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山东省地矿工程勘察院 山东济南 250014
摘要:地质灾害中具代表性的崩塌地质灾害发生发展经常是突发、快速、、规模不确定,对建筑物安全、交通运输、人民生产财产安全都有严重的威胁,因此,从地学角度,深入分析研究其地质条件、成因机理,为有效制定防治措施提供基础依据,将能更好地指导人们有效应对和防治地质灾害发生,尽量减少损失和伤亡,协调生态地质环境与人类生产生活之间的关系、促进社会可持续发展。
关键词:崩塌;形成机理;研究
0、引言
崩塌就是斜坡岩土体被陡倾的拉裂面破坏分割,突然脱离母体而快速位移,翻滚、跳跃和坠落下来,堆于坡脚或沟谷的地质现象。崩塌地质灾害则是在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、生存环境造成破坏和损失的崩塌地质现象。崩塌多发生在大于60°~70°的斜坡上,陡峻山坡上岩块、土体在重力作用下,发生突然的急剧的倾落运动。崩塌的物质,称为崩塌体,崩塌体为土质者,称为土崩;崩塌体为岩质者,称为岩崩;大规 模的岩崩,称为山崩。崩塌可以发生在任何地带,山崩限于高山峡谷区内。崩塌体与坡体的分离界面称为崩塌面,崩塌面往往就是倾角很大的界面,如节理、片理、劈理、层面、破碎带等。崩塌体的运动方式为倾倒、崩落。崩塌体碎块在运动过程中滚动或跳跃,最后在坡脚处形成堆积地貌——崩塌倒石锥。崩塌倒石锥结构松散、杂乱、无层理、多孔隙;由于崩塌所产生的气浪作用,使细小颗粒的运动距离更远一些,因而在水平方向上有一定的分选性。
由于崩塌具体快速性(一般为5—200m/s)、突发性、规模不确定性等特点,因此崩塌地质灾害发生往往使建筑物,有时甚至使整个居民点遭到毁坏,使公路和铁路被掩埋。由崩塌带来的损失,不单是建筑物毁坏的直接损失,并且常因此而使交通中断,给人民生产财产带来重大损失。因此深入分析研究其成因机理,为其防治工程提供基础依据是很有意义的。
1、崩塌形成的条件
1.1地质条件
岩土类型、地质构造、地形地貌三个条件,又通称为地质条件,它是形成崩塌的基本条件。
1.1.1岩土类型:岩土是产生崩塌的物质条件。不同类型、所形成崩塌的规模大小不同,通常岩性坚硬的各类岩浆岩(又称为火成岩)、变质岩及沉积岩(又称为水成岩)的碳酸盐岩(如石灰岩、白云岩等)、石英砂岩、砂砾岩、初具成岩性的石质黄土、结构密实的黄土等形成规模较大的岩崩,页岩、泥灰岩等互层岩石及松散土层等,往往以坠落和剥落为主。
1.1.2地质构造:各种构造面,如节理、裂隙、层面、断层等,对坡体的切割、分离,为崩塌的形成提供脱离体(山体)的边界条件。坡体中的裂隙越发育、越易产生崩塌,与坡体延伸方向近乎平行的陡倾角构造面,最有利于崩塌的形成。
1.1.3地形地貌:江、河、湖(岸)、沟的岸坡及各种山坡、铁路、公路边坡,工程建筑物的边坡及各类人工边坡都是有利于崩塌产生的地貌部位,坡度大于45度的高陡边坡,孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。
1.2崩塌的诱发条件
①高陡坡,重力作用,引起拉裂变形,导致崩塌。
②坡脚开挖,掏空,坡脚软岩压裂,因此失去支撑作用。
③长时间降水,产生水压力或震动等。
④冻胀后解冻,使土体饱水段强度降低,或产生涨缩现象
2、崩塌形成的机理
2.1倾倒破坏:主要有两种形式,一是岩坡为薄层软弱夹层长期蠕变弯曲折断,形成崩塌,受高陡坡形、软弱层控制,发展慢。一是岩坡为柱状块体,底脚压裂,在水荷载作用下,引起翻转。
图a 倾倒崩塌示意图
2.2滑移破坏:岩质边坡,裂隙发育的岩体,节理及层面控制,倾坡处节理起主控作用。依附面倾角一般30-65°,顺坡走向上呈现不规则的锲形体,剪出点可在坡脚,也可坡体的任何地方,往往为滑移式。
图b 滑移崩塌示意图
2.3悬臂拉裂:岩质边坡,软夹层结构,坚硬块状体。因脚下软层等掏空而成悬臂式拉断。破坏方式可能为拉断下坠,也可能稍后部拉断,部分依托软面而翻转下坠,常见于河谷岸坡以及脚下开采条件。
图c 悬臂拉裂崩塌示意图
2.4塑流拉裂:较厚软弱岩层在上部岩体压力作用、水软化、风化剥落因素下不断压缩向临空方向塑性流动,使上覆较坚硬岩层拉裂,岩体不断下沉和向外移动,拉张原有节理面或形成新的裂隙,形成危岩体。当因风化、开挖原因使危岩体失去支撑面时,发生崩塌。
图d 塑流拉裂崩塌示意图
2.5错断:边坡发育高倾角节理或卸荷裂隙,但无倾向临空面的结构面,在岩体的自重作用下,引起下部剪切力集中,当剪应力接近并大于危岩与母岩连接处的抗剪强度时,危岩体的下部被剪断,从而发生错断崩塌。
