黄土滑坡形成机理与防治措施探讨

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong564
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:作为黄土地区常见的地质灾害之一,黄土滑坡给国家和人民的生命财产、经济建设带来重大损失,研究其形成机理与防治措施具有重大的现实意义。通过系统研究黄土滑坡的形成条件、机理及防治措施,论文阐述了黄土滑坡形成的内在控制因素和外在诱发因素,分析了灌溉型黄土滑坡、暴雨型黄土滑坡、工程型黄土滑坡和地震型黄土滑坡的形成机理,总结了绕避、监测预报、简单工程处理、彻底根除滑坡灾害的滑坡防治方法,提出了改变滑坡几何形状、排水、支挡、斜坡内部加固等滑坡治理措施。
  关键词:黄土滑坡;机理;防治
  Abstract: as one of the common geological disasters in loess area, the loess landslide for countries and people bring significant loss of life and property and economic construction, to study the formation mechanism and control measures is of great practical significance. Through the system research of loess landslides forming conditions, mechanism and prevention measures, paper expounds the loess landslide formation of the internal control factors and external factors, analyzes the irrigation type loess landslides and heavy rains on loess landslide, loess landslide and earthquake engineering of loess landslide formation mechanism, sums up the wound for preventing, monitoring and prediction, simple processing, eradicate the landslide prevention and cure of landslide disaster, put forward the change of landslide geometry, internal drainage, retaining wall, slope reinforcement, landslide treatment measures.
  Key words: loess landslides; The mechanism; The prevention and control.
  中图分类号:P642.22文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
  
  
  
  
  0引 言
  黄土是第四纪以来形成的、多孔隙弱胶结的特殊沉积物,主要分布于我国黄河中、下游的甘肃、陕西、宁夏、山西、河南和青海,河北、山东、辽宁、黑龙江、内蒙古和新疆等省(区)也有零星分布,总面积64万km2,占我国国土面积的6.3%。黄土特有的大孔隙、湿陷性和低强度特性造成多发的环境地质灾害,如地基沉陷、崩塌、坍塌、滑坡等,其中黄土滑坡具有频发性、广布性、复杂性和灾难性,严重危胁人民生命财产和水、电、交通等工农业设施安全,成为黄土地区一种典型的灾害现象。
  长期以来,国内外致力于研究黄土滑坡的形成机理、发展变形规律和防治措施等方面。在国外,太沙基[1,2]是从土力学方面研究滑坡机理的开拓者,他主要从滑带土孔隙水压力的变化来揭示滑坡机理,同时也注意到地质条件的控制作用。之后,赫佛利[3]、摩根斯顿[4]等定量地研究了孔隙水压对土体强度的影响,捷尔[5]关于土体蠕变过程的研究把滑坡机理的研究进一步推向深入。在国内,许多工程地质学家和土力学家以及滑坡防治专家对滑坡形成的条件和作用因素、滑坡的受力状态、滑带土的强度变化规律、滑坡的破坏模式及发育阶段等与滑坡机理有关的问题进行了多方面的探讨和研究,代表人物如徐邦栋[6]、张倬元[7]、王思敬[8]、高根树[9]、王家鼎[10]等。
