淺述斜坡變形破壞的主要類型及其防治措施

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)淺述斜坡變形破壞的主要類型及其防治措施斜坡在各種內(nèi)、外地質(zhì)營力作用下，不斷地改變著坡高和坡角，使坡體內(nèi)應力分布發(fā)生變化。當組成坡體的巖土體強度不能適應此應力分布時，就產(chǎn)生了斜坡的變形破壞作用。尤其是大規(guī)模的工程建設(shè)使自然斜坡發(fā)生急劇變化。斜坡的穩(wěn)定程度也變化極大，往往釀成災害。斜坡的變形與破壞，實質(zhì)上是由斜坡巖土體內(nèi)應力與其強度這一對矛盾的發(fā)展演化所決定的。由于斜坡變形破壞，給人類和工程建設(shè)帶來的危害在國內(nèi)外不乏其例。在我國由于特殊的自然地理和地質(zhì)條件所制約，斜坡地質(zhì)災

2、害分布廣泛，活動強烈，危害嚴重。因此了解斜坡變形破壞產(chǎn)生的原因和主要類型以及其防治措施對于我們土木工程專業(yè)的學生顯得尤其重要。1斜坡變形破壞的類型(The type of slope deformation and failure)斜坡的變形與破壞，可以說是斜坡發(fā)展演化過程中兩個不同的階段，變形屬量變階段，而破壞則是質(zhì)變階段，它們是一個累進破壞過程。這個過程對天然斜坡來說時間往往較長，而對人工邊坡來說時間則較短暫。1.1斜坡變形(Slope deformation)斜坡變形按其機制可分為拉裂、蠕滑和彎折傾倒三種型式。1.1.1拉裂(Tensile crack)在斜坡巖土體內(nèi)拉應力集中部位或張力

3、帶內(nèi)，形成的張裂隙變形型式稱拉裂。這種現(xiàn)象在由堅硬巖土體組成的高陡斜坡坡肩部位最常見，它往往與坡面近乎平行（見圖一），尤其當巖體中陡傾構(gòu)造節(jié)理較發(fā)育時，拉裂將沿之發(fā)生、發(fā)展。拉裂的空間分布特點是：上寬下窄，以至尖滅；由坡面向坡里逐漸減少。拉裂還有因巖體初始應力釋放而發(fā)生的卸荷回彈所致，這種拉裂通常稱為卸荷裂隙。拉裂的危害性是：巖土體完整性遭到破壞；為風化營力深入到坡體內(nèi)部以及地表水、雨水下滲提供了通道。它們對斜坡穩(wěn)定均是不利的。 圖一斜坡拉裂示意圖1.1.2蠕滑(Creep slip)斜坡巖土體沿局部滑移面向臨空方向的緩慢剪切變形稱蠕滑。蠕滑發(fā)生的部位，在均質(zhì)巖士體中一般受最大剪應力跡線（見圖

4、二）控制，而當存在軟弱結(jié)構(gòu)面時，往往受緩傾坡外的弱面所控制。當斜坡基座由很厚的軟弱巖土體組成時，則坡體可能向臨空方向塑流擠出，稱之為深層蠕滑。當坡體內(nèi)各局部剪切面（蠕滑面）貫通且與坡頂拉裂縫也貫通時，即演變?yōu)榛?。蠕滑往往不易被人們察覺，因為它不像拉裂變形那樣暴露于地表，一般均產(chǎn)生于坡體內(nèi)。所以要加強監(jiān)測，并采取措施控制蠕滑，使之不向滑坡方向演化。 圖二均質(zhì)土坡蠕滑分析圖12最大剪應力1潛在滑動面 斜坡邊緣分界面處的變形值 D潛在滑動面以上的坡體厚度 h坡頂沉降量1.1.3彎曲傾倒(Bend toppling)由陡傾板（片）狀巖石組成的斜坡，當走向與坡面平行時，在重力作用下所發(fā)生的向臨空方彎折

5、傾倒的特征是：彎折角20-50；彎折傾倒程度由地面向深處逐漸減小，一般不會低于坡腳高程；下部巖層往往折斷張裂隙發(fā)育但層序不亂，而巖層層面間位移明顯；沿巖層面產(chǎn)生反坡向陡坎。彎折傾倒的機制，相當于懸臂梁在彎矩作用下所發(fā)生的彎曲。彎折傾倒發(fā)展下去，可形成崩塌、滑坡。1.2 斜坡破壞(Slope destruction)斜坡破壞的型式主要為崩塌、滑坡和泥石流。1.2.1崩塌(Collapse) 斜坡巖上體被陡傾的拉裂面破壞分割，突然脫離母體而快速位移，翻滾、跳躍和墜落下來，堆于崖下，即為崩塌。按崩塌的規(guī)模，可分為山崩和墜石。按物質(zhì)成分，又可將崩塌分為巖崩和土崩。1.2.1.1崩塌的特征(Collap

