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滑坡

2020-04-09 21:01

广义定义,斜坡上部分岩(土)体脱离母体,以各种方式顺坡向下运动现象的统称(参见彩图Ⅹ—26、27);狭义定义,斜坡上的部分岩(土)体在重力作用下,沿一定的软弱面(带)产生剪切破坏,向下整体滑移的现象。运动的岩(土)体称为变位体或滑移体,未移动的下伏岩(土)体称为滑床。

Ⅹ—26 祁连山大滑坡

殷鹤仙摄

Ⅹ—27 甘肃东乡大滑坡

殷鹤仙摄

滑坡的形态特征

伴随滑坡的发生,在滑移体和滑床上形成一系列特有的、可用以识别滑坡的微地貌形态。根据国际工程地质协会(IAEG)滑坡委员会的建议,按图1来定义和描述这些形态。1—冠(crown),主断壁最高点附近,仍保留在原地而未发生变位的岩(土)体,与旧称滑坡圈谷同义。2—主断壁(main scarp),滑移体滑移后在未扰动岩体上形成的陡面,是滑动面(破坏面)出露地表的部分,与旧称滑坡后壁同义。3—顶(top),滑移体与主断壁接触线的最高点。4—头(head),滑坡的上部,位于滑移体与主断壁交界线附近。5—次断壁(minor scarp),由于滑移体块体间差异运动所产生的陡面。次断壁可有多个,使滑移体表面呈现出陡缓相间的阶状地形。6—主滑体(main body),覆于主断壁与破坏面之上的滑移体部分。7—足(foot),滑移体滑出破坏面趾后覆盖于原地面上的部分,与旧称滑坡舌同义。8—趾尖(tip)。9—趾(toe)。10—破坏面(surface of rupture),滑移体的下部界面。上覆滑移体沿此面向下滑动,故一般也称滑动面。滑动所产生的剪切破碎带为滑动带。11—破坏面趾(toe of rupture surface),破坏面前缘与原始地面的交线,是破坏面在原坡面上的露头,习惯上称为剪出口,往往被滑移体所覆盖。12—滑覆面(surface of separation),原始地面被滑移体足所覆盖的部分。13—滑移体(displaced material),主滑体与足两部分之和称滑移体(图中6和7之和),其中陷落于原地面之下的部分又名减损体(depleted mass)。14—减损带(zone of depletion),滑移体下陷到原地面下的地带。15—加积带(zone of accumulation),滑移体突出于原地面以上的地带。16—减损坳陷(depletion),主断壁、减损体和原地面线所围限的空间,与旧称滑坡凹陷同义。17—减损体(depleted mess),原坡面与滑面间保存的滑坡残体。18—加积体(accumulation),突出于原地面线以上的部分。19—滑坡翼(flank),滑坡体宽最大值。20—原地面线。

图1 滑坡形态特征图

1—冠;2—主断壁;3—顶;4—头;5—次断壁;6—主滑体;7—足;8—趾尖;9—趾;10—破坏面;11—破坏面趾;12—滑覆面;13—滑移体;14—减损带;15—加积带;16—减损坳陷;17—减损体;18—加积体;19—滑坡翼;20—原地面线

滑坡的形成因素

使斜坡上岩(土)体顺坡向下运动的促滑力是岩(土)体自身重力平行于滑动面的切向分力;使岩(土)体保持在斜坡上而不致下滑的阻滑力是摩擦力和黏聚力,它等于岩(土)体自身重力垂直于滑动面的法向分力与摩擦系数之积及滑动面上的黏聚力。促滑力若大于阻滑力即产生滑坡。组成斜坡的岩(土)体如属易为水软化的黏性土或软岩;或者岩体中的层理、片理、节理、裂隙、断层面等不连续面为软弱结构面,且产状有利于转化为破坏面(滑动面)时,则易产生滑坡。某些自然或人为作用使斜坡变陡,则加大促滑力而减少阻滑力,所以流水、冰川侵蚀坡脚,海、湖、水库波浪淘蚀坡脚、人工开挖坡脚以及自然和人工坡顶堆载,常导致滑坡发生。风化作用,水对黏性土、黄土、软岩的浸润软化作用和岩(土)体中的孔隙水压力效应,可以显著降低岩(土)体的摩擦阻力而导致滑坡发生,所以降雨、融雪、水库充水和水位消落等常是诱发滑坡的重要因素。地震或人工爆破产生的瞬时惯性力也可加大促滑力和减小阻滑力,所以强烈地震常引发大量的滑坡。如1933年四川叠溪地震引发了众多的滑坡,岷江多处为滑坡堰塞成湖(参见彩图ⅩⅥ—32),叠溪古城也被滑坡摧毁。滑坡的发生往往是以上多种因素综合作用的结果。

