速率-时间曲线;b.典型累计位移-时间曲线

9、滑坡灾害中滑坡变形量是指什么?是怎么计算的?蠕变速率怎么计算?

材料力学
结构力学
理论力学

10、什么叫滑坡?滑坡发育过程划分为哪三个阶段

斜坡上大量土体和岩体在重力的作用下,沿一定的滑动面整体向下滑动的现象,称滑坡.

滑坡的发生通常分为三个阶段:一是酝酿阶段或蠕动变形阶段。二是突变阶段或剧烈滑动阶段。三是残余变形或渐趋稳定阶段。

与简述滑坡变形特征的五个阶段相关的内容

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