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【摘 要】 滑坡会给社会经济以及人民的生命财产带来巨大的伤害,其是地质灾害中较为常见的,因此滑坡地质灾害的预防处理是尤为重要的。本文对滑坡地质灾害和监测方法进行了分析,进而对滑坡的防治措施进行了探讨。
【关键词】 滑坡地质灾害;监测方法;防治措施
滑坡往往给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失,有的甚至是毁灭性的灾难。随着社会经济和科学技术的发展,对滑坡灾害的预防和治理措施也越来越完善。我们必须先要获得准确的监测数据,并对加以分析,做好预防工作,并要综合考虑地质地形和周围环境状况等因素采取有效的措施進行治理。
一、滑坡概述
(一)滑坡形成的过程
滑坡的形成一般要经历蠕变阶段、蠕滑阶段、滑动阶段和停止阶段四个阶段。
1、蠕变阶段。在滑坡形成初期,地表没有明显开裂变形的迹象,滑动面还没有形成,滑动面连带土体刚开始蠕变,并没有位移。
2、蠕滑阶段。滑坡后缘弧型裂缝已开始形成,裂缝逐渐扩大并联通,滑动面从后缘、前缘逐渐向中间发育,滑动面并没有完全贯通。到本阶段后期,滑动面上段有蠕滑变形,并没有整体位移变形。
3、滑动阶段。后缘裂缝出现加速变形,滑动面已完全贯通,整体滑动开始。由于滑动面上抗剪特性的不同,可能出现低速滑动、中速滑动和高速滑动。
4、滑动停止。对中高速滑动而言经过一个滑动过程便进入停止滑动的相对稳定阶段,对低速滑动而言,滑动阶段与停止阶段间交叉进行,可能经历仅数天,甚至多达数年。
(二)防治中存在的问题
1、没有做好前期地质的勘察工作,未能避开大型的古老滑坡。
2、滑坡勘察技术水平不高,容易判断失误,导致治理工程的失败。
3、高边坡的数量较多,高度较大,又缺乏科学的预测评价方法以及相应的治理措施,在施工之后出现了变形与滑坡。
4、治理方案上存在问题。
5、施工季节、程序和方法不科学,造成滑坡范围扩大或急剧滑动。
二、滑坡地质灾害的监测
(一)滑坡地质灾害监测的意义
地质构造、地层岩性、地形地貌、植被和水文地质条件等因素可以引起改变斜坡外形和岩土的性质恶化,这些都是导致滑坡形成的影响因素。所以,对这些因素进行有效监测,并综合运用各种参数,采取合理的预测模型对滑坡进行有效的预测。通过滑坡的监测,能够了解并掌握滑坡体演变的过程,及时捕捉滑坡灾害的特征信息,为正确分析和评价滑坡及滑坡预测和预报等提供可靠的数据。
滑坡地质灾害的预测在工农业生产当中具有重大意义,体现在滑坡地质灾害预测可以为重大国民经济建设的规划提供宏观灾害的预防、减灾与避灾的科学依据,为具体建筑物与建设场地选择不易形成滑坡的安全地带,可以及时的预报滑坡所可能产生的灾害性运动以及工程或建筑物所不允许的危险位移量。当滑坡要产生不可避免的大位移时,预告灾害事故的可靠时间,防止或减少人员伤亡及经济损失,可以为国家或地方政府决策部门制定滑坡高灾害区的土地使用法规和防治规则提供科学依据。
(二)滑坡地质灾害监测的内容
滑坡地质灾害监测内容随着滑坡监测技术的改进、方法的完善、理论的创新不断发展和丰富,其包括滑坡形变监测、滑坡变形破坏的相关因素监测及滑坡诱发因素监测3方面的内容。同时,对不同地质条件、不同成因的滑坡,在监测中所采用的监测内容也不尽相同。
(三)滑坡地质灾害监测的方法
