从滑坡形成机理分析滑坡稳定性并提出防治工程方案
作者：jnscsh 时间：2022-03-17 09:11:41 浏览次数：次
【摘 要】本文根据地质滑坡研究的最新成果，论述了地质滑坡的形成机理，并分析了滑坡的稳定性，最后根据地质滑坡治理原则提出相应的工程防治对策。同时论文以茂县白溪乡余家沟村滑坡灾害为例从安全管理的角度，结合地质灾害特点及形成原因提出了综合管理建议。
【关键词】滑坡；地质灾害；特征；形成机制；稳定性
地质滑坡是一定自然条件下的斜坡，由于河流冲刷、人工切坡、地下水活动或地震等因素的影响，使部分土体或岩体在重力作用下，沿着一定的软弱面或带，整体、缓慢、间歇性、地以水平位移为主的变形现象。由于其灾难性大，产生的条件、作用因素、运动机理的多样性、多变性和复杂性，预测困难，治理费用昂贵，一直是世界各国研究的重要地质和工程问题。
1 滑坡的形成机理
1.1 产生滑坡的条件
产生滑坡有两个主要条件：一是地质与地貌条件；二是内外营力和人为作用的影响。
第一个条件与以下几个方面有紧密关系：
1.1.1 岩土类型：岩土体是产生滑坡的物质基础。一般来说，结构松散，抗剪强度低和抗风化能力弱，在水的作用下其性质会发生变化的岩、土，如松散覆盖层、黄土、页岩、煤系地层、片岩等以及软硬相间的岩层所构成的斜坡较易发生滑坡。
1.1.2 地质构造条件：组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时，才有可能产生向下滑动的条件。同时，构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。
1.1.3 地形地貌条件：只有处于一定的地貌部位，例如土体是有一定坡度的斜坡，才有可能发生滑坡。
1.1.4 水文地质条件：水对斜坡稳定性有着显著影响。它的影响是多方面的，包括软化作用、冲刷作用、静水压力和动水压力作用，还有浮托力作用等。
第二个条件，地壳运动频繁的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区。外界作用，可以使产生滑坡的基本条件发生变化，从而诱发滑坡。主要的诱发因素有：地震、降雨和融雪、地表水的冲刷、浸泡、河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类工程活动，如开挖坡脚、坡体上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水、矿山开采等都可能诱发滑坡。
1.2 滑坡的分类
迄今为止，国内外滑坡分类的方法很多。本文只根据滑坡的诱发因素来分类。触发滑坡的因素是多种多样的。降雨和地震是最常见的滑坡灾害的诱因，人类的工程活动也是导致滑坡的重要原因，总结起来总共有四大类型：天然边坡、工程边坡、地质环境边坡和水环境边坡。
1.3 滑坡的机制
滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所导致。分析滑坡滑动机制的方法很多，本文只运用力学计算法在理论上对土质滑坡作定量评价。常用的力学计算法为刚体极限平衡法。采用这种方法的前提条件是：①只考虑破坏面上的极限平衡状态，而不考虑岩土体的变形，即视岩土体为刚体；②破坏面上的强度由凝聚力和摩擦力（C、Φ值）控制，即遵循库仑判据；③滑体中的应力，以正应力与剪应力的方式，集中作用于滑面上，即均为集中力；④以平面课题来处理。土质斜坡可分为无粘性土斜坡和粘性土斜坡，对这两种斜坡稳定性的计算方法是不同的。
2 滑坡的防治和稳定性分析
地质滑坡防治指的是预防与治理两方面。预防是以勘察分析、预测预报、动态监测为基础，在滑坡灾害未产生以前，对其采取相应的措施加以防范，使滑坡损失降至最小程度。滑坡治理是一项对潜在不稳定或已发生的滑坡体采取有针对性的工程措施，从根本上消除隐患。
2.1 滑坡的防治基本原则
滑坡防治的基本原则是以防为主，防治结合，以最少的投资，最短的工期，达到设计基准期内安全运行，并满足所有预定功能要求、安全性和耐久性要求及投资和工期的经济性要求。具体体现在以下几个方面：
2.1.1 防治工程应与主体工程建设相协调，与周边环境相融合，防治工程的有效性与主体工程使用寿命一致；
2.1.2 工程措施应因地制宜、对症下药、简单易行，力求安全可靠；
2.1.3 充分利用当地劳动力、材料、施工技术方面的资源优势，在做到技术上可行的原则下，尽量节省工程投资；
2.1.4 按先后顺序考虑绕避、排水、减载压脚，支挡防护措施，同时体现综合治理的原则。
2.2 滑坡防治工程措施
滑坡防治工程措施主要有：绕避、地下水排水工程、减重和反压工程、支挡工程、滑带土改良工程等几个方面。
2.2.1 地下水排水
地下水排水主要采用平孔、渗水盲洞、支撑盲沟等工程，结合虹吸排水。其最大优点是可以自流排水 ，降低滑坡地下水位，目前已被广泛应用。