ⅩⅥ—32 叠溪地震滑坡堰塞湖

王兰生摄

滑坡的形成过程

一般可分为4个阶段。①蠕动变形阶段或滑坡孕育阶段。斜坡上部分岩(土)体在重力的长期作用下发生缓慢、匀速、持续的微量变形,并伴有局部拉张或剪切破坏,地表可见后缘出现拉裂缝并加宽加深,两侧翼出现断续剪切裂缝。②急剧变形阶段。随着断续破裂(坏)面的发展和相互连通,岩(土)体的强度不断降低,岩(土)体变形速率不断加大,后缘拉裂面不断加深和展宽,前缘隆起,有时伴有鼓张裂缝,变形量也急剧加大。③滑动阶段。当滑动面完全贯通,阻滑力显著降低,滑动面以上的岩(土)体即沿滑动面滑出。④逐渐稳定阶段。随着滑动能量的耗失,滑动速度逐渐降低,直至最后停止滑动,达到新的平衡。以上4个阶段是一个滑坡发展的典型过程,实际发生的滑坡中,4个阶段并不总是十分完备和典型。由于岩(土)体和滑动面的性质、促滑力的大小、运动方式、滑移体所具有的位能大小等不同,滑坡各阶段的表现形式及过程长短也有很大的差异。

滑坡的分类

中国及其他国家有多种分类方案,分别从滑坡的物质组成、运动方式、活动时期、规模大小等方面进行分类。国际工程地质协会滑坡委员会建议采用瓦勒斯(D.Varnes 1978)的分类为标准分类。这一分类综合考虑了滑坡的物质组成和运动方式。按物质组成分为岩质、土质、碎块石质滑坡;按运动方式分为5种类型(图2),即①崩塌(rockfall);②倾倒(toppling);③滑动(slide);④扩离(spread);⑤流动(flow)。其中崩塌以张性破坏为主,是陡坡上部分岩(土)体沿着一个基本无剪切位移的面脱离而向下坠落。倾倒是岩(土)体围绕其重心下的某一点或轴发生向斜坡外的转动。滑动则以剪切破坏为主,岩(土)体沿剪切破坏面或强烈剪切应变带发生向坡下的运动,又细分为平面滑动(translational)和在曲面上的转动滑动(slump,rotation)。扩离是刚性相对较大的上覆岩(土)体破裂为块体并陷入下伏软弱岩(土)而产生的侧向扩展(漂移)。流动是由下伏软弱岩(土)体液化或塑性流动(挤出)所引起。

图2 滑坡的类型

(a)崩塌;(b)倾倒;(c)滑动;(d)扩离;(e)流动

另外一种常用的分类是原苏联Α.Π.巴甫洛夫所提出的,按滑动方式分为推落式和牵引式。前者是上部岩(土)体首先滑动从而推动下部滑动;后者是下部岩(土)体首先滑动引起上部相继滑动。国际工程地质协会将这两种滑动方式定义为破坏面的延展方式,并提出用前伸式(progressive)和后延式(retrogressive)来取代上述术语。

中国的工程地质工作者根据自身的实践,从简单、明确、实用的角度出发,提出了许多的滑坡分类方案。在水利工程地质勘察工作中最常用的分类见表。

常用滑坡分类表

滑坡的危害及防治

滑坡是最常见的地质灾害之一,常常给人们的生命财产造成重大损失。对于水利水电工程建设,滑坡的危害也很大。意大利瓦伊昂滑坡不仅使水库毁于一旦,且滑坡激起的涌浪翻过坝顶使下游约2000人丧生;中国柘溪水库的塘岩光滑坡也产生过重大灾害;龙羊峡水库近坝地段也有大型滑坡,多年来采取限制水库蓄水位的措施加以防范,并进行系统研究和监测;漫湾水电站、铜街子水电站坝肩滑坡都曾投入很大工程量予以治理。

滑坡的防治措施可分为4大类。第1类为改变斜坡形态,包括削减推动滑坡下滑的物质(砍头)、增加滑坡阻滑段的物质(压脚)和减缓斜坡的总坡度。第2类为排水,包括不使地表水流入滑坡区和将滑坡区地表水引出区外的地表排水系统及以暗沟、钻孔、廊道和排水孔降低地下水水位的地下排水。第3类为支挡结构物,包括各式挡墙、抗滑桩工程等。第4类为斜坡内部加固,包括岩石锚杆、各类锚索、土锚钉、灌浆等。治理必须针对引发滑坡的主导因素,结合滑坡的活动程度和危害性大小,因地制宜地采取治理措施。

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