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一、前言:
滑坡广泛分布于世界各地,并对各国的经济建设造成了不同程度的危害。加拿大、美国、智利和巴西是美洲地区滑坡分布较多的国家:美国每年由滑坡灾害造成的经济损失可达数亿美元;加拿大境内的十二条铁路线上,每年针对滑坡的防治经费就已超过500万美元;早期的巴拿马运河两岸的滑坡也是世界闻名。1893年在印度的Garhwal曾发生过人类历史上一次罕见的滑坡。当时,滑下的土体形成一个长约3km,宽约l.5km,高约295m的天然坝,且在一年后,放出大约100万m3的水,冲毁下游城市和村庄。
我国是一个自然灾害较多的国家,在众多的自然灾害中,滑坡占有一定的比重。早在2000多年前我国史书上就有“山崩堵江”、“地移掩村”的记载。在历次大地震和洪水暴雨的灾害记述中,也都可以发现滑坡灾害的事例。建国以来,随着经济建设的迅速发展、大规模工程的不断扩建,各种滑坡事故愈来愈多,给国民经济建设事业带来严重的影响。我国有新老滑坡约30万处,其中灾害性滑坡约1.5万处,受到滑坡灾害威胁和可能受到滑坡威胁的地区约占全国陆地面积的24%,每年因各种滑坡造成的经济损失高达100亿元以上。特别是今年的甘肃舟曲"8?7"特大泥石流灾害给国家和人民带来巨大损失。
在我国,滑坡类型相对齐全,按滑动面与岩体结构面之间的关系可划分为:(1)顺层滑坡、(2)切层滑坡;按滑坡体厚度可划分为:(1)浅层滑坡(厚度仅数米)、(2)中层滑坡(厚度为数米到20米左右)、(3)深层滑坡(厚度在20米以上);按坡体组成成分可划分为:(1)岩质滑坡、(2)土质滑坡;按滑坡成因又可划分为:(1)自然滑坡、(2)露采滑坡、(3)路堑滑坡、(4)库岸滑坡。尤其是随着我国近几年来水利水电建设的迅速发展,水库库岸滑坡频繁发生并酿成多次严重灾害。
要对滑坡稳定性进行分析,首先要明确滑坡稳定性破坏机理和滑坡稳定性评价因素。合理确定这些评价因素的主次,是滑坡稳定性机理分析的关键。滑坡稳定性评价因素是通过分析各因素对滑坡稳定性破坏的敏感程度综合确定的。它们主要包括:
1)内因方面(地质因素)
①岩性因素;
②构造因素;
③水文地质因素;
④地震因素等。
2)外因方面(诱发因素)
①降雨、库水等引起的地下水流作用;
②人类活动(包括农业及工程活动)。
二、地质因素分析
是各种地质因素对滑坡稳定性影响程度的分析,主要以前人总结的大量数据和专家们提供的经验知识为基础,具有一定的合理性和科学性,可以得到切合实际的评价结论。
1)岩性因素
滑坡一般发生在易于发生亲水软化的土层中和一些软质岩层中。当坚硬岩层或岩体内存在有利于滑动的软弱面时,就会在适当的条件下形成滑坡。容易形成滑坡的软质岩层有页岩、泥岩、泥灰岩等遇水易软化的岩层。此外,千枚岩、片岩等在一定的条件下也容易形成滑坡。
2)构造因素
埋藏于土体或岩体中的倾向与斜坡一致的层面、夹层、基岩顶面、古剥蚀面、不整合面、层间错动面、断层面、裂隙面、片理面等一般都是抗剪强度较低的软弱面。当斜坡受力情况突然变化时,这些软弱面都可能成为滑坡的滑动面。
3)地震因素
由于地震能够产生地震加速度,使斜坡土体(或岩体)承受巨大的惯性力,并促使地下水位发生强烈变化,导致斜坡发生大规模滑动。
三、诱发因素分析
大自然的风化作用、降雨、人为的不合理切坡、坡顶加载、地表水流冲刷坡脚以及地震的影响,都会促使斜坡土石向下滑动,并激发斜坡发生滑动现象。其中,水对斜坡土石的作用,是形成滑坡的重要条件。地下水、地表水都可以改变斜坡的外形。当水渗入滑坡体后,不但可以增大滑坡的下滑力,而且将迅速改变滑动带土石的性质,降低其抗剪强度,起到“润滑剂”的作用。
四、库岸滑坡概述及水的作用机理
滑坡的诱发因素很多,但水库诱发的滑坡尤为普遍,主要包括蓄水初期水位上升引起的滑坡和水位骤降引起的滑坡。