6、se features)一般發(fā)生在高陡斜坡的坡肩部位；質(zhì)點位移矢量鉛直方向較水平方向要大得多；崩塌發(fā)生時無依附面；往往是突然發(fā)生的，運動快速。1.2.1.2崩塌產(chǎn)生的條件(The conditions of the collapse)（1） 地形地貌條件(Terrain conditions)地貌條件包括坡度和坡地相對高度，其中坡度對崩塌的影響最為明顯。崩塌作用常發(fā)生在坡度很陡的斜坡地帶。（2）地質(zhì)條件(Geological conditions)巖石中的節(jié)理、斷層產(chǎn)狀和巖性等都對崩塌有直接影響。在節(jié)理發(fā)育、構(gòu)造破碎的堅硬巖層上，特別是具有垂直節(jié)理的脆性塊狀結(jié)構(gòu)的巖層上，容易發(fā)生崩塌。斜坡為順

7、向坡，當?shù)貙觾A角小于山坡坡度角時，常沿地層層面發(fā)生崩塌。軟硬巖性互層時，較軟巖層易受風化，形成凹坡，堅硬巖層形成陡崖或突出形成懸崖，易發(fā)生崩塌。（3）氣候條件(Climatic conditions)崩塌和強烈的物理風化作用密切相關(guān)。在日溫差、年溫差較大的干旱、半干旱地區(qū)，強烈的物理風化作用促使巖石風化破碎，以致產(chǎn)生崩塌。如蘭新鐵路一些開挖的花崗巖路塹，僅四、五年的時間，路塹邊坡的巖石就遭到強烈風化，產(chǎn)生崩塌。（4）人類活動及其他人工開挖坡腳、地震、強烈的融冰化雪等是引起崩塌的觸發(fā)因素。地震是崩塌最強烈的觸發(fā)因素。1.2.1.2崩塌的防治(Prevention of collapse)（1）清

8、除易墜巖石；（2）防風化、防水:堵塞裂隙（如灌漿等）、坡面覆蓋；截水溝（3）繞、擋、支：筑明洞、護墻或圍護棚（鐵絲網(wǎng)）；支撐墻支持上部巖石的重量（4）鎖（錨）:鐵鏈鎖絆或鐵夾固定局部危巖。 (a)明洞 （b）攔石墻 （c）支護墻 四川雅安山體崩塌 山體崩塌1.2.2滑坡(Landslide)斜坡巖上體沿著貫通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移現(xiàn)象稱為滑坡?；碌臋C制是某一滑移面L剪應力超過了該面的抗剪強度所致?；碌囊?guī)模有的可以很大，達數(shù)億至數(shù)十億立方米。1.2.2.1滑坡的特征(Landslide features)通常是較深層的破壞，滑移面深入到坡體內(nèi)部以至坡腳以下；質(zhì)點位移矢量水平方向大于鉛直方向

9、；有依附面（即滑移面）存在；滑移速度往往較慢，且具有“整體性”。 滑坡是斜坡破壞型式中，分布最廣、危害最為嚴重的一種。世界上不少國家和地區(qū)深受滑坡災害之苦，如歐洲阿爾卑斯山區(qū)、高加索山區(qū)，南美洲安第斯山區(qū)，日本、美國和我國等。并且，它經(jīng)常與地震區(qū)伴生。1.2.2.2滑坡產(chǎn)生的條件(Conditions resulting landslide)（1）斜坡地貌特征決定了斜坡內(nèi)部應力分布狀態(tài)及他表流水特征，特別是斜坡的高度、坡度和外形是決定滑動力大小的主要因素。高陡的山坡或陡崖，使斜坡上部的軟弱面形成臨空狀，加大了滑動力，減小了抗滑力，并為滑坡提供了滑動空間，是滑坡形成的重要條件。一般外貌起伏和緩，