  1黄土滑坡的形成条件
  黄土滑坡的形成受内因(内在因素)和外因(诱发因素)两个条件控制,有利于斜坡破坏的内因决定着其潜在的不稳定性,外因又将促进这种不稳定性的不断恶化,最终形成滑坡灾害。滑坡形成的内因包括地形地貌、地层岩性、地质结构构造、地下水分布、植被作用,外因包括水的作用、地震作用和人为作用。
  1.1滑坡形成的内在因素
  黄土地貌是在古地貌的基础上经现代综合地质作用下的产物,其特点是千沟万壑、丘陵起伏、梁峁逶迤。黄土斜坡是黄土滑坡形成、发育的物质环境,斜坡地貌特征决定了斜坡内部应力分布状态及地表径流特征,特别是坡形、坡度与滑坡关系密切,是决定滑动力大小的主要因素。一般来说,地形起伏和缓,坡度不大,而且植被覆盖较好的山坡,大多是比较稳定的;而高陡山坡,常使斜坡上的软弱面处于临空状态,使斜坡上部土体处于不稳定状态,容易产生滑坡。
  黄土的主要矿物成分为石英、长石和粘土矿物等,含易溶盐,具有颗粒点式接触大孔性结构和粉粒叠盖式多孔性结构,整体结构疏松,干重度小,孔隙度大,垂直节理、裂隙发育。同时,黄土层土质不均匀,常存在粘土等夹层,强度低,抗剪、抗压强度对水具有敏感性。这些特性决定了黄土层特别是其夹层软弱带(面)在水的作用下会发生软化、泥化现象,导致其抗剪强度降低。最终,当下滑力大于抗滑力时,斜坡便失稳滑动。
  除了黄土岩性和结构条件外,地质构造也在一定程度上控制着黄土滑坡的形成与发展。如构造运动作用形成的高山、低谷,为滑坡发育提供了良好的临空条件;构造运动造成地质体中出现众多的软弱结构面,新构造运动又改造着这些软弱结构面、地质构造面的产状,控制了滑动面的空间位置及滑坡范围同时,这些面常有较高的粘粒含量,易积水,使斜坡存在潜在的不稳定性。
  干旱半干旱地区黄上斜坡的调查资料显示,植被对黄土斜坡稳定的作用是显著的,多数滑坡发生于植被覆盖度较低的区域。这是因为植被能够改变地表层新近堆积黄土的结构构造,使地表一定深度内的松散黄土成为具有一定强度的持力层。同时,植被减少了水土流失及雨水下渗,增强了蒸发,有效阻止了坡体内水的补给,有利于坡体于中、深层位干燥,保持其固有强度。
  1.2产生滑坡的诱发因素
  水是产生黄土滑坡最重要的诱发因素,对天然斜坡的不利作用主要包括地表水下渗、地下水水位上升,河流侧蚀、水库(湖泊)浪蚀、降水(融雪)下渗等。地面径流的作用主要表现在对坡面的冲刷,对坡脚、天沟和侧沟的浸湿和冲刷,渗入坡体中引起土体重量增加和强度降低,渗入节理、裂隙产生静水压力,促进冲沟、陷穴、落水洞的发展等,不利于斜坡稳定。河流、水库的作用主要表现在两方面:一是侧蚀岸坡,使其增高变陡,坡体内软弱面暴露,坡前物质被河水冲走而失去支撑,增加了斜坡的不稳定性;二是河流、湖泊平水期和洪水期水位的变化,改变了地下水排泄、補给条件,形成很大的动水压力,使斜坡向不稳定方向发展。地下水在诱发滑坡发生方面表现为三个方面:一是浸润坡体内软弱结构面,使其抗剪强度显著降低;二是富集于隔水层顶部,对上覆岩土体产生浮托力,降低抗滑力;三是溶解土体中易溶物质,改变土、石成份,降低其结构强度。降水、融雪对斜坡稳定性的影响主要表现为几个方面:①降水沿节理、裂缝下渗,或充填裂缝,增加坡体内的静、动水压力;②降水渗至隔水层富集,产生浮托力;③降水停留黄土体孔隙中,形成孔隙水压力;④软化斜坡土体,降低土体强度;⑤增加坡体含水量,导致坡体自重增加,增大滑坡下滑分力。
  地震在我国中西部地区表现强烈,中小地震几乎年年发生,而这里正是我国黄土的主要分布区。地震会造成大量黄土滑坡,且其数量由高烈度区向低烈度区逐渐减少,地震作用对黄土斜坡的破坏影响主要表现在:①直接破坏岩土结构,降低岩土体内颗粒之间的固有联结力;②引起坡体中粉细砂层、饱和黄土层液化,发生流动;③增加坡体下滑动力。
  人类修建住房、道路、水库、工厂、矿山,进行农田灌溉等人为作用不断地改造着自然斜坡,使其失去其原有的稳定状态,发生滑坡。例如,农业灌溉可以通过改变黄土斜坡区的水文地质条件,间接影响斜坡稳定性;爆破、机械振动与地震作用具有类同的破坏作用;切坡与加载致使斜坡产生变形破坏,乃至失稳滑动;矿藏开采致使地面凹陷体周围的黄土坡体应力重新调整,改变区域地下水排泄条件,使黄土斜坡向不稳定方向发展,促使滑坡活动。
  2黄土滑坡机理