滑坡的监测方法多种多样,有的基于人为观察,有的基于现代高科技手段,前者比较便利,是一种定性监测;后者是随着科技的进步,将各种手段、仪器应用到地质灾害监测中,因而是一种定量监测,其中包括GPS监测法以及TDR、INSAR等监测方法。在进行滑坡地质灾害监测时,无论采用哪种监测方法,若单独使用都有其一定的局限性,因而需要结合监测的内容,根据实际情况综合运用各种方法,这样才能对滑坡地质灾害进行有效监测。笔者将几种重要的定量监测方法加以介绍。
1、GPS监测法
GPS监测法是目前应用较多的监测方法。该方法不受气候条件的限制,可以进行全天候全时段的监测,而且其定位精度高、操作简单。值得注意的是,如果确定的监测精度过高,会造成人力和物力的浪费。因此,有必要研究滑坡监测精度、复测周期及位移速度之间的相互关系,在此基础上,结合监测的具体对象确定滑坡监测精度及复测周期的合理方法。如在对重庆万州区某滑坡的监测中,根据GPS法,得到监测点位移量,计算出位移速度,然后根据位移速度,比较了该滑坡不同阶段的特征性,得到滑坡体现今所处位置,为滑坡预报提供了依据。
2、遥感监测法
卫星遥感解译技术已成为快捷的滑坡遥感调查方法。通常采用航空摄影与彩色红外摄影及热红外扫描来调查滑坡,利用不同时间的航空遥感图像监测其动态变化。但是,在利用遥感监测法时需要根据任务要求,合理选择遥感资料和工作方法,这是实现调查目标的重要环节。利用遥感技术可以不直接接触有关目标物来收集信息并对其进行识别分类、判读和分析。
3、TDR监测法
TDR即时域反射测试技术是一种电子测量技术,多年来一直用于各种物体形态特征的检测和空间定位。TDR监测法用于滑坡监测时,向埋入监测孔内的电缆发射脉冲信号,当遇到电缆在孔中产生变形时,就会产生反射波信号。经过对反射信号的分析,就能确定电缆发生形变的程度和位置。这种方法具有成本低、节省监测时间的特点。
4、INSAR监测法
合成孔径雷达干涉(INSAR)测量是一项新的空间测量技术,其使用卫星或飞机搭载的合成孔径雷达系统获取高分辨率地面反射复数影像,每一分辨元的影像信息中不仅含有灰度信息,而且还包含干涉所需的相位信号。INSAR技术通过2次或多次平行观测或2幅天线同时观测,获取地面同一地物的复图像对,并得到该地区的SAR影像干涉相位,进而获得其三维信息。利用一些特殊的数据处理方法(如:干涉配准、噪声去除等)和几何转化来获取数字高程模型或探测地表形变。 5、分布式光纤传感技术监测法
光纤传感技术是通过对光纤内传输光某些参数(如强度、相位、频率、偏振态等)变化的测量,实现对环境参数的测量。分布式光纤传感技术以其可复用、分布式、长距离传输的优势成为光纤传感技术中最具前途的技术之一,是光纤传感监测技术的发展趋势,其包括光纤布拉格光栅传感技术(FBG)与布里渊光时域反射传感技术(BOTDR)。
6、测量机器人监测法
测量机器人是在全站仪基础上集成步进马达和CCD影像传感器构成的视频成像系统,是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型电子全站仪。在滑坡及水工建筑物变形自动化监测中,测量机器人正逐渐成为首选的自动化测量技术设备。
三、滑坡灾害的分析
(一)滑体稳定性评价
滑坡稳定性研究的主要任务是进行滑体稳定性验算,评价目前的稳定性状态和可能的变化发展趋势,它是在确定了地质模型和物理破坏模式后,给出合理的数学概化模型,才能计算得出正确的结论。