2.2.2 减重和反压工程
减重和反压工程对于治理处于“头重脚轻”状态而在前方又没有可靠的抗滑地段的滑体是比较经济有效的防治滑坡的措施，其效果对厚度大、主滑段和牵引段滑面较陡的滑坡更为明显，但前提是需准确判定主滑、牵引和抗滑段落。其主要作用是改善滑体外形、降低滑体重心，从而提高滑体稳定性。
2.2.3 支挡工程
因失去支撑而滑动的滑坡以及滑坡床陡、滑动较快的滑坡，可采用修筑支挡工程的方案，增加滑坡的重力平衡条件，使滑坡体迅速恢复稳定。支挡工程主要包括大直径抗滑桩、锚索和微型桩。
2.2.4 滑带土的改良
滑带土改良目的在于提高滑带土的强度，增加滑坡自抗滑力。一般采用焙烧法、爆破灌浆法等物理化学方法对滑坡进行整治。同时，在滑坡治理工程竣工后还需要通过监测以检验治理效果。如发现治理效果未达到预期目标就需要修改设计或进行第二期治理工程论证。如治理工程达到预期目的仍需进行定期监测，以便判定是否有工程设施失效而需要及时维护。
由于滑坡成因复杂，影响因素多，因此需要恰当使用上述几种方法，针对具体情况进行综合治理，方能达到预防和减少灾害损失的目的。
3 以茂县白溪乡余家沟村滑坡灾害为例进行分析
3.1 地形地貌
滑坡区位于茂县白溪乡余家沟村，勘查区附近整体为剥蚀侵蚀中山沟谷地貌，属邛崃山系岷山山脉，群山连绵，谷坡险峻陡峭，沟谷狭窄。勘查区位于“Ｖ”字型沟谷西侧斜坡上，整体地形坡度较陡，坡向130-150°，斜坡坡度20～ 40°，局部约50°。勘查区海拔高程约2580～2848m，高差268m。斜坡表面多呈台阶状，台阶高约3.0-10.0m，斜坡顶部大部分地段岩石出露，斜坡顶部及底部沟谷植被较为茂密，中下部主要为耕地。滑坡处山顶最高点高程为3100m，前缘沟谷最低高程为2580m，高差为520m。
3.2 滑坡成因机制分析
从滑坡所处的地质环境条件、发生时间、变形现象等方面分析，滑坡形成因素主要有：地形地貌、地质构造、坡体结构及水的作用。
地形地貌：滑坡整体处于斜坡上，斜坡坡度20～40°，局部约50°，为滑坡的形成创造了有利的空间形态。
地质构造：勘查区地处石大关弧形构造带赤不苏倒转向斜上，地层产状变化较大，岩层产状总体为158°∠48°，斜坡坡向130°～150°，岩层倾向与坡向基本同向，为顺层斜坡。滑床基岩为千枚岩，岩层裂隙发育。从地质剖面上看，滑坡岩土界面坡度较陡，为不稳定的斜坡类型。
岩土性质：滑坡体物质有粉质粘土和含碎石粘性土组成，基岩为千枚岩，岩土界面成了斜坡中的软弱面，为滑坡的形成提供了一个连续的活动面。
地震因素：余家沟村滑坡位于地震活动频繁区域，历史上发生过多处强烈地震。地震导致滑坡土体内形成大量裂缝，成为降水下渗通道，同时降低土体的强度，对斜坡的稳定有一定的影响。
人为因素：人类活动，如森林植被破坏、不合理开垦、切坡、滑坡体下部切脚，滑坡体中～上部人为加载、渠道渗漏等。在一定程度下对斜坡的稳定造成不利的影响。
综上所述，在地形地貌条件、地质构造、岩土性质、水、地震和人类活动的综合作用下，最终导致斜坡的不稳定。
3.3 防治工程方案建议
HPI滑坡整体在天然工况下处于基本稳定～稳定状态；在暴雨工况下局部地段处于欠稳定状态；在地震工况下局部处于欠稳定状态。经过分析对比，近期发生特大地震的可能性小，因此暴雨工况下对滑坡稳定性的影响要大于地震工况下对滑坡的影响。对余家沟村滑坡进行治理是十分必要的。
HPII次级滑坡处于基本稳定状态， 这一带为农田，对余家沟村危害较小，可不考虑进行专门的滑坡治理工程。
由于降雨为滑坡稳定性的主要影响因素，因此建议在滑坡的后缘设置一条截排水沟，将斜坡上部的雨水引出滑体外，并对该滑坡體范围内因地震而产生的裂缝进行回填夯压，以降低雨水对滑坡的不利影响。
HPI滑坡中部为余家沟村主要居住区，尤其是居住区1居民更为集中，根据滑坡对居住区的危害程度，建议对余家沟村居住区1进行治理。考虑施工条件，建议在余家沟村居住区1下方新修的道路旁设置抗滑桩，对于局部陡坎高度较大的地段建议设置挡土墙。
根据勘查资料，抗滑桩桩端持力层建议以强风化千枚岩为持力层；对于需设置挡土墙的位置建议以含碎石粘性土为基底持力层。
本次勘查，在钻孔深度范围内未见地下水，防治工程布置处地下水贫乏，根据附近的建筑经验，地下水及土体对建筑材料均无腐蚀性。
4 结语
我国地域辽阔，地质条件和地理环境十分复杂。随着社会经济的发展，建设规模的扩大，灾害损失也愈来愈大，特别是随着近年来铁路和高速公路以及水利等工程的大规模建设，形成了滑坡的一个高发期。有人估计我国每年因滑坡灾害损失约20-30亿元。因此，加强对滑坡的认识，了解滑坡的形成机理，及时对滑坡进行勘测和防治，对社会经济的发展是至关重要的。
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