滑坡的形成機理與其安全防護(hù)措施

1、滑坡的形成機理與其安全防護(hù)措施    摘要：滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象，它經(jīng)常會破壞地面工程、環(huán)境和造成人員傷亡、經(jīng)濟損失慘重等現(xiàn)狀。本文就滑坡的形成因素進(jìn)行了詳細(xì)剖析，并提出了一些針對性的安全防護(hù)措施。關(guān)鍵詞：滑坡； 地震； 地質(zhì)構(gòu)造； 時空分布0  引言    中國是滑坡地質(zhì)災(zāi)害十分嚴(yán)重的國家。據(jù)初步調(diào)查，全國大約有中型以上災(zāi)害點3萬處，小型災(zāi)害點多達(dá)數(shù)十萬甚至100多萬處。19

2、49一2009年的45年間，共發(fā)生破壞較災(zāi)害6000多次，造成重大損失的嚴(yán)重災(zāi)害事件至少有1200次。崩滑流災(zāi)害分布十分廣泛。在全國32個省(市、自治區(qū))中除上海等個別省自治區(qū)3外，均受到不同程度的危害。而最近，2009年6月5日下午，重啟市武隆縣鐵礦鄉(xiāng)雞尾山發(fā)生重大山體滑坡事件，據(jù)2009年6月15日網(wǎng)上最新報道，事故發(fā)現(xiàn)9具遺體，另外有63人失蹤，2008年9月8日，發(fā)生山西襄汾新塔礦業(yè)公司的“98”特別重大尾礦庫潰壩事故，已確認(rèn)262人遇難，所有這些，都無不表明，研究滑坡形成機理及做好其安全防護(hù)性的必要性和緊迫性。1 滑坡形成機理產(chǎn)生滑坡的基本條件是斜坡體前有滑動空間，兩側(cè)有切割面。例如

3、中國西南地區(qū)，特別是西南丘陵山區(qū)，最基本的地形地貌特征就是山體眾多，山勢陡峻，溝谷河流遍布于山體之中，與之相互切割，因而形成眾多的具有足夠滑動空間的斜坡體和切割面。廣泛存在滑坡發(fā)生的基本條件，滑坡災(zāi)害相當(dāng)頻繁。從斜坡的物質(zhì)組成來看，具有松散土層、碎石土、風(fēng)化殼和半成巖土層的斜坡抗剪強度低，容易產(chǎn)生變形面下滑；堅硬巖石中由于巖石的抗剪強度較大，能夠經(jīng)受較大的剪切力而不變形滑動。但是如果巖體中存在著滑動面，特別是在暴雨之后，由于水在滑動面上的浸泡，使其抗剪強度大幅度下降而易滑動。降雨對滑坡的影響很大。降雨對滑坡的作用主要表現(xiàn)在，雨水的大量下滲，導(dǎo)致斜坡上的土石層飽和，甚至在斜坡下部的隔水層上擊水，

4、從而增加了滑體的重量，降低土石層的抗剪強度，導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、無雨不滑”的特點。地震對滑坡的影響很大。究其原因，首先是地震的強烈作用使斜坡土石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和變化，原有的結(jié)構(gòu)面張裂、松弛，加上地下水也有較大變化，特別是地下水位的突然升高或降低對斜坡穩(wěn)定是很不利的。另外，一次強烈地震的發(fā)生往往伴隨著許多余震，在地震力的反復(fù)振動沖擊下，斜坡土石體就更容易發(fā)生變形，最后就會發(fā)展成滑坡。一是地質(zhì)條件與地貌條件；二是內(nèi)外營力(動力)和人為作用的影響。第一個條件與以下幾個方面有關(guān)：(1)巖土類型：巖土體是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。一般說，各類巖、土都有可能構(gòu)成滑坡體，其中結(jié)構(gòu)松