目前,已提出的方法有几十种,大致分为三大类:极限平衡法、数值分析法、概率分析法。
(二)黏性土的剪切破坏规律——残余强度
1、C、φ的关系
滑动面抗剪强度表达式:τ=σtgφ+C
当滑带土处于饱水状态:C=0,τ=σtgφ
从公式可以看出:抗剪强度是随着作用于滑动面上的法向应力的增大而增大;内摩擦角为一变数;内聚力为一常数。
滑体厚度的大小影响滑动面的抗剪强度。当滑体厚度增大时,内摩擦角的作用增大;当滑体厚度减小时,内聚力的作用增大。有关文献将滑体(上覆岩土体)厚度为4米作为一个界线。①滑体厚度小于4米时,其抗剪强度主要由内聚力控制。②滑体厚度大于4米时,其抗剪强度主要由内摩擦角控制。
为方便计算,通过抗剪强度相等原则,采用一个定值的综合内摩擦角φ0代替内摩擦角和内聚力。称似摩擦角或综合摩擦角。
2、实验的方法
主要有四种:室内试验、原位试验、参数反演、经验法。室内试验和原位试验方法最大的不足是由于滑带土的不均匀性导致试验结果离散性太大。尽管目前对取样部位及取样方法进行了规定,且试验尽可能模拟各部位滑坡的受力特征,但仍然难以达到满意的效果。
参数反演法:反演或称反分析是通过恢复已破坏斜坡的原始状态或滑动后滑坡状态,在分析其破坏机理的基础上,建立极限平衡方程,然后反求滑动面的C、φ值。
(1)明确反映变形破坏机制。
(2)计算步骤尽可能简化,抓住主要问题,提高适宜性。
(3)易于校核。
(4)不刻意追求新颖和复杂化。
在进行反演分析时应特别注意以下几点:①应尽可能地模拟滑坡蠕滑时的边界条件,尤其是地下水位,如果难以做到,则可取勘探时雨季最高地下水位;②选择分析剖面与主滑剖面一致;③用作反演分析的理论方法,应与设计用的稳定性及推力计算方法一致。
《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)、《公路工程地质勘测规范》(JTJ064-98)、《铁路工程不良地质勘察规程》(TB10027-2001)、《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)等规范规程中对反演法均作了相应的规定。但在具体计算过程中需注意以下几个方面:
(1)无论是采用恢复已破坏斜坡的原始状态或滑动后滑坡状态,首先必须明确滑坡的稳定状态,并取相应的稳定系数。各种规范规程中按滑坡的赋存活动状态(正在滑动、暂时稳定、稳定)给出了一个相应的区间值,但在取值过程中需考虑滑坡的危害程度,危害程度大取小值,危害程度小取大值。
(2)除主滑剖面外需取与主滑剖面平行的不少于一条的计算剖面。
(3)假定C值计算φ值、或假定φ值计算C值,须注意两值的对应性,计算中相邻假定值不能过大。
经验法:各类规范、规程、手册都给出了较多的经验数据,在应用过程中要注意滑带土的相似性和不同性。
硬性结构面:主要由结构面的几何形态、胶结情况及充填厚度所决定。结构面起伏较大且较粗糙,内摩擦角较大;结构面如为钙质、铁质、硅质胶结,内聚力较大;随着结构面充填物厚度的增大,结构面抗剪强度由充填物的抗剪强度来控制。
滑带土的抗剪强度还与土的矿物成份及粒径有关。如组成土的矿物成份中高岭土、伊利石、蒙脱石含量较高,则土的内聚力较大,粒径大,内聚力小。
四、滑坡治理