  滑坡机理是滑坡孕育、发展直至破坏致灾的全过程,是滑坡灾害预测、预防、预报和有效防治的基础。不同地点、不同类型的滑坡,有着不同的形成机理。按照成因可将黄土滑坡分为灌溉型黄土滑坡、暴雨型黄土滑坡、工程型黄土滑坡和地震型黄土滑坡四种。
  灌溉型黄土滑坡是灌溉水诱发在塬边形成的、主要由黄土组成的滑坡(典型代表为黑方台滑坡)。灌溉引起黄土含水量增大甚至达到饱和状态,当黄土斜坡下部存在饱和黄土层时,地震、振动都有可能使黄土发生液化,液化的黄土层几乎没有阻碍黄土斜坡滑动的粘滞力存在,造成土体强度丧失,在上覆黄土下滑力的作用下会促使该土层产生流动,加速黄土斜坡的失稳过程,最终形成黄土滑坡。同时,灌溉水可引起土体内水分的季节性冻融,造成地下水富集、滑带土体强度降低及斜坡区静、动水压力增大,这也在一定程度上促使黄土滑坡的形成。
  暴雨型黄土滑坡是指由暴雨作用诱发、与暴雨同步或稍微滞后发生的滑坡。暴雨诱发黄土滑坡的机理可以从三个方面理解:(1)由于雨水渗入作用,软化和泥化,产生滑带软弱层,土体抗剪强度大幅度降低;(2)土体孔隙被水充满和饱和,除了产生动水、静水压力外,还使有效应力减小;(3)大量地表水进入土体后起到了加载作用。在三种因素共同作用下,形成暴雨型黄土滑坡。
  工程型黄土滑坡是指由于人类工程活动不可避免地产生机械振动、斜坡后部加载、前部切割等活动,造成斜坡自然环境条件的改变,如坡体应力重分配、坡体结构调整、地下水排泄系统变化等,进而形成坡体失稳滑动的斜坡灾害现象。人类工程活动诱发黄土滑坡的过程可描述为:稳定山坡→工程活动(开挖、堆载、机具振动)→坡体内部应力平衡被破坏(应力重新调整)→自重及外荷载的作用(抗滑力与下滑力失衡)→土体沿应力集中带剪断→坡体整体下滑→形成黄土滑坡。
  地震型黄土滑坡是指由地震活动而诱发的黄土斜坡失稳滑动的现象。在地震力作用下,黄土体被剪断、解体结构破坏,土颗粒被抛起形成多级斜抛运动(波浪状),粉尘化悬浮形成气垫层,土体在地震停止时获得初速度并在气垫层上运移,在高速远程运移中形成黄土瀑布或土流,最终崩滑堆积形成松散黄土体。
  3黄土滑坡防治方法与措施
  3.1黄土滑坡防治方法
  滑坡防治是基于对滑坡灾害的认知程度、防治能力,针对滑坡灾害位置的重要性、防治的可行性而采取的预防或根治滑坡灾害的手段。当前滑坡的防治方法主要包括四个方面,即:绕避、监测预报、简单工程处理、彻底根除滑坡灾害。针对不同的黄土滑坡,应视具体情况采取不同的防治措施。
  绕避:对于规模较大的滑坡或滑坡群,因认知程度低、防治困难或整治工程耗资巨大,缺乏经济实力,同时又具备避开条件,宜采用绕避措施。该方法适用于工程建设的初期阶段(勘察、可行性研究),不仅可避免滑坡危害,将危害消灭在萌芽状态,而且可以减少投资。
  监测预报:对规模较大、危害严重、不可避免(无法阻止致灾)的滑坡,监测预报是一种廉价,且效益显著的滑坡灾害预防方法。它利用滑坡活动的规律性,通过一定的监测手段,随时掌握滑坡的动态规律,及时迁移、搬迁滑坡危害区的人群、设施,减小、降低滑坡危害性。该方法适用于难以治理的滑坡(以研究为目的监测预报除外),其目的仅在于减灾。
  简单工程处理:对规模不大、性质清楚、危害不甚严重的滑坡,且采取简单工程措施(如减重、压脚、排水等)进行处理,能够稳定滑坡,而不会造成山体的进一步恶化,可考虑采用简单工程处理的滑坡防治方法。该方法适用于存在滑坡条件、尚未变形的山坡(边坡),一旦出现滑坡变形,最好配以根治措施,以保证滑坡的永久稳定。
  彻底根除滑坡灾害:对危害严重,不能绕避,且社会、经济效益显著的滑坡,采取根治手段(如抗滑挡墙、抗滑桩、锚索、截、排水工程等综合措施)是必要的。该方法的使用与社会、经济效益密切相关,需做效益对比、分析。
  3.2黄土滑坡防治措施
  对已经查明滑坡性质,致灾严重,预防或简单工程措施难以消除滑坡危害,而又难以避免的滑坡,宜采用相应的防治措施。目前国内外治理滑坡的主要有改变滑坡几何形状、排水、支挡、斜坡内部加固四种措施,这些措施综合使用可有效控制滑坡灾害,避免灾害损失。
  改变滑坡几何形态:主要是消减推动滑坡产生区的物质和增加阻止滑坡产生区的物质,即通常所谓的“砍头压脚”,通过对滑坡前部加载(压脚)增加抗滑力,对滑坡后部(主滑段和牵引段)削方减重(砍头)减少下滑力,以达到稳定滑坡目的。
  排水措施:水在滑坡灾害中的不利影响已是不争的事实,故有“无水不滑”之说,黄土滑坡亦不例外。除地震造成的黄土滑坡外,与水无关的黄土滑坡并不多见。滑坡排水措施包括将地表水引出滑动区外的地表排水和降低地下水位的地下排水,常用的有集水明沟、排水暗沟、排水孔等。