5、散，抗剪強度和抗風(fēng)化能力較低，在水的作用下其性質(zhì)能發(fā)生變化的巖、土，如松散覆蓋層、黃土、紅粘土、頁巖、泥巖、煤系地層、凝灰?guī)r、片巖、板巖、千枚巖等及軟硬相間的巖層所構(gòu)成的斜坡易發(fā)生滑坡。(2)地質(zhì)構(gòu)造條件：組成斜坡的巖、土體只有被各種構(gòu)造面切割分離成不連續(xù)狀態(tài)時，才有可能向下滑動的條件。同時、構(gòu)造面又為降雨等水流進(jìn)入斜坡提供了通道。故各種節(jié)理、裂隙、層面、斷層發(fā)育的斜坡、特別是當(dāng)平行和垂直斜坡的陡傾角構(gòu)造面及順坡緩傾的構(gòu)造面發(fā)育時，最易發(fā)生滑坡。(3)地形地貌條件：只有處于一定的地貌部位，具備一定坡度的斜坡，才可能發(fā)生滑坡。一般江、河、湖(水庫)、海、溝的斜坡，前緣開闊的山坡、鐵路、公路和工程

6、建筑物的邊坡等都是易發(fā)生滑坡的地貌部位。坡度大于10度，小于45度，下陡中緩上陡、上部成環(huán)狀的坡形是產(chǎn)生滑坡的有利地形。(4)水文地質(zhì)條件：地下水活動，在滑坡形成中起著主要作用。它的作用主要表現(xiàn)在：軟化巖、土，降低巖、土體的強度，產(chǎn)生動水壓力和孔隙水壓力，潛蝕巖、土，增大巖、土容重，對透水巖層產(chǎn)生浮托力等。尤其是對滑面(帶)的軟化作用和降低強度的作用最突出。就第二個條件而言，在現(xiàn)今地殼運動的地區(qū)和人類工程活動的頻繁地區(qū)是滑坡多發(fā)區(qū)，外界因素和作用，可以使產(chǎn)生滑坡的基本條件發(fā)生變化，從而誘發(fā)滑坡。主要的誘發(fā)因素有：地震、降雨和融雪、地表水的沖刷、浸泡、河流等地表水體對斜坡坡腳的不斷沖刷；不合理的

7、人類工程活動，如開挖坡腳、坡體上部堆載、爆破、水庫蓄(泄)水、礦山開采等都可誘發(fā)滑坡，還有如海嘯、風(fēng)暴潮、凍融等作用也可誘發(fā)滑坡。1.3 滑坡活動強度的主要因素1.1.1 滑坡自然因素滑坡的活動強度，主要與滑坡的規(guī)模、滑移速度、滑移距離及其蓄積的位能和產(chǎn)生的功能有關(guān)。一般講，滑坡體的位置越高、體積越大、移動速度越快、移動距離越遠(yuǎn)，則滑坡的活動強度也就越高，危害程度也就越大。具體講來，影響滑坡活動強度的因素有：(1)地形：坡度、高差越大，滑坡位能越大，所形成滑坡的滑速越高。斜坡前方地形的開闊程度，對滑移距離的大小有很大影響。地形越開闊，則滑移距離越大。闊程度，對滑移距離的大小有很大影響。地形越開

8、闊，則滑移距離越大。(2)巖性：組成滑坡體的巖、土的力學(xué)強度越高、越完整，則滑坡往往就越少。構(gòu)成滑坡滑面的巖、土性質(zhì)，直接影響著滑速的高低，一般講，滑坡面的力學(xué)強度越低，滑坡體的滑速也就越高。(3)地質(zhì)構(gòu)造：切割、分離坡體的地質(zhì)構(gòu)造越發(fā)育，形成滑坡的規(guī)模往往也就越大越多。(4)誘發(fā)因素：誘發(fā)滑坡活動的外界因素越強，滑坡的活動強度則越大。如強烈地震、特大暴雨所誘發(fā)的滑坡多為大的高速滑坡。1.1.1 滑坡人為因素違反自然規(guī)律、破壞斜坡穩(wěn)定條件的人類活動都會誘發(fā)滑坡。例如：(1)開挖坡腳：修建鐵路、公路、依山建房、建廠等工程，常常因使坡體下部失去支撐而發(fā)生下滑。例如我國西南、西北的一些鐵路、公路、因

