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摘 要:滑坡是常见的地质灾害的一种,严重影响周边居民的生命财产安全。本文从滑坡影响区的工程地质环境调查入手,以滑坡发育特征作为理论出发点,分析影响滑坡孕育发生的各种因素,探讨滑坡形成过程,找出影响滑坡的主控因素,并且从各个方面分析滑坡的成因,最后研究出滑坡形成演化机理,并得出相应的结论以及对滑坡的防治建议。
关键词:滑坡,成因分析,雨水浸润,演化机理,研究,防治建议
中图分类号:P642.22:文献标识码:A:文章编号:1673-9671-(2012)022-0191-01
随着重庆市工业化进程的加快,人类工程活动越来越频繁,破坏了地表斜坡的稳定状态,滑坡等地质灾害成为一个突出问题,尤其在5.12汶川特大地震发生后,由于受到强震的影响,发生了一系列重大地质灾害,加上近几年的气候异常,降雨不均匀等不利因素,使得滑坡灾害频频发生,在其中不乏一些规模巨大,类型复杂的致灾体。面对这样一个结构典型,规模巨大,破坏性强的大滑坡,选取其中有代表性的灾害体并进行详细地质环境调查,分析滑坡体的结构面和岩体结构类型,归纳总结滑坡变形的主控因素,岩体结构可能变形模式,根据已有的变形特征和室内数值模拟试验,结合今后有可能发生的降雨,人类工程活动等不利因素,最终确定滑坡的可能变形破坏模式和影响范围,对此类滑坡的成因分析及其演化机理研究就变得非常重要。
1滑坡区地质环境背景
研究区属亚热带湿润季风气候区,气候温和、四季分明,降水充沛、雨热同季,具冬暖春早、夏热秋凉的特点,多年平均气温17.7℃,极端最高气温40.8℃,极端最低气温-3.8℃;无霜期长,多年平均为
335 d;多年平均降雨量为980.5 mm,最大降水量1 413.9 mm(1965年),最低降水量650.8 mm(1966年),主要集中在5~10月,且多呈大雨或暴雨。根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001图A1和《建筑抗震设计规范》GB50011-2001可知:勘查区抗震设防烈度小于6度,地震缓慢度小于0.05 g,滑坡治理设计中不考虑地震力的影响。
2研究区滑坡的基本发育特征
研究区滑坡的滑面沿坡体内基伏界面成线形发展,为崩坡积物为主的堆积层滑坡。滑带土主要物质为粉质粘土和碎石状砂岩,高含水量、高饱和度、大孔隙比、高压缩性、物理力学强度低。滑床上部和下部为弱风化页岩,中部为弱风化砂岩,坚硬、质脆,节理裂隙不发育。滑体中,碎石土下为弱风化砂岩,上部为粉质粘土,岩芯多成土状、碎块状,遇水易软化,其物理力学性质与土体类似,承载力低、压缩性强、含水率高。
3滑坡成因分析
从滑坡所处的地质环境条件、工程岩组特征、诱发因素等方面分析,影响研究区滑坡形成的主要因素有:地形地貌条件、滑坡岩土结构特征、降雨条件、地震等。
1)地形地貌:研究区滑坡整体坡体后缘较陡峭,前缘陡坎强烈切割坡体,为滑坡的形成和滑动提供了良好的临空和切割条件。
2)滑坡岩土结构特征:滑坡体主要物质为碎石土,骨架颗粒含量超过70%,含有大量孔隙,增强了地下水与大气降雨等的水力联系。滑带土为弱风化砂岩遇水后力学强度大量损失、易于发生滑动和蠕变。
3)降雨因素:滑坡区降雨丰富,时间相对集中。降雨影响滑坡的形成过程,一方面表现在:雨水直接补给坡体,增加坡体的自重,加速坡体的蠕变和滑动,但坡体内碎石土的高空隙率,增重作用有限;另一方面,降雨轉化为地下水后,软化滑带土使其抗剪强度参数降低,促进滑坡的形成。
4滑坡演化机理研究
研究区滑坡在形成过程中受多种因素单独或相互作用的影响,尤其是降雨对土体抗剪强度、土体重度的影响,以及降雨形成的水压力,从不同方面共同促进滑坡的形成演化。