(一)边坡工程防治措施
1、截流排水
(1)滑坡体外的水避免进入滑坡体,滑坡体内的水要尽量排出。
(2)外围截水沟,在滑坡体周边外侧开挖引水沟避免地表水进入滑坡体。
(3)内部排水沟,在滑坡体内部开挖排水沟使水能够尽快流出滑坡体。
(4)坡面夯实防渗,让地表水能够尽快流走,避免渗入滑坡体。
(5)排水孔和盲沟。
2、削坡减荷
(1)降低滑坡体的下滑力。
(2)减小滑坡体坡度。
(3)削去滑坡体后缘的土体。
(4)增加滑坡体前缘的重量。
3、边坡防护
(1)岩石边坡防护:抹面、喷浆、喷混凝土、片石护墙、锚杆喷浆护坡、挂网喷浆护坡,避免邊坡滑落和冲刷。
(2)土质边坡防护:种草,降低水对边坡的冲刷,提高边坡土体的抗剪强度,或者砌片石框架或锚杆护坡。
4、抗滑工程
(1)支撑滑坡体,阻止滑坡体在重力下发生滑动。
(2)挡土墙,借助自身重量来阻挡滑坡,适用于小型滑坡。 (3)抗滑桩,穿过滑坡面使得滑坡体和滑坡面以下稳定土体形成整体,可以用于固定巨型滑坡。
(4)锚杆,提高滑坡面的正应力,进而提高其抗剪强度。
(5)支撑,防止陡峭山坡的破坏和滑动。
5、土质改良
(1)增加土体强度,防止土体破坏。
(2)添加材料改变岩土成分。
(3)直接拌合(沥青,水泥,石灰等)。
(4)灌浆法以及其他方法。
(二)滑坡工程防护措施
在滑坡发生以前,实施必要的工程措施中断滑坡形成过程,称为滑坡超前防治;滑坡发生以后,如有再次滑动的可能,可采取必要的工程措施防治再次滑动,常用的工程是:排水工程类、改变滑坡应力平衡类、拉滑支挡工程类、滑坡锚固体系等。
1、滑坡排水
据调查,80%以上的滑坡发生在雨季,与水(大气降水、地下水)作用有关系。因此,滑坡排水工程在滑坡防治中具有重要的意义。几乎所有的滑坡防治工程都有排水措施,据排水沟布设的位置可分为:
(1)“八”字形环形排水,修在滑坡后缘及两侧稳定斜坡上,截排后山坡及两侧地表水。
(2)树枝状排水明沟,修在滑体地表,排除低洼地表积水。
(3)滑体内排水盲沟(渗沟),修在地下2米左右,排除滑体内地下积水。盲沟实际上是地下汇水廊道,将两侧地下水汇集于沟中排除。沟内需填实了渗水性非常好的粗沙、砾石、碎块石,以便地下水尽快排出。
除此还有地水排水井,修建在滑坡体中部,采用钻孔集水排除地下水。
2、滑坡减载压脚工程
所有的滑坡发生都是因下滑坡力大于抗滑力引起的,若能想办法减少下滑力,增大抗滑力,使滑坡的下滑力小于抗滑力,此滑坡就不会滑动。根据这一思路人们研究了减载压脚工程。即在滑坡产生下滑力为主的部分(滑体中--后部,称为驱滑段),削减一定量的土石压在滑坡前部(阻滑段),增大滑坡的抗滑力。
减多少方,在滑坡前缘压脚多少方可满足滑坡稳定要求,要通过滑坡稳定性计算得出。
3、滑坡抗滑挡土墙工程
抗滑挡土墙是滑坡防治中最常见的工程,建在滑坡前缘,阻挡滑坡滑动。根据抗滑挡土墙使用的材料,可分为块石(片石、条石)浆砌抗滑挡土墙、混凝土抗滑挡土墙、钢筋石笼抗滑挡土墙和木头框架石笼抗滑挡土墙。最常用的是“块(片)石浆砌抗滑挡土墙”。
挡土墙的设计仍应依据挡土墙设置位置的滑坡推力大小进行设计,挡土墙的基础应深入滑动面以下1米左右,最好嵌入基岩0.5米以上,确保挡土墙不与滑坡一起滑动。
由于普通挡土墙不适用于滑动面较深的滑坡防治,近10多年研究发展了预应力锚索抗滑挡土墙。在普通抗滑挡土墙顶上加了一排预应力锚索,锚索的下端深入滑动面以下10米,最好锚于基岩中,此种抗滑挡墙的功能明显增强,适用范围更加广泛。