总结库岸滑坡的破坏方式主要有以下三种:一是大量松散岩土体滑入库中,将造成水库的有效库容减小,减低水库效益;二是大型滑坡体高速滑入库中,掀起巨大的涌浪,危害大坝等水工建筑或者危及周围居民的安全;三是在峡谷地区,体积巨大的崩塌岩土体滑入江河中,容易形成堵江坝,继而造成新的淹没危害或次生洪水,对下游建筑设施及人民生命财产构成较大威胁。
水库库岸滑坡之所以发生的频率如此之高,产生的危害如此之大,都是因为水的渗透作用对滑坡产生了重要影响,即库水会对库岸滑坡产生浮力减重和动水压力作用、浸泡软化作用、流水作用以及浪蚀等作用,这些作用都会在一定程度上降低滑坡体的稳定性。
1)浮力减重和动水压力作用
库水位上升时,滑动面上的有效应力减小,水的浮力作用也使滑体抗剪阻力降低,但水面以上岩土体的荷重没有发生变化,从而降低整个滑坡体的稳定性并引起滑坡。另外,库水位急剧下降时,滑坡体内的超孔隙水压力会使滑坡失去稳定性。据统计,渗透系数为10-3-10-4cm/s的滑坡,是最容易产生超孔隙水压力的,常常引起库岸滑坡的大面积移动。
2)浸泡软化作用
库区特殊的地质条件允许泥岩以及系古、中生代软质泥岩的大量存在。这类岩体的抗风化能力弱,耐水性差,如果长期在水的作用下,可泥化成土,强度大大降低。库区出露泥岩易改造性,更为库水的浸泡软化作用提供了有利条件,加速坡体的失稳。
3)流水作用
受库水长期浸泡的滑坡体,在水位下降时,会产生流水冲刷的现象,继而引起坡面变形或发生滑坡。
4)浪蚀作用
对于一般库区的边岸来说,风浪击碎边岸并不是主要问题,只在航运繁忙地段对滑坡产生一定的影响。
五、结束语
由此看来,水库蓄水、水位降落所引起的渗流场变化对库岸滑坡的稳定具有重要影响。对于滑坡稳定性评价,必须先对滑坡体内渗流场的变化进行充分的了解,在此基础上,才能正确分析滑坡的稳定状况,为其稳定性评价和工程治理提供坚实的基础。目前,研究库水位升降对滑坡稳定性的影响还不够深入,往往只将地下水的力学作用概化为静水压力,忽视了渗透压力的作用,从而使评价结果与实际情况有较大的出入。所以在渗流作用下分析滑坡的稳定性具有显著的工程实践意义。
滑坡广泛分布于世界各地,并对各国的经济建设造成了不同程度的危害。加拿大、美国、智利和巴西是美洲地区滑坡分布较多的国家:美国每年由滑坡灾害造成的经济损失可达数亿美元;加拿大境内的十二条铁路线上,每年针对滑坡的防治经费就已超过500万美元;早期的巴拿马运河两岸的滑坡也是世界闻名。1893年在印度的Garhwal曾发生过人类历史上一次罕见的滑坡。当时,滑下的土体形成一个长约3km,宽约l.5km,高约295m的天然坝,且在一年后,放出大约100万m3的水,冲毁下游城市和村庄。
我国是一个自然灾害较多的国家,在众多的自然灾害中,滑坡占有一定的比重。早在2000多年前我国史书上就有“山崩堵江”、“地移掩村”的记载。在历次大地震和洪水暴雨的灾害记述中,也都可以发现滑坡灾害的事例。建国以来,随着经济建设的迅速发展、大规模工程的不断扩建,各种滑坡事故愈来愈多,给国民经济建设事业带来严重的影响。我国有新老滑坡约30万处,其中灾害性滑坡约1.5万处,受到滑坡灾害威胁和可能受到滑坡威胁的地区约占全国陆地面积的24%,每年因各种滑坡造成的经济损失高达100亿元以上。特别是今年的甘肃舟曲"8?7"特大泥石流灾害给国家和人民带来巨大损失。
在我国,滑坡类型相对齐全,按滑动面与岩体结构面之间的关系可划分为:(1)顺层滑坡、(2)切层滑坡;按滑坡体厚度可划分为:(1)浅层滑坡(厚度仅数米)、(2)中层滑坡(厚度为数米到20米左右)、(3)深层滑坡(厚度在20米以上);按坡体组成成分可划分为:(1)岩质滑坡、(2)土质滑坡;按滑坡成因又可划分为:(1)自然滑坡、(2)露采滑坡、(3)路堑滑坡、(4)库岸滑坡。尤其是随着我国近几年来水利水电建设的迅速发展,水库库岸滑坡频繁发生并酿成多次严重灾害。
要对滑坡稳定性进行分析,首先要明确滑坡稳定性破坏机理和滑坡稳定性评价因素。合理确定这些评价因素的主次,是滑坡稳定性机理分析的关键。滑坡稳定性评价因素是通过分析各因素对滑坡稳定性破坏的敏感程度综合确定的。它们主要包括:
