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冻土地区斜坡稳定性研究是斜坡研究的一个独特领域,随着近年来我国寒区工程的快速发展,冻土区斜坡稳定性成为工程建设必须面对和解决的问题。热融滑塌是冻土地区普遍存在且较难防治的一种斜坡失稳类型,尤其在全球气候变暖的背景下,加速了冻土斜坡地区多年冻土的退化,对工程、周围环境破坏性较大。为保证斜坡地区工程稳定性、加强冻土斜坡地区环境保护,本文对热融滑塌及其危害性进行了研究。
本文首先对冻土斜坡地区常见的斜坡失稳类型及特征进行了描述,将其划分为崩塌型、蠕变型、融冻泥流型及热融滑塌型;整理分析了有关青藏公路K3035热融滑塌斜坡的长期野外监测数据,并运用数值分析方法,对热融滑塌的温度场、滑塌速率进行了研究;并且对热融滑塌的分布特征和形成发展过程进行了讨论。
根据青藏公路K3035里程处发育的热融滑塌所处的地质条件及多年气候条件,进行了热融滑塌数值模型研究,数值计算结果与实测结果有较好的吻合性。对热融滑塌形成后的温度场进行了计算,并模拟计算了应用碎石填埋滑坎后热融滑塌的温度变化,结果表明该措施是可行的。对野外实测数据的整理分析,得出了如下结论:由于滑塌土体结构发生变化而引起导热系数降低,使得滑塌体下多年冻土相对于原土体条件下,由于导热性能差而出现地温变化幅度小且年平均地温变高的特点;滑塌主要产生在季节融化期,不同方向滑塌速度不一致,沿坡体倾向方向滑塌速率大于其余方向的滑塌速率;热融滑塌标志着斜坡地区多年冻土的退化。
在全球气候变暖的背景下,热融滑塌不但加速了冻土斜坡地区多年冻土退化,而且导致冻土斜坡地区水土流失、高原植被退化,加剧了冻土斜坡地区沙漠化、盐渍化和荒漠化程度,对热融滑塌周围地区环境造成了破坏。在青藏高原特殊的气候环境下,热融滑塌引起的植被退化等环境影响极难自然恢复,甚至不可能恢复。同样,热融滑塌对工程也具有破坏性,如形成路基侧向积水,极易导致路基发生热融下沉、不均匀冻胀等病害,热融滑塌的不断扩展,还会堵塞路基排水渠道、破坏路基边坡、壅塞桥涵、逐步掩埋路基堵塞交通等。
文章最后探讨了热融滑塌稳定性评价的方法—无限斜坡分析法,针对热融滑塌提出了工程防治措施,即对滑坡后缘土体采取主动保护多年冻土的原则,如进行抛石护坡、草皮护坡、粗颗粒土填埋等措施;对滑塌土体可设计具有良好排水功能的支挡结构,如挡土墙。由于热融滑塌较难防治,这就要求工程施工过程中尽量避免对斜坡坡脚的破坏。