4、滑坡抗滑桩工程
抗滑桩也是滑坡防治常用的工程,在铁路、公路滑坡的防治中用得很广泛。将抗滑桩置于滑坡体前部,或被保护对象下侧,阻止滑坡滑动。
(1)按抗滑桩的几何分布形态分为圆形、方形和梯形,应用最多的是圆形和方形两种;圆形按直径大小分为:微形(a<0.5m)、小形(0.5~1.0m)、中形(1.0~2.0m)、大形(2.0~3.0)、特大形(d>3.0m)。
(2)按施工方法分为人工挖孔桩、机械成孔桩和旋喷桩。
(3)按建筑材料和桩的结构分为混凝土桩、钢筋混凝土桩和木桩。在滑坡防治工程中常用的是钢筋混凝土桩。
近二十年为了增加抗滑桩的抗倾覆稳定性,研究出了预应力锚索抗滑桩,使抗滑桩的抗滑性得到充分发挥。
五、总结
滑坡地质灾害对人们以及社会经济有着巨大的伤害,因此我们对于滑坡必须提高监测工作的水平,认真负责,做好预防工作,还要对滑坡采取有效的措施进行治理,综合考虑工程的实际状况来选择最为合理的治理方式,力求把滑坡灾害的伤害降到最低。
参考文献:
[1]宋罗明,郭国平.滑坡地质灾害勘查和防治治理探析[J].江西建材,2014,(10).
[2]鄧江平.滑坡地质灾害预防及处理对策分析[J].科技传播,2013,(15).
[3]孔焱东,徐大鹏.基于滑坡地质灾害勘查及防治治理的探究[J].建材发展导向,2013,(2).
【关键词】 滑坡地质灾害;监测方法;防治措施
滑坡往往给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失,有的甚至是毁灭性的灾难。随着社会经济和科学技术的发展,对滑坡灾害的预防和治理措施也越来越完善。我们必须先要获得准确的监测数据,并对加以分析,做好预防工作,并要综合考虑地质地形和周围环境状况等因素采取有效的措施進行治理。
一、滑坡概述
(一)滑坡形成的过程
滑坡的形成一般要经历蠕变阶段、蠕滑阶段、滑动阶段和停止阶段四个阶段。
1、蠕变阶段。在滑坡形成初期,地表没有明显开裂变形的迹象,滑动面还没有形成,滑动面连带土体刚开始蠕变,并没有位移。
2、蠕滑阶段。滑坡后缘弧型裂缝已开始形成,裂缝逐渐扩大并联通,滑动面从后缘、前缘逐渐向中间发育,滑动面并没有完全贯通。到本阶段后期,滑动面上段有蠕滑变形,并没有整体位移变形。
3、滑动阶段。后缘裂缝出现加速变形,滑动面已完全贯通,整体滑动开始。由于滑动面上抗剪特性的不同,可能出现低速滑动、中速滑动和高速滑动。
4、滑动停止。对中高速滑动而言经过一个滑动过程便进入停止滑动的相对稳定阶段,对低速滑动而言,滑动阶段与停止阶段间交叉进行,可能经历仅数天,甚至多达数年。
(二)防治中存在的问题
1、没有做好前期地质的勘察工作,未能避开大型的古老滑坡。
2、滑坡勘察技术水平不高,容易判断失误,导致治理工程的失败。
3、高边坡的数量较多,高度较大,又缺乏科学的预测评价方法以及相应的治理措施,在施工之后出现了变形与滑坡。
4、治理方案上存在问题。
5、施工季节、程序和方法不科学,造成滑坡范围扩大或急剧滑动。
二、滑坡地质灾害的监测
(一)滑坡地质灾害监测的意义