1)内因方面(地质因素)
①岩性因素;
②构造因素;
③水文地质因素;
④地震因素等。
2)外因方面(诱发因素)
①降雨、库水等引起的地下水流作用;
②人类活动(包括农业及工程活动)。
二、地质因素分析
是各种地质因素对滑坡稳定性影响程度的分析,主要以前人总结的大量数据和专家们提供的经验知识为基础,具有一定的合理性和科学性,可以得到切合实际的评价结论。
1)岩性因素
滑坡一般发生在易于发生亲水软化的土层中和一些软质岩层中。当坚硬岩层或岩体内存在有利于滑动的软弱面时,就会在适当的条件下形成滑坡。容易形成滑坡的软质岩层有页岩、泥岩、泥灰岩等遇水易软化的岩层。此外,千枚岩、片岩等在一定的条件下也容易形成滑坡。
2)构造因素
埋藏于土体或岩体中的倾向与斜坡一致的层面、夹层、基岩顶面、古剥蚀面、不整合面、层间错动面、断层面、裂隙面、片理面等一般都是抗剪强度较低的软弱面。当斜坡受力情况突然变化时,这些软弱面都可能成为滑坡的滑动面。
3)地震因素
由于地震能够产生地震加速度,使斜坡土体(或岩体)承受巨大的惯性力,并促使地下水位发生强烈变化,导致斜坡发生大规模滑动。
三、诱发因素分析
大自然的风化作用、降雨、人为的不合理切坡、坡顶加载、地表水流冲刷坡脚以及地震的影响,都会促使斜坡土石向下滑动,并激发斜坡发生滑动现象。其中,水对斜坡土石的作用,是形成滑坡的重要条件。地下水、地表水都可以改变斜坡的外形。当水渗入滑坡体后,不但可以增大滑坡的下滑力,而且将迅速改变滑动带土石的性质,降低其抗剪强度,起到“润滑剂”的作用。
四、库岸滑坡概述及水的作用机理
滑坡的诱发因素很多,但水库诱发的滑坡尤为普遍,主要包括蓄水初期水位上升引起的滑坡和水位骤降引起的滑坡。
总结库岸滑坡的破坏方式主要有以下三种:一是大量松散岩土体滑入库中,将造成水库的有效库容减小,减低水库效益;二是大型滑坡体高速滑入库中,掀起巨大的涌浪,危害大坝等水工建筑或者危及周围居民的安全;三是在峡谷地区,体积巨大的崩塌岩土体滑入江河中,容易形成堵江坝,继而造成新的淹没危害或次生洪水,对下游建筑设施及人民生命财产构成较大威胁。
水库库岸滑坡之所以发生的频率如此之高,产生的危害如此之大,都是因为水的渗透作用对滑坡产生了重要影响,即库水会对库岸滑坡产生浮力减重和动水压力作用、浸泡软化作用、流水作用以及浪蚀等作用,这些作用都会在一定程度上降低滑坡体的稳定性。
1)浮力减重和动水压力作用
库水位上升时,滑动面上的有效应力减小,水的浮力作用也使滑体抗剪阻力降低,但水面以上岩土体的荷重没有发生变化,从而降低整个滑坡体的稳定性并引起滑坡。另外,库水位急剧下降时,滑坡体内的超孔隙水压力会使滑坡失去稳定性。据统计,渗透系数为10-3-10-4cm/s的滑坡,是最容易产生超孔隙水压力的,常常引起库岸滑坡的大面积移动。
2)浸泡软化作用
库区特殊的地质条件允许泥岩以及系古、中生代软质泥岩的大量存在。这类岩体的抗风化能力弱,耐水性差,如果长期在水的作用下,可泥化成土,强度大大降低。库区出露泥岩易改造性,更为库水的浸泡软化作用提供了有利条件,加速坡体的失稳。
3)流水作用
受库水长期浸泡的滑坡体,在水位下降时,会产生流水冲刷的现象,继而引起坡面变形或发生滑坡。
4)浪蚀作用
对于一般库区的边岸来说,风浪击碎边岸并不是主要问题,只在航运繁忙地段对滑坡产生一定的影响。
五、结束语
由此看来,水库蓄水、水位降落所引起的渗流场变化对库岸滑坡的稳定具有重要影响。对于滑坡稳定性评价,必须先对滑坡体内渗流场的变化进行充分的了解,在此基础上,才能正确分析滑坡的稳定状况,为其稳定性评价和工程治理提供坚实的基础。目前,研究库水位升降对滑坡稳定性的影响还不够深入,往往只将地下水的力学作用概化为静水压力,忽视了渗透压力的作用,从而使评价结果与实际情况有较大的出入。所以在渗流作用下分析滑坡的稳定性具有显著的工程实践意义。