  支挡结构物:当改变斜坡几何形态和排水措施不能保证滑坡稳定时,常采用支挡结构物如抗滑挡墙(重力式挡墙、锚杆挡墙等)、被动桩、墩、沉井或斜坡内部加强措施如锚钉、锚索、抗滑键、支撑盲沟等来防止或控制斜坡岩土体运动。支挡措施一般应遵循如下原则和方法:(1)支挡结构物应依据地形条件布置在滑坡的中前部,对于简单的中、小型滑坡可设置于滑坡前缘,对于中下部有稳定岩层锁口的滑坡,可将其设置于锁口处;(2)如滑坡出口在坡面的较高处,可视地基情况设置明洞,或其他锚固措施,如锚索、框架锚索等;(3)对于大型、复杂滑坡,可根据实际情况,设置一级或多级支挡结构物;(4)支挡结构物的基础必须置于滑面以下一定深度,布置应视滑体地质条件、推力变化,选择多个断面,设计不同截面。
  斜坡内部加固:斜坡内部加固包括对坡面、坡脚的加固和对滑带土(软弱层带)的加固两个方面。坡面、坡脚加固依据不同的地质条件常用的方法是系统锚杆、素喷、锚喷、锚杆格子梁等工程措施;滑带土加固在一些小型滑坡上曾試用过灌水泥浆、打砂桩、旋喷桩、焙烧法、电渗排水法、硅化法、沥青法等方法取得成功,但时效性还难以定论,故目前应用还不多。
  4结论
  本文系统总结了黄土滑坡的形成条件、机理及防治措施,得到了以下结论:
  (1)黄土滑坡的形成受地形地貌、地层岩性、地质结构构造、地下水分布、植被等内在因素的控制,水的作用、地震作用和人为作用等外在因素进一步诱发了黄土滑坡,内因决定着黄土滑坡潜在的不稳定性,外因又将促进这种不稳定性的不断恶化,最终形成滑坡灾害。
  (2)按照成因可将黄土滑坡分为灌溉型黄土滑坡、暴雨型黄土滑坡、工程型黄土滑坡和地震型黄土滑坡四种类型,并从机理上诠释了不同滑坡的形成机理。
  (3)针对实际情况,滑坡防治可采取绕避、监测预报、简单工程處理、彻底根除滑坡灾害四种方法。滑坡处治可采取改变滑坡几何形状、排水、支挡、斜坡内部加固四种措施或综合使用。
  
  参 考 文 献
  [1] TerZaghi K.. Mechanism of landslides. In S. Paige(ed) Application of Geology to Engineering Practice, Geologieal Society of America, Berkey, 1950:83-123.
  [2] TerZaghi K., Peck R.B.. Soil Mechanics In Engineering Practice. NewYork: John Willey & Sons (2nd ED), 1967.
  [3] Haefeli R.. Creep and Progressive failure in snow, soil, rock and rice. Proc.Sixth Intern. Conf. Soil Mech. Found. Eng., Montreal, 1965(36):134-147.
  [4] Mogenstem N.R.. The Influence of Groundwater on Stability. In stability in open Pit Ming (Brawer C.O., and Milligan V. eds.),Society of Mining Engineers,American Institute of Mining,Metallurgical and Petroleum Engineers, NewYork, 1971:65-81.
  [5] Ter-Stepanian G.. Creep of a clay during shear and its theological model. Geotechnique, 1975,25(2):229-320.
  [6] 徐邦栋,王恭先.几类滑坡的发生机理及有效防治措施. 铁路崩坍滑坡论文报告集[C]. 西安: 1982:93-99.
  [7] 张倬元, 王士天, 王兰生. 工程地质分析原理(第二版)[M]. 北京:地质出版社, 1994.
  [8] 王思敬, 王效宁. 大型高速滑坡的能量分析及其灾害预测.滑坡论文选集[C]. 成都: 1989:117-124.
  [9] 高根树, 张咸恭等. 大型高速滑坡滑动机理. 中国地质灾害与防治学报[J]. 1992,3(l):29~32.