地质构造、地层岩性、地形地貌、植被和水文地质条件等因素可以引起改变斜坡外形和岩土的性质恶化,这些都是导致滑坡形成的影响因素。所以,对这些因素进行有效监测,并综合运用各种参数,采取合理的预测模型对滑坡进行有效的预测。通过滑坡的监测,能够了解并掌握滑坡体演变的过程,及时捕捉滑坡灾害的特征信息,为正确分析和评价滑坡及滑坡预测和预报等提供可靠的数据。
滑坡地质灾害的预测在工农业生产当中具有重大意义,体现在滑坡地质灾害预测可以为重大国民经济建设的规划提供宏观灾害的预防、减灾与避灾的科学依据,为具体建筑物与建设场地选择不易形成滑坡的安全地带,可以及时的预报滑坡所可能产生的灾害性运动以及工程或建筑物所不允许的危险位移量。当滑坡要产生不可避免的大位移时,预告灾害事故的可靠时间,防止或减少人员伤亡及经济损失,可以为国家或地方政府决策部门制定滑坡高灾害区的土地使用法规和防治规则提供科学依据。
(二)滑坡地质灾害监测的内容
滑坡地质灾害监测内容随着滑坡监测技术的改进、方法的完善、理论的创新不断发展和丰富,其包括滑坡形变监测、滑坡变形破坏的相关因素监测及滑坡诱发因素监测3方面的内容。同时,对不同地质条件、不同成因的滑坡,在监测中所采用的监测内容也不尽相同。
(三)滑坡地质灾害监测的方法
滑坡的监测方法多种多样,有的基于人为观察,有的基于现代高科技手段,前者比较便利,是一种定性监测;后者是随着科技的进步,将各种手段、仪器应用到地质灾害监测中,因而是一种定量监测,其中包括GPS监测法以及TDR、INSAR等监测方法。在进行滑坡地质灾害监测时,无论采用哪种监测方法,若单独使用都有其一定的局限性,因而需要结合监测的内容,根据实际情况综合运用各种方法,这样才能对滑坡地质灾害进行有效监测。笔者将几种重要的定量监测方法加以介绍。
1、GPS监测法
GPS监测法是目前应用较多的监测方法。该方法不受气候条件的限制,可以进行全天候全时段的监测,而且其定位精度高、操作简单。值得注意的是,如果确定的监测精度过高,会造成人力和物力的浪费。因此,有必要研究滑坡监测精度、复测周期及位移速度之间的相互关系,在此基础上,结合监测的具体对象确定滑坡监测精度及复测周期的合理方法。如在对重庆万州区某滑坡的监测中,根据GPS法,得到监测点位移量,计算出位移速度,然后根据位移速度,比较了该滑坡不同阶段的特征性,得到滑坡体现今所处位置,为滑坡预报提供了依据。
2、遥感监测法
卫星遥感解译技术已成为快捷的滑坡遥感调查方法。通常采用航空摄影与彩色红外摄影及热红外扫描来调查滑坡,利用不同时间的航空遥感图像监测其动态变化。但是,在利用遥感监测法时需要根据任务要求,合理选择遥感资料和工作方法,这是实现调查目标的重要环节。利用遥感技术可以不直接接触有关目标物来收集信息并对其进行识别分类、判读和分析。
3、TDR监测法
TDR即时域反射测试技术是一种电子测量技术,多年来一直用于各种物体形态特征的检测和空间定位。TDR监测法用于滑坡监测时,向埋入监测孔内的电缆发射脉冲信号,当遇到电缆在孔中产生变形时,就会产生反射波信号。经过对反射信号的分析,就能确定电缆发生形变的程度和位置。这种方法具有成本低、节省监测时间的特点。
4、INSAR监测法
合成孔径雷达干涉(INSAR)测量是一项新的空间测量技术,其使用卫星或飞机搭载的合成孔径雷达系统获取高分辨率地面反射复数影像,每一分辨元的影像信息中不仅含有灰度信息,而且还包含干涉所需的相位信号。INSAR技术通过2次或多次平行观测或2幅天线同时观测,获取地面同一地物的复图像对,并得到该地区的SAR影像干涉相位,进而获得其三维信息。利用一些特殊的数据处理方法(如:干涉配准、噪声去除等)和几何转化来获取数字高程模型或探测地表形变。 5、分布式光纤传感技术监测法