研究区滑坡在受到各种因素影响下,开始出现拉裂缝,在拉裂缝形成后,降雨沿拉裂面渗入坡内,地下水位升高,削弱潜在滑面的抗剪强度,同时拉裂缝内高水位产生的巨大静水压力,增加坡体的下滑力,使坡体的剪切变形速率提高,促进滑坡的形成演化。近年来,泉水动态稳定,坡体内部受泉水浸润,使蠕变带扩展到坡体内部,滑坡有发生次级滑动的可能。降雨使坡体内潜水大量增加,产生高孔隙水压力,高孔隙水压力在全风化玄武岩中不能及时消散,当坡体内主要蠕变带剪切蠕变加大时,空隙水受到压迫而产生超孔隙水压力,在坡体的薄弱地带形成泉水。泉水的出现是既促进滑坡的形成又抑制蠕变带的变形,后缘拉裂后,泉水与坡体相互作用,一方面泉水大量冲蚀和淘蚀着坡体物质,破坏坡体的原始结构和渗流条件,进一步加速滑坡的变形;一方面泉水疏干地下水,阻断部分地下水补给前部坡体,减缓其剪切蠕变的速率。随着蠕滑的进展,坡面下沉,拉裂面向深处扩展,造成潜在剪切面上剪应力集中,被破坏的坡体有利于泉水的排泄,冲蚀和侵蚀作用更加强烈,更有利于滑坡的形成和发展,直至滑坡破坏。
根据滑坡工程地质条件和变形破坏特征综合分析,研究区滑坡的形成演化过程为:在研究区滑坡区内地下水位线以下,弱风化砂岩长期受到地下水的浸润,导致含水量增加、强度也有所降低,在上部坡体自重应力作用下向坡前临空方向剪切蠕变,剪切蠕变长期积累,在坡体后缘产生拉应力,拉应力使滑坡体不断与母体脱离并产生拉裂缝,促进了最大剪应力带的剪切变形,一旦剪切面上的剪应力超过其抗剪强度,将形成滑坡。
5结束语
研究区滑坡作为一中型堆积层滑坡,决定滑坡稳定性的最主要因素是坡体上粉质粘土和砂岩的岩土结构,以及降雨的浸润作用,降雨直接增加坡体自重、降低滑带土的抗剪强度,破坏了坡体的内部结构,促进滑坡的形成。由于滑坡演化机理属于蠕滑—拉裂型堆积层滑坡,经过分析可能发生次级滑动,因此必须尽快开展滑坡区地质灾害永久性的治理工作,同时由于其地质条件的复杂性,不宜继续在后缘加载,如修建新的建构筑物等,必须进行专门的论证。因此防治方案宜采用地面排水工程和灌注桩工程的治理措施,只有这样,才能对滑坡进行综合治理,并为今后滑坡影响区创造良好条件,保证居民的生命财产安全,有利于社会的和谐稳定。
参考文献
[1]张倬元等.工程地质分析原理[M].北京:地质出版社,2009.
[2]黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J].岩石力学与工程学报,2007,3:433-452.
[3]张永生.王家湾滑坡成因分析及稳定性评价[J].西部探矿工程,2010,7:107-111.
[4]杨德栋.滑坡灾害根源浅析.青年论坛,22-24.
[5]钟萌乾.滑坡与降雨关系及其预报[J].中国地质灾害与防治学报,1998,12:81-86.
[6]刘轶等.浅层基岩顺层滑坡的形成机制和变形破坏特征[J].地下空间与工程学报2008,12:1052-1055.
关键词:滑坡,成因分析,雨水浸润,演化机理,研究,防治建议
中图分类号:P642.22:文献标识码:A:文章编号:1673-9671-(2012)022-0191-01
随着重庆市工业化进程的加快,人类工程活动越来越频繁,破坏了地表斜坡的稳定状态,滑坡等地质灾害成为一个突出问题,尤其在5.12汶川特大地震发生后,由于受到强震的影响,发生了一系列重大地质灾害,加上近几年的气候异常,降雨不均匀等不利因素,使得滑坡灾害频频发生,在其中不乏一些规模巨大,类型复杂的致灾体。面对这样一个结构典型,规模巨大,破坏性强的大滑坡,选取其中有代表性的灾害体并进行详细地质环境调查,分析滑坡体的结构面和岩体结构类型,归纳总结滑坡变形的主控因素,岩体结构可能变形模式,根据已有的变形特征和室内数值模拟试验,结合今后有可能发生的降雨,人类工程活动等不利因素,最终确定滑坡的可能变形破坏模式和影响范围,对此类滑坡的成因分析及其演化机理研究就变得非常重要。
1滑坡区地质环境背景
研究区属亚热带湿润季风气候区,气候温和、四季分明,降水充沛、雨热同季,具冬暖春早、夏热秋凉的特点,多年平均气温17.7℃,极端最高气温40.8℃,极端最低气温-3.8℃;无霜期长,多年平均为
335 d;多年平均降雨量为980.5 mm,最大降水量1 413.9 mm(1965年),最低降水量650.8 mm(1966年),主要集中在5~10月,且多呈大雨或暴雨。根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001图A1和《建筑抗震设计规范》GB50011-2001可知:勘查区抗震设防烈度小于6度,地震缓慢度小于0.05 g,滑坡治理设计中不考虑地震力的影响。
2研究区滑坡的基本发育特征