9、修建時大力爆破、強行開挖，事后陸陸續(xù)續(xù)地在邊坡上發(fā)生了滑坡，給道路施工、運營帶來危害。(2)蓄水、排水：水渠和水池的漫溢和滲漏，工業(yè)生產(chǎn)用水和廢水的排放、農(nóng)業(yè)灌溉等，均易使水流滲入坡體，加大孔隙水壓力，軟化巖、土體，增大坡體容重，從而促使或誘發(fā)滑坡的發(fā)生。水庫的水位上下急劇變動，加大了坡體的動水壓力，也可使斜坡和岸坡誘發(fā)滑坡發(fā)生。支撐不了過大的重量，失去平衡而沿軟弱面下滑。尤其是廠礦廢渣的不合理堆棄，常常觸發(fā)滑坡的發(fā)生。此外、劈山開礦的爆破作用，可使斜坡的巖、土體受振動而破碎產(chǎn)生滑坡；在山坡上亂砍濫伐，使坡體失去保護(hù)，便有利于雨水等水體的入滲從而誘發(fā)滑坡等等。如果上述的人類作用與不利的自然作用

10、互相結(jié)合，則就更容易促進(jìn)滑坡的發(fā)生。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類越來越多的工程活動破壞了自然坡體，因而近年來滑坡的發(fā)生越來越頻繁，并有愈演愈烈的趨勢。應(yīng)加以重視。1.4  影響滑坡活動的時空分布規(guī)律1.4.1 影響滑坡時間規(guī)律滑坡的活動時間主要與誘發(fā)滑坡的各種外界因素有關(guān)，如地震、降溫、凍融、海嘯、風(fēng)暴潮及人類活動等。大致有如下規(guī)律：(1)同時性：有些滑坡受誘發(fā)因素的作用后，立即活動。如強烈地震、暴雨、海嘯、風(fēng)暴潮等發(fā)生時和不合理的人類活動，如開挖、爆破等，都會有大量的滑坡出現(xiàn)。(2)滯后性：有些滑坡發(fā)生時間稍晚于誘發(fā)作用因素的時間。如降雨、融雪、海嘯、風(fēng)暴潮及人類活動之后。這種滯后性規(guī)律在

11、降雨誘發(fā)型滑坡中表現(xiàn)最為明顯，該類滑坡多發(fā)生在暴雨、大雨和長時間的連續(xù)降雨之后，滯后時間的長短與滑坡體的巖性、結(jié)構(gòu)及降雨量的大小有關(guān)。一般講，滑坡體越松散、裂隙越發(fā)育、降雨量越大，則滯后時間越短。此外，人工開挖坡腳之后，堆載及水庫蓄、泄水之后發(fā)生的滑坡也屬于這類。由人為活動因素誘發(fā)的滑坡的滯后時間的長短與人類活動的強度大小及滑坡的原先穩(wěn)定程度有關(guān)。人類活動強度越大、滑坡體的穩(wěn)定程度越低，則滯后時間越短。1.4.1 影響滑坡空間發(fā)育規(guī)律主要與地質(zhì)因素和氣候等因素有關(guān)。通常下列地帶是滑坡的易發(fā)和多發(fā)地區(qū)：(1)江、河、湖(水庫)、海、溝的岸坡地帶，地形高差大的峽谷地區(qū)，山區(qū)、鐵路、公路、工程建筑物

