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(dòng)、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(dòng)的自然現(xiàn)象,它經(jīng)常會(huì)破壞地面工程、環(huán)境和造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)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(duì)性的安全防護(hù)措施。
關(guān)鍵詞:滑坡; 地震; 地質(zhì)構(gòu)造; 時(shí)空分布
0 引言
中國(guó)是滑坡地質(zhì)災(zāi)害十分嚴(yán)重的國(guó)家。據(jù)初步調(diào)查,全國(guó)大約有中型以上災(zāi)害點(diǎn)3萬(wàn)處,小型災(zāi)害點(diǎn)多達(dá)數(shù)十萬(wàn)甚至100多萬(wàn)處。1949一2009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(guó)32個(gè)省(市、自治區(qū))中.除上海等個(gè)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(bào)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“9•8”特別重大尾礦庫(kù)潰壩事故,已確認(rèn)262人遇難,……,所有這些,都無(wú)不表明,研究滑坡形成機(jī)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(jī)理
1.1基本條件
產(chǎn)生滑坡的基本條件是斜坡體前有滑動(dòng)空間,兩側(cè)有切割面。例如中國(guó)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(shì)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(dòng)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(lái)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(qiáng)度低,容易產(chǎn)生變形面下滑;堅(jiān)硬巖石中由于巖石的抗剪強(qiáng)度較大,能夠經(jīng)受較大的剪切力而不變形滑動(dòng)。但是如果巖體中存在著滑動(dòng)面,特別是在暴雨之后,由于水在滑動(dòng)面上的浸泡,使其抗剪強(qiáng)度大幅度下降而易滑動(dòng)。
降雨對(duì)滑坡的影響很大。降雨對(duì)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,從而增加了滑體的重量,降低土石層的抗剪強(qiáng)度,導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、無(wú)雨不滑”的特點(diǎn)。
地震對(duì)滑坡的影響很大。究其原因,首先是地震的強(qiáng)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(duì)斜坡穩(wěn)定是很不利的。另外,一次強(qiáng)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(dòng)沖擊下,斜坡土石體就更容易發(fā)生變形,最后就會(huì)發(fā)展成滑坡。
1.2滑坡形成主要條件
一是地質(zhì)條件與地貌條件;二是內(nèi)外營(yíng)力(動(dòng)力)和人為作用的影響。第一個(gè)條件與以下幾個(gè)方面有關(guān):
(1)巖土類(lèi)型:巖土體是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。一般說(shuō),各類(lèi)巖、土都有可能構(gòu)成滑坡體,其中結(jié)構(gòu)松散,抗剪強(qiáng)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(yè)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(shí),才有可能向下滑動(dòng)的條件。同時(shí)、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(shí),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(kù))、海、溝的斜坡,前緣開(kāi)闊的山坡、鐵路、公路和工程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(dòng),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(qiáng)度,產(chǎn)生動(dòng)水壓力和孔隙水壓力,潛蝕巖、土,增大巖、土容重,對(duì)透水巖層產(chǎn)生浮托力等。尤其是對(duì)滑面(帶)的軟化作用和降低強(qiáng)度的作用最突出。
就第二個(gè)條件而言,在現(xiàn)今地殼運(yùn)動(dòng)的地區(qū)和人類(lèi)工程活動(dòng)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(duì)斜坡坡腳的不斷沖刷;不合理的人類(lèi)工程活動(dòng),如開(kāi)挖坡腳、坡體上部堆載、爆破、水庫(kù)蓄(泄)水、礦山開(kāi)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(dòng)強(qiáng)度的主要因素
1.1.1 滑坡自然因素