10、坡度不大，且植被較好的山坡，大多是比較穩(wěn)定。（2）巖土類型與性質(zhì)(Soil type and nature)滑坡多形成于泥質(zhì)類巖層分布區(qū)。包括粘性土、黃土及各種成因的松散沉積物堆積區(qū)；與頁巖、泥巖、泥灰?guī)r互層的沉積巖區(qū)；由泥質(zhì)巖變質(zhì)的板巖、千枚巖及云母片巖等變質(zhì)巖區(qū)以及風化后形成粘土類風化物的沉積巖區(qū)。這些泥質(zhì)巖類巖性較弱，親水性和可塑性強，遇水后體積膨脹，土質(zhì)軟化，造成巖(土)體內(nèi)部力學強度降低，因此是形成滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。（3）地質(zhì)構(gòu)造(Geological structure)滑坡的形成與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系密切。巖層的各種結(jié)構(gòu)面常構(gòu)成滑動帶的軟弱面。特別是當巖層結(jié)構(gòu)面的傾向與坡向一致，巖層的傾角

11、又小于斜坡的坡角時，最易發(fā)生滑坡。在大的斷裂構(gòu)造帶附近，常常分布著滑坡群。（4）水的影響(地下及地表)( The impact of water (underground and surface)由于滑坡和地下水活動關(guān)系密切，在雨量充沛的季節(jié)，滑坡區(qū)有“大雨大滑，小雨小滑，無雨不滑”的現(xiàn)象。在寒冷地帶，融凍季節(jié)也常常形成滑坡。（5）人類活動(Human activity)工程設(shè)計不合理和施工方法不當。（6）地震等其它誘發(fā)因素(Earthquakes and other induced factors)在地震、大爆破和機械震動中常常誘發(fā)滑坡。尤其在地震區(qū)，常常形成許多規(guī)模巨大的滑坡。（可參見19

12、60年智利8.5級大地震的情況）1.2.2.3滑坡的防治(Landslide prevention)(1)消除或減輕水的危害A.排除地表水：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：設(shè)置截水盲溝，支撐盲溝，仰斜孔群，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：在滑坡體上游嚴重沖刷地段修筑促使主流偏向?qū)Π兜摹岸巍?；在滑坡體前緣拋石、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

13、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：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)：一般采用焙燒法、爆破灌漿法等物理化學方法對滑坡進行整治。 滑坡 滑坡抗滑擋墻 抗滑樁錨索 仰斜鉆孔、豎向井 1.2.3泥石流(Debrisflow)泥石流是指在或者其他溝谷深壑，地形險峻的地區(qū)，因為或其他引發(fā)的攜帶有大量以及石塊的特殊。按其物質(zhì)成分可分為泥石流、和水石流三類。1.2.3.1泥石流的特征(Characteristics of debris flow)泥石流經(jīng)常突然爆發(fā)，來勢兇猛，可攜帶巨大的石塊，并以高速前進，具有強大的能量，因而破壞性

14、極大。它爆發(fā)突然、運動速度快，具有很大的破壞力，是山區(qū)最常見的地質(zhì)災害。1.2.3.2泥石流產(chǎn)生的條件(Conditions generated debris flows)泥石流的形成需要三個基本條件：有陡峭便于集水集物的適當；上游堆積有豐富的松散固體物質(zhì)；短期內(nèi)有突然性的大量流水來源。(1)地形地貌條件(Terrain conditions)在地形上具備山高溝深，地形陡峻，溝床縱度降大，流城形狀便于水流匯集。在地貌上，泥石流的地貌一般可分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三部分。(2)地質(zhì)條件(Geological conditions)泥石流發(fā)育的地區(qū)多為地質(zhì)構(gòu)造復雜、斷層節(jié)理發(fā)育、新構(gòu)造運動強烈、

15、地震活動頻繁的地區(qū)。巖石性質(zhì)軟弱或軟硬相間成層，易于遭受風化剝削。這些因素導致巖層破碎，為泥石流的發(fā)育提供了豐富的固體碎屑物質(zhì)來源。(3)水源條件(Water conditions)水既是泥石流的重要組成部分，又是泥石流的激發(fā)條件和搬運介質(zhì)(動力來源)，泥石流的水源，有暴雨、水雪融水和水庫潰決水體等形式。我國泥石流的水源主要是暴雨、長時間的連續(xù)降雨等。(4)人為因素(Human factors)濫伐山林造成地表水土流失，采礦、采石、修路棄渣堆石，豐富的碎屑物質(zhì)來源促使泥石流爆發(fā)頻率急劇增加。1.2.3.4泥石流的防治(Debris flow prevention)（1）水土保持措施：平整山坡、植樹造林、修建谷坊、坡面排水等；泥石流形成區(qū)（2）攔擋措施：各種攔擋壩與壩群；泥石流流通區(qū)（3）排導措施：排洪道、導流堤、停淤場。泥石流堆積區(qū) 泥石流泥石流 泥石流參考文獻1孫家齊，陳新民，2007，工程