研究区滑坡的滑面沿坡体内基伏界面成线形发展,为崩坡积物为主的堆积层滑坡。滑带土主要物质为粉质粘土和碎石状砂岩,高含水量、高饱和度、大孔隙比、高压缩性、物理力学强度低。滑床上部和下部为弱风化页岩,中部为弱风化砂岩,坚硬、质脆,节理裂隙不发育。滑体中,碎石土下为弱风化砂岩,上部为粉质粘土,岩芯多成土状、碎块状,遇水易软化,其物理力学性质与土体类似,承载力低、压缩性强、含水率高。
3滑坡成因分析
从滑坡所处的地质环境条件、工程岩组特征、诱发因素等方面分析,影响研究区滑坡形成的主要因素有:地形地貌条件、滑坡岩土结构特征、降雨条件、地震等。
1)地形地貌:研究区滑坡整体坡体后缘较陡峭,前缘陡坎强烈切割坡体,为滑坡的形成和滑动提供了良好的临空和切割条件。
2)滑坡岩土结构特征:滑坡体主要物质为碎石土,骨架颗粒含量超过70%,含有大量孔隙,增强了地下水与大气降雨等的水力联系。滑带土为弱风化砂岩遇水后力学强度大量损失、易于发生滑动和蠕变。
3)降雨因素:滑坡区降雨丰富,时间相对集中。降雨影响滑坡的形成过程,一方面表现在:雨水直接补给坡体,增加坡体的自重,加速坡体的蠕变和滑动,但坡体内碎石土的高空隙率,增重作用有限;另一方面,降雨轉化为地下水后,软化滑带土使其抗剪强度参数降低,促进滑坡的形成。
4滑坡演化机理研究
研究区滑坡在形成过程中受多种因素单独或相互作用的影响,尤其是降雨对土体抗剪强度、土体重度的影响,以及降雨形成的水压力,从不同方面共同促进滑坡的形成演化。
研究区滑坡在受到各种因素影响下,开始出现拉裂缝,在拉裂缝形成后,降雨沿拉裂面渗入坡内,地下水位升高,削弱潜在滑面的抗剪强度,同时拉裂缝内高水位产生的巨大静水压力,增加坡体的下滑力,使坡体的剪切变形速率提高,促进滑坡的形成演化。近年来,泉水动态稳定,坡体内部受泉水浸润,使蠕变带扩展到坡体内部,滑坡有发生次级滑动的可能。降雨使坡体内潜水大量增加,产生高孔隙水压力,高孔隙水压力在全风化玄武岩中不能及时消散,当坡体内主要蠕变带剪切蠕变加大时,空隙水受到压迫而产生超孔隙水压力,在坡体的薄弱地带形成泉水。泉水的出现是既促进滑坡的形成又抑制蠕变带的变形,后缘拉裂后,泉水与坡体相互作用,一方面泉水大量冲蚀和淘蚀着坡体物质,破坏坡体的原始结构和渗流条件,进一步加速滑坡的变形;一方面泉水疏干地下水,阻断部分地下水补给前部坡体,减缓其剪切蠕变的速率。随着蠕滑的进展,坡面下沉,拉裂面向深处扩展,造成潜在剪切面上剪应力集中,被破坏的坡体有利于泉水的排泄,冲蚀和侵蚀作用更加强烈,更有利于滑坡的形成和发展,直至滑坡破坏。
根据滑坡工程地质条件和变形破坏特征综合分析,研究区滑坡的形成演化过程为:在研究区滑坡区内地下水位线以下,弱风化砂岩长期受到地下水的浸润,导致含水量增加、强度也有所降低,在上部坡体自重应力作用下向坡前临空方向剪切蠕变,剪切蠕变长期积累,在坡体后缘产生拉应力,拉应力使滑坡体不断与母体脱离并产生拉裂缝,促进了最大剪应力带的剪切变形,一旦剪切面上的剪应力超过其抗剪强度,将形成滑坡。
5结束语
研究区滑坡作为一中型堆积层滑坡,决定滑坡稳定性的最主要因素是坡体上粉质粘土和砂岩的岩土结构,以及降雨的浸润作用,降雨直接增加坡体自重、降低滑带土的抗剪强度,破坏了坡体的内部结构,促进滑坡的形成。由于滑坡演化机理属于蠕滑—拉裂型堆积层滑坡,经过分析可能发生次级滑动,因此必须尽快开展滑坡区地质灾害永久性的治理工作,同时由于其地质条件的复杂性,不宜继续在后缘加载,如修建新的建构筑物等,必须进行专门的论证。因此防治方案宜采用地面排水工程和灌注桩工程的治理措施,只有这样,才能对滑坡进行综合治理,并为今后滑坡影响区创造良好条件,保证居民的生命财产安全,有利于社会的和谐稳定。
参考文献
[1]张倬元等.工程地质分析原理[M].北京:地质出版社,2009.
[2]黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J].岩石力学与工程学报,2007,3:433-452.
[3]张永生.王家湾滑坡成因分析及稳定性评价[J].西部探矿工程,2010,7:107-111.
[4]杨德栋.滑坡灾害根源浅析.青年论坛,22-24.
[5]钟萌乾.滑坡与降雨关系及其预报[J].中国地质灾害与防治学报,1998,12:81-86.
[6]刘轶等.浅层基岩顺层滑坡的形成机制和变形破坏特征[J].地下空间与工程学报2008,12:1052-1055.