  [10] 王家鼎等. 强震作用下低角度黄土斜坡滑移的复合机理研究. 岩土工程学报[J]. 2001,23(4):446~450.
其他文献
摘要:本文作者结合工作实践经验,对建筑工程施工后期安全管理存在的问题进行了分析,并提出了几点措施和建议。  关键词:建筑工程;后期施工;安全管理  Abstract: in this paper, the author combined with practical work experience, the existence of security management in building
期刊
摘要:城市生态系统是人为改变了结构、改造了物质循环和部分改变了能量转化、长期受人类活动影响的、以人为中心的陆生生态系统。城市发展带来的负面效应将给地球造成巨大的压力,城市生态系统的可持续发展是社会生态系统、经济生态系统和自然生态系统的协调发展,取决于城市生态支持系统的活力。目前国内的城市生态环境问题不容乐观,PM2.5席卷全国。在总结城市生态环境基本特征及问题的基础上,提出生态城市将成为建设可持续
期刊
摘要:论文针对在晶体硅太阳电池组件制作的过程中由于人为因素对产品质量的影响,从原材料检验、过程制作、层压、割边等多个方面进行了论述与探讨。  关键词:人为因素;组件质量;影响  Abstract: This paper aimed at the process of crystal silicon solar cell assembly production due to the impact o
期刊
摘要:本文对机械加工表面质量进行了分析,指出了影响机械加工表面质量的因素,并提出了提高机械加工表面质量的措施,对工程实践有一定的指导作用。  关键词:机械加工 ;表面质量; 改进措施  Abstract: in this paper, the mechanical processing surface quality was analyzed, and points out the factors
期刊
摘要:结合工作经验对地基承载力特征值(GB50007-2002)与基本承载力(TB10002.5-2005)两个关键性指标的概念和得出方法进行浅析。  关键词:特征值;基本值;联系与区别  Abstract: combined with work experience on the characteristic value of subgrade bearing capacity (GB50007
期刊
【摘要】为了改变房屋建筑工地班组安全生产严竣形势,在全面剖析房屋建筑工地班组安全生产普遍存在安全生产意识薄弱,习惯性违章,安全隐患一次整改率低、整改滞后,同类安全隐患重复发生概率高等諸多问题后,有针对性地从制度建设、安全生产意识教育和工地班组文化建设等方面提出解决对策,促进房屋建筑施工企业安全生产管理工作跃上一个新的台阶。  【关键词】建筑工地班组;安全生产;存在问题;整改对策  Abstract
期刊
摘要:本文结合多年土建工程管理经验对影响建筑土建工程施工质量的因素以及加强建筑土建工程施工质量控制的几点措施进行了论述,可供同行交流。  关键词:土建工程;质量;管理;控制  中图分类号:F253.3 文献标识码:A 文章编号:       前言  在建筑领域中,建筑土建工程的质量一直是建筑工程质量的重点,随着房地产开发建设的迅速发展,土建在工程建设中占据着非常重要的地位。其施工质量的优劣,对结构
期刊
摘要:近年来人们对工程地质勘探要求与标准越来越高。这就要求勘探人员在工程勘察中详细研究与工程相关的水文地质,提出相应的防治措施从而提高工程勘察水平。本文主要是对我国工程地质勘探中水文地质问题及其危害进行探讨,希望有助于加深人们对工程地质勘探问题的认识。  关键词:工程地质勘探;水文地质;问题  中图分类号: P624 文献标识码: A 文章编号:  引言:  水文地质问题是工程勘察活动中极为重要并
期刊
摘要:会计职业道德是指在会计职业活动中应遵循的、体现 会计职业特征的、调整会计职业关系的职业行为准则和规范。会计工作处于整个社会经济的前沿,会计人员身处财经工作的关键地位,职业道德在整个会计工作中显得尤为重要。加强会计职业道德建设可以增强会计人员的使命感,完善选拔和激励约束机制,从而促进经济健康协调发展。    关键词:会计职业道德、建设、途径    中图分类号:E232.5 文献标识码:A 文章
期刊
摘要: 世界文化景观的开发以及管理工作,对于相关的文物来讲,有着极为重要的意义,很好的针对实际情况结合文物的主要特点、环境等,制定详细的管理以及保护方案,是其中的重点内容。文章将针对这一方面展开论述,详细的分析如何有效的进行文化景观的管理以及保护,并且对其中存在的一些问题进行解决,力求使相关的工作更上一步台阶,完善相应的制度和体系建设,为文化景观的保护工作作出积极的贡献。  关键词:文化景观;管理
期刊