滑坡的活動(dòng)強(qiáng)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(dòng)速度越快、移動(dòng)距離越遠(yuǎn),則滑坡的活動(dòng)強(qiáng)度也就越高,危害程度也就越大。具體講來(lái),影響滑坡活動(dòng)強(qiáng)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(kāi)闊程度,對(duì)滑移距離的大小有很大影響。地形越開(kāi)闊,則滑移距離越大。闊程度,對(duì)滑移距離的大小有很大影響。地形越開(kāi)闊,則滑移距離越大。
(2)巖性:組成滑坡體的巖、土的力學(xué)強(qiáng)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(qiáng)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(dòng)的外界因素越強(qiáng),滑坡的活動(dòng)強(qiáng)度則越大。如強(qiáng)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(lèi)活動(dòng)都會(huì)誘發(fā)滑坡。例如:
(1)開(kāi)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(guó)西南、西北的一些鐵路、公路、因修建時(shí)大力爆破、強(qiáng)行開(kāi)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(yùn)營(yíng)帶來(lái)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(kù)的水位上下急劇變動(dòng),加大了坡體的動(dòng)水壓力,也可使斜坡和岸坡誘發(fā)滑坡發(fā)生。支撐不了過(guò)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(kāi)礦的爆破作用,可使斜坡的巖、土體受振動(dòng)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(lèi)作用與不利的自然作用互相結(jié)合,則就更容易促進(jìn)滑坡的發(fā)生。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類(lèi)越來(lái)越多的工程活動(dòng)破壞了自然坡體,因而近年來(lái)滑坡的發(fā)生越來(lái)越頻繁,并有愈演愈烈的趨勢(shì)。應(yīng)加以重視。
1.4 影響滑坡活動(dòng)的時(shí)空分布規(guī)律
1.4.1 影響滑坡時(shí)間規(guī)律
滑坡的活動(dòng)時(shí)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(lèi)活動(dòng)等。大致有如下規(guī)律:
(1)同時(shí)性:有些滑坡受誘發(fā)因素的作用后,立即活動(dòng)。如強(qiáng)烈地震、暴雨、海嘯、風(fēng)暴潮等發(fā)生時(shí)和不合理的人類(lèi)活動(dòng),如開(kāi)挖、爆破等,都會(huì)有大量的滑坡出現(xiàn)。
(2)滯后性:有些滑坡發(fā)生時(shí)間稍晚于誘發(fā)作用因素的時(shí)間。如降雨、融雪、海嘯、風(fēng)暴潮及人類(lèi)活動(dòng)之后。這種滯后性規(guī)律在降雨誘發(fā)型滑坡中表現(xiàn)最為明顯,該類(lèi)滑坡多發(fā)生在暴雨、大雨和長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)降雨之后,滯后時(shí)間的長(zhǎng)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(shí)間越短。此外,人工開(kāi)挖坡腳之后,堆載及水庫(kù)蓄、泄水之后發(fā)生的滑坡也屬于這類(lèi)。由人為活動(dòng)因素誘發(fā)的滑坡的滯后時(shí)間的長(zhǎng)短與人類(lèi)活動(dòng)的強(qiáng)度大小及滑坡的原先穩(wěn)定程度有關(guān)。人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度越大、滑坡體的穩(wěn)定程度越低,則滯后時(shí)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(kù))、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(yè)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(qiáng)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(guó)從太行山到秦嶺、經(jīng)鄂西、四川、云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(gè)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(duì)邊坡的危害尤其重要,其目的是:降低孔隙水壓力和動(dòng)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。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(duì)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(qiáng)度
通過(guò)一定的工程技術(shù)措施,改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度,提高其抗滑力,減小滑動(dòng)力。常用的措施有:1,削坡減載;用降低坡高或放緩坡角來(lái)改善邊坡的穩(wěn)定性。削坡設(shè)計(jì)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(jì)、最有效的措施,要在施工前作經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。2,邊坡人工加固;常用的方法有:1,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(qiáng)邊坡巖體或土體的強(qiáng)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(shí)的躲避措施