图e 错断崩塌示意图
摘要:地质灾害中具代表性的崩塌地质灾害发生发展经常是突发、快速、、规模不确定,对建筑物安全、交通运输、人民生产财产安全都有严重的威胁,因此,从地学角度,深入分析研究其地质条件、成因机理,为有效制定防治措施提供基础依据,将能更好地指导人们有效应对和防治地质灾害发生,尽量减少损失和伤亡,协调生态地质环境与人类生产生活之间的关系、促进社会可持续发展。
关键词:崩塌;形成机理;研究
0、引言
崩塌就是斜坡岩土体被陡倾的拉裂面破坏分割,突然脱离母体而快速位移,翻滚、跳跃和坠落下来,堆于坡脚或沟谷的地质现象。崩塌地质灾害则是在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、生存环境造成破坏和损失的崩塌地质现象。崩塌多发生在大于60°~70°的斜坡上,陡峻山坡上岩块、土体在重力作用下,发生突然的急剧的倾落运动。崩塌的物质,称为崩塌体,崩塌体为土质者,称为土崩;崩塌体为岩质者,称为岩崩;大规 模的岩崩,称为山崩。崩塌可以发生在任何地带,山崩限于高山峡谷区内。崩塌体与坡体的分离界面称为崩塌面,崩塌面往往就是倾角很大的界面,如节理、片理、劈理、层面、破碎带等。崩塌体的运动方式为倾倒、崩落。崩塌体碎块在运动过程中滚动或跳跃,最后在坡脚处形成堆积地貌——崩塌倒石锥。崩塌倒石锥结构松散、杂乱、无层理、多孔隙;由于崩塌所产生的气浪作用,使细小颗粒的运动距离更远一些,因而在水平方向上有一定的分选性。
由于崩塌具体快速性(一般为5—200m/s)、突发性、规模不确定性等特点,因此崩塌地质灾害发生往往使建筑物,有时甚至使整个居民点遭到毁坏,使公路和铁路被掩埋。由崩塌带来的损失,不单是建筑物毁坏的直接损失,并且常因此而使交通中断,给人民生产财产带来重大损失。因此深入分析研究其成因机理,为其防治工程提供基础依据是很有意义的。
1、崩塌形成的条件
1.1地质条件
岩土类型、地质构造、地形地貌三个条件,又通称为地质条件,它是形成崩塌的基本条件。
1.1.1岩土类型:岩土是产生崩塌的物质条件。不同类型、所形成崩塌的规模大小不同,通常岩性坚硬的各类岩浆岩(又称为火成岩)、变质岩及沉积岩(又称为水成岩)的碳酸盐岩(如石灰岩、白云岩等)、石英砂岩、砂砾岩、初具成岩性的石质黄土、结构密实的黄土等形成规模较大的岩崩,页岩、泥灰岩等互层岩石及松散土层等,往往以坠落和剥落为主。
1.1.2地质构造:各种构造面,如节理、裂隙、层面、断层等,对坡体的切割、分离,为崩塌的形成提供脱离体(山体)的边界条件。坡体中的裂隙越发育、越易产生崩塌,与坡体延伸方向近乎平行的陡倾角构造面,最有利于崩塌的形成。
1.1.3地形地貌:江、河、湖(岸)、沟的岸坡及各种山坡、铁路、公路边坡,工程建筑物的边坡及各类人工边坡都是有利于崩塌产生的地貌部位,坡度大于45度的高陡边坡,孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。
1.2崩塌的诱发条件
①高陡坡,重力作用,引起拉裂变形,导致崩塌。
②坡脚开挖,掏空,坡脚软岩压裂,因此失去支撑作用。
③长时间降水,产生水压力或震动等。
④冻胀后解冻,使土体饱水段强度降低,或产生涨缩现象
2、崩塌形成的机理
2.1倾倒破坏:主要有两种形式,一是岩坡为薄层软弱夹层长期蠕变弯曲折断,形成崩塌,受高陡坡形、软弱层控制,发展慢。一是岩坡为柱状块体,底脚压裂,在水荷载作用下,引起翻转。
图a 倾倒崩塌示意图
2.2滑移破坏:岩质边坡,裂隙发育的岩体,节理及层面控制,倾坡处节理起主控作用。依附面倾角一般30-65°,顺坡走向上呈现不规则的锲形体,剪出点可在坡脚,也可坡体的任何地方,往往为滑移式。
图b 滑移崩塌示意图
2.3悬臂拉裂:岩质边坡,软夹层结构,坚硬块状体。因脚下软层等掏空而成悬臂式拉断。破坏方式可能为拉断下坠,也可能稍后部拉断,部分依托软面而翻转下坠,常见于河谷岸坡以及脚下开采条件。
图c 悬臂拉裂崩塌示意图
2.4塑流拉裂:较厚软弱岩层在上部岩体压力作用、水软化、风化剥落因素下不断压缩向临空方向塑性流动,使上覆较坚硬岩层拉裂,岩体不断下沉和向外移动,拉张原有节理面或形成新的裂隙,形成危岩体。当因风化、开挖原因使危岩体失去支撑面时,发生崩塌。
图d 塑流拉裂崩塌示意图
2.5错断:边坡发育高倾角节理或卸荷裂隙,但无倾向临空面的结构面,在岩体的自重作用下,引起下部剪切力集中,当剪应力接近并大于危岩与母岩连接处的抗剪强度时,危岩体的下部被剪断,从而发生错断崩塌。
图e 错断崩塌示意图