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斜坡上岩土在重力作用下,改变了坡体内一定部位软弱带(或面)中的应力状态,或因水和其他物理、化学作用降低其强度,以及因震动或其他作用破坏其结构,导致该带在应力大于强度下产生了剪切破坏,使软弱带以上的岩土失稳而作整体或几大块沿之向下和向前滑动的现象,我们称之为滑坡。由于其发生具有突然性而难以预测,往往会造成人员伤亡、财产损失的严重后果,因此备受人们重视。甘肃省地处青藏高原、黄土高原和内蒙古高原的交接地区,地质构造上属于多种构造体系的复合部位,境内山高谷深,新构造运动强烈,地震活动频繁且强度大,同时多种软弱易滑岩土体广泛分布,且植被稀疏、局地性暴雨频繁等多种诱发因素存在,使得甘肃省滑坡灾害异常发育,系我国滑坡灾害最为严重的省份之一。陇南市宕昌县位于甘肃省南部地区,地层结构复杂,生态环境十分脆弱,同时在局部暴雨的影响下,极易形成滑坡泥石流等地质灾害。其中以当地典型的降雨型土质滑坡-坑里滑坡为研究区,坑里滑坡的滑体长约400m,宽约300m,厚度在1-8m间不等,规模约84×104m3,属于中型滑坡,威胁人口约231人、财产约320万元。
坑里滑坡滑动机制分析首先从滑坡现有的变形特征如裂缝,陷坑等开始.由于滑体是黄土夹砾石,滑动土质为含砾粘土,而滑床为软弱易滑的页岩板岩互层,整个岩组的基本质量等级属于Ⅳ级,软化系数一般在0.7以下;并且整个滑坡体的坡角达到39。,使得产生滑坡的;两个内在因素即地层岩性和坡度均具备,同时在诱发滑坡失稳的外部因素如降雨影响,在对1971-2000共三十年的日降水资料进行分析,每年5-8月份汛期降水量占全年降水量的60.58%,共发生过两次暴雨(≥50mm/d),连阴雨(雨日为4d或5d中间有1d无降水,过程降水量>20mm)达到年均1-2次;另外研究区处于临潭-岷县-宕昌亚带上;同时当地居民在斜坡上砍伐植被,开垦农田使得滑坡体上植被稀疏、土壤裸露。这些因素的叠加影响,使得每年汛期都加剧了该滑坡的变形程度。
对研究区滑体进行稳定性分析时采用极限平衡法,具体软件是里正岩土计算工具,考虑动水压力和浮托力的作用,为了方便计算暂不考虑地震及静水压力作用,分别根据滑体在天然工况和连阴雨工况两种情况下的粘聚力、内摩擦角及重度值的大小计算出整个滑体剩余推力的大小,并根据计算结果对研究区进行稳定性评价和危害性分析。
基于此研究区的地质特征、滑坡形成机理及稳定性分析结果,本文以系统科学理论为基础,以滑坡地质灾害监测技术方法研究及其监测系统的设计为重点,结合野外地质调查,建立基于滑坡变形监测、滑坡推力监测和地下水动态监测三种主要监测手段的坑里滑坡监测预警系统,并建立一个基于过程降雨量的滑坡气象预警模型,研究的主要认识如下:
(1)根据滑坡特征,确定此次滑坡动态监测的内容为地表位移、裂缝观测、滑体深部位移、滑坡推力、地下水动态(土壤含水量和地下水位)及降雨量观测。其中滑坡监测中对位移的观测是反映斜坡稳定性变化的基本因素,因此除了对其进行地表和地下深部的位移观测外,同时采用裂缝计监测裂缝的开合度,而滑坡推力、地下水动态和降雨量是三种影响斜坡稳定性的重要因素,将三者的监测数据与位移监测信息结合,可分析降雨、滑坡推力与滑坡变形破坏特征之间的定量关系,以便进一步为滑坡变形破坏的预警预报提供依据;
(2)滑坡监测网点的布设主要是通过三条与斜坡坡向一致的监测剖面来实现,设置中间剖面线为主控监测剖面,另外两条剖面为辅监测剖面。三条监测剖面均始于滑坡后缘残坡积碎石土处,沿下滑方向延伸至前缘麻次沟处,监测点的布设则在监测剖面上进行。分别在后缘、主滑平台及前缘布设监测点,其中主控监测剖面上每个监测点除了布设监测地表位移的位移计外,还布置三个测斜孔,三个地下水动态监测孔;并在主滑平台和前缘处两个监测点分别布设一个滑坡推力监测孔,两条辅监测剖面分别按后缘、主滑平台和前缘布设三个地表位移监测点;最后在主控监测剖面上主滑平台监测点处设置一自动雨量计,并安放自动数采仪、太阳能电板及远距离发射装置作为整个滑坡监测数据的采集和发射点;
(3)建立研究区的气息预警模型最关键的是确定滑坡的临界降雨量,本文根据以前宕昌发生地质灾害时的降雨特征值及坑里滑坡剧烈运动时期的降雨量分析,得出宕昌县地质灾害发生的临界降雨量参考值,并与滑坡的最大方量、坡长、坡度和岩土结构这四个地质地貌因子组成评价滑坡危险度大小的因子,根据其量化的地质地貌因子评分标准和宕昌滑坡降水等级评分标准计算出该斜坡在多大的临界降雨量条件下易发生失稳形成滑坡。
本文的创新性主要体现在:(1)此次研究打破以往人为创造条件,而立足于野外实际情况,设计处具有很强针对性的滑坡监测网及气象预警系统;(2)本文以系统的科学理论为指导,将滑坡空间监测与气象监测相结合,综合分析,对滑坡地质灾害的发生进行预报预测。