當(dāng)遇滑坡發(fā)生時(shí),至少應(yīng)當(dāng)做到如下幾點(diǎn):
(1)當(dāng)處在滑坡體上時(shí),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(dòng)迅速,都有可能逃離危險(xiǎn)區(qū)段。跑離時(shí),向兩側(cè)跑為最佳方向。在向下滑動(dòng)的山坡中,向上或向下跑都是很危險(xiǎn)的。當(dāng)遇無(wú)法跑離的高速滑坡時(shí),更不能慌亂,在一定條件下,如滑坡呈整體滑動(dòng)時(shí),原地不動(dòng),或抱住大樹(shù)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(shí),緊抱住滑坡體上的一棵大樹(shù)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(dòng)時(shí),應(yīng)立即報(bào)告鄰近的村、鄉(xiāng)、縣等有關(guān)政府或單位。如群測(cè)群防站或縣、市、地區(qū)及省政府,均設(shè)有“國(guó)土資源局”。該機(jī)構(gòu)應(yīng)責(zé)無(wú)旁貸地?fù)?dān)當(dāng)此項(xiàng)責(zé)任。并立即組織有關(guān)政府、單位、部隊(duì)、專(zhuān)家及當(dāng)?shù)厝罕妳⒓訐岆U(xiǎn)救災(zāi)活動(dòng)。
(3)政府部門(mén)應(yīng)立即實(shí)施應(yīng)急措施(或計(jì)劃),迅速組織群眾撤離危險(xiǎn)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)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(kù)、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(dòng)特點(diǎn),盡可能確定其再次活動(dòng)的可能性和時(shí)間。如果必要的話(需經(jīng)有關(guān)專(zhuān)家或科技人員論證),應(yīng)迅速設(shè)立觀測(cè)點(diǎn)(站)或觀測(cè)網(wǎng),密切注視其變化動(dòng)態(tài),“亡羊補(bǔ)牢,猶未為晚”。
2.4防治滑坡的主要工程措施
我國(guó)防治滑坡的工程措施很多,歸納起來(lái)可分為三類(lèi):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(dòng)帶的土石性質(zhì)。其主要工程措施簡(jiǎn)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,而且應(yīng)是首先采取并長(zhǎng)期運(yùn)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(duì)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(kù)水對(duì)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?ldquo;丁壩”;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(méi)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(dòng)的滑坡或滑坡床陡,滑動(dòng)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(lèi)有:抗滑片石垛、抗滑樁、抗滑擋墻等。
C.改善滑動(dòng)帶的土石性質(zhì):一般采用焙燒法、爆破灌漿法等物理化學(xué)方法對(duì)滑坡進(jìn)行整治。
由于滑坡成因復(fù)雜,影響因素多,因此需要上述幾種方法同時(shí)使用綜合治理,方能達(dá)到目的。
3 結(jié)論
1、降雨、地震對(duì)滑坡的影響很大,當(dāng)有大暴雨或是地震時(shí),要加強(qiáng)觀測(cè)滑坡,及時(shí)做好安全防護(hù)措施。
2、滑坡有同時(shí)性和滯后性的特征,有些滑坡受誘發(fā)因素的作用后,立即活動(dòng),有些滑坡發(fā)生時(shí)間稍晚于誘發(fā)作用因素的時(shí)間。
3、消除和減輕地表水和地下水的危害和改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度都可以降低滑坡頻率的發(fā)生。
參考文獻(xiàn)
[1]張以誠(chéng),鐘立勛,1987,滑坡與泥石流,地質(zhì)出版社。
[2]林年豐,1990,環(huán)境水文地質(zhì)學(xué),地質(zhì)出版社。
[3] 中國(guó)科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,1991,中國(guó)滑坡分布,成都地圖出版社。
[4] 地質(zhì)礦產(chǎn)部等,1991,中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治,地質(zhì)出版社。
[5] 呂景勝、高慶華,1992,災(zāi)害管理,地震出版社。
[6] 漲至潔,韓寶平等,1994,水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ),中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社。