12、的邊坡地段等。這些地帶為滑坡形成提供了有利的地形地貌條件；(2)地質(zhì)構(gòu)造帶之中，如斷裂帶、地震帶等。通常、地震烈度大于7度的地區(qū)，坡度大于25度的坡體，在地震中極易發(fā)生滑坡；斷裂帶中的巖體破碎、裂隙發(fā)育，則非常有利于滑坡的形成；    (3)易滑(坡)的巖、土分布區(qū)。如松散覆蓋層、黃土、泥巖、頁巖、煤系地層、凝灰?guī)r、片巖、板巖、千枚巖等巖、土的存在，為滑坡的形成提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)；(4)暴雨多發(fā)區(qū)或異常的強降雨地區(qū)。在這些地區(qū)，異常的降雨為滑坡發(fā)生提供了有利的誘發(fā)因素。上述地帶的疊加區(qū)域，就形成了滑坡的密集發(fā)育區(qū)。如中國從太行山到秦嶺、經(jīng)鄂西、四川、云

13、南到藏東一帶就是這種典型地區(qū)，滑坡發(fā)生密度極大，危害非常嚴(yán)重。2  滑坡的防治措施滑坡的防治要貫徹“及早發(fā)現(xiàn)，預(yù)防為主；查明情況，綜合治理；力求根治，不留后患”的原則結(jié)合邊坡失穩(wěn)的因素和滑坡形成的內(nèi)外部條件，治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手：2.1  消除和減輕地表水和地下水的危害滑坡的發(fā)生常和水的作用有密切的關(guān)系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要，其目的是：降低孔隙水壓力和動水壓力，防止巖土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有：防止外圍地表水進(jìn)入滑坡區(qū)，可在滑坡邊界修截水溝；在滑坡區(qū)內(nèi)，可在坡面修筑排水溝

14、。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋，防止地表水下滲。對于巖質(zhì)邊坡還可用噴混凝土護(hù)面或掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土。排除地下水的措施很多，應(yīng)根據(jù)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和水文地質(zhì)條件加以選擇。常用的方法有：1，水平鉆孔疏干；2，垂直孔排水；3，豎井抽水；4，隧洞疏干；5，支撐盲溝。2.2 改善邊坡巖土體的力學(xué)強度通過一定的工程技術(shù)措施，改善邊坡巖土體的力學(xué)強度，提高其抗滑力，減小滑動力。常用的措施有：1，削坡減載；用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩(wěn)定性。削坡設(shè)計應(yīng)盡量削減不穩(wěn)定巖土體的高度，而阻滑部分巖土體不應(yīng)削減。此法并不總是最經(jīng)濟、最有效的措施，要在施工前作經(jīng)濟技術(shù)比較。2，邊坡人工加固；常用的方法有：1

15、，修筑擋土墻、護(hù)墻等支擋不穩(wěn)定巖體；2，鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程；3，預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索，適用于加固有裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡；4，固結(jié)灌漿或電化學(xué)加固法加強邊坡巖體或土體的強度；5，SNS邊坡柔性防護(hù)技術(shù)等。 2.3 滑坡災(zāi)難發(fā)生時的躲避措施 當(dāng)遇滑坡發(fā)生時，至少應(yīng)當(dāng)做到如下幾點： (1)當(dāng)處在滑坡體上時，首先應(yīng)保持冷靜，不能慌亂。要迅速環(huán)顧四周，向較安全的地段撤離。一般除高速滑坡外，只要行動迅速，都有可能逃離危險區(qū)段。跑離時，向兩側(cè)跑為最佳方向。在向下滑動的山坡中，向上或向下跑都是很危險的。當(dāng)遇無法跑離的高速滑坡時，更不能慌亂，在一定條件下，如滑坡呈整體滑動時，原地不動，或

16、抱住大樹等物，不失為一種有效的自救措施。如1983年3月7日發(fā)生在甘肅省東鄉(xiāng)縣的著名的高速黃土滑坡灑勒山滑坡中的幸存者就是在滑坡發(fā)生時，緊抱住滑坡體上的一棵大樹而得生。(2)當(dāng)處于非滑坡區(qū)，而發(fā)現(xiàn)可疑的滑坡活動時，應(yīng)立即報告鄰近的村、鄉(xiāng)、縣等有關(guān)政府或單位。如群測群防站或縣、市、地區(qū)及省政府，均設(shè)有“國土資源局”。該機構(gòu)應(yīng)責(zé)無旁貸地?fù)?dān)當(dāng)此項責(zé)任。并立即組織有關(guān)政府、單位、部隊、專家及當(dāng)?shù)厝罕妳⒓訐岆U救災(zāi)活動。(3)政府部門應(yīng)立即實施應(yīng)急措施(或計劃)，迅速組織群眾撤離危險區(qū)及可能的影響區(qū)。并通知鄰近的河谷、山溝中的人們做好撤離準(zhǔn)備，密切注視災(zāi)情的漫延和轉(zhuǎn)化。如滑坡常在暴雨、洪水中轉(zhuǎn)化為泥石流災(zāi)

17、害(即次生災(zāi)害)。注意、因滑坡可能危害到的某些生命線工程(如水庫、干線鐵路、干線公路、發(fā)電廠、通訊設(shè)備、干線渠道等)所引發(fā)的次生災(zāi)害或第三次災(zāi)害的發(fā)生，如火災(zāi)、洪水等。注意調(diào)查滑坡是否有間歇性活動特點，盡可能確定其再次活動的可能性和時間。如果必要的話(需經(jīng)有關(guān)專家或科技人員論證)，應(yīng)迅速設(shè)立觀測點(站)或觀測網(wǎng)，密切注視其變化動態(tài)，“亡羊補牢，猶未為晚”。我國防治滑坡的工程措施很多，歸納起來可分為三類：一是消除或減輕水的危害；二是改變滑坡體的外形，設(shè)置抗滑建筑物；三是改善滑動帶的土石性質(zhì)。其主要工程措施簡要分述如下：(1)消除或減輕水的危害A.排除地表水：排除地表水是整治滑坡不可缺少的輔助措施

18、，而且應(yīng)是首先采取并長期運用的措施。其目的在于攔截、旁引滑坡區(qū)外的地表水，避免地表水流入滑坡區(qū)內(nèi)；或?qū)⒒聟^(qū)內(nèi)的雨水及泉水盡快排除，阻止雨水、泉水進(jìn)入滑坡體內(nèi)。主要工程措施有：設(shè)置滑坡體外截水溝；滑坡體上地表水排水溝；引泉工程；做好滑坡區(qū)的綠化工作等。B.排除地下水：對于地下水，可疏而不可堵。其主要工程措施有：截水盲溝用于攔截和旁引滑坡區(qū)外圍的地下水；支撐盲溝兼具排水和支撐作用；仰斜孔群用近于水平的鉆孔把地下水引出。此外、還有盲洞、滲管、垂直鉆孔等排除滑坡體內(nèi)地下水的工程措施。C.防止河水、庫水對滑坡體坡腳的沖刷，主要工程措施有：在滑坡體上游嚴(yán)重沖刷地段修筑促使主流偏向?qū)Π兜摹岸巍保辉诨麦w前緣拋石、鋪設(shè)石籠、修筑鋼筋混凝土塊排管，以使坡腳的土體免受河水沖刷。(2)改變滑坡體外形，設(shè)置抗滑建筑物A.削坡減重：常用于治理處于“頭重腳輕”狀態(tài)而在前方又沒有可靠的抗滑地段的滑體，使滑體外形改善、重心降低，從而提高滑體穩(wěn)定性。B.修筑支擋工程：因失去支撐而滑動的滑坡或滑坡床陡，滑動可能較快的滑坡，采用修筑支擋工程的辦法，可增加滑坡的重力平衡條件，使滑體迅速恢復(fù)穩(wěn)定。支擋建筑物種類有：抗滑片石垛、抗滑樁、抗滑擋墻等。C.改善滑動帶的土石性質(zhì)：一