光纤传感技术是通过对光纤内传输光某些参数(如强度、相位、频率、偏振态等)变化的测量,实现对环境参数的测量。分布式光纤传感技术以其可复用、分布式、长距离传输的优势成为光纤传感技术中最具前途的技术之一,是光纤传感监测技术的发展趋势,其包括光纤布拉格光栅传感技术(FBG)与布里渊光时域反射传感技术(BOTDR)。
6、测量机器人监测法
测量机器人是在全站仪基础上集成步进马达和CCD影像传感器构成的视频成像系统,是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型电子全站仪。在滑坡及水工建筑物变形自动化监测中,测量机器人正逐渐成为首选的自动化测量技术设备。
三、滑坡灾害的分析
(一)滑体稳定性评价
滑坡稳定性研究的主要任务是进行滑体稳定性验算,评价目前的稳定性状态和可能的变化发展趋势,它是在确定了地质模型和物理破坏模式后,给出合理的数学概化模型,才能计算得出正确的结论。
目前,已提出的方法有几十种,大致分为三大类:极限平衡法、数值分析法、概率分析法。
(二)黏性土的剪切破坏规律——残余强度
1、C、φ的关系
滑动面抗剪强度表达式:τ=σtgφ+C
当滑带土处于饱水状态:C=0,τ=σtgφ
从公式可以看出:抗剪强度是随着作用于滑动面上的法向应力的增大而增大;内摩擦角为一变数;内聚力为一常数。
滑体厚度的大小影响滑动面的抗剪强度。当滑体厚度增大时,内摩擦角的作用增大;当滑体厚度减小时,内聚力的作用增大。有关文献将滑体(上覆岩土体)厚度为4米作为一个界线。①滑体厚度小于4米时,其抗剪强度主要由内聚力控制。②滑体厚度大于4米时,其抗剪强度主要由内摩擦角控制。
为方便计算,通过抗剪强度相等原则,采用一个定值的综合内摩擦角φ0代替内摩擦角和内聚力。称似摩擦角或综合摩擦角。
2、实验的方法
主要有四种:室内试验、原位试验、参数反演、经验法。室内试验和原位试验方法最大的不足是由于滑带土的不均匀性导致试验结果离散性太大。尽管目前对取样部位及取样方法进行了规定,且试验尽可能模拟各部位滑坡的受力特征,但仍然难以达到满意的效果。
参数反演法:反演或称反分析是通过恢复已破坏斜坡的原始状态或滑动后滑坡状态,在分析其破坏机理的基础上,建立极限平衡方程,然后反求滑动面的C、φ值。
(1)明确反映变形破坏机制。
(2)计算步骤尽可能简化,抓住主要问题,提高适宜性。
(3)易于校核。
(4)不刻意追求新颖和复杂化。
在进行反演分析时应特别注意以下几点:①应尽可能地模拟滑坡蠕滑时的边界条件,尤其是地下水位,如果难以做到,则可取勘探时雨季最高地下水位;②选择分析剖面与主滑剖面一致;③用作反演分析的理论方法,应与设计用的稳定性及推力计算方法一致。
《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)、《公路工程地质勘测规范》(JTJ064-98)、《铁路工程不良地质勘察规程》(TB10027-2001)、《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)等规范规程中对反演法均作了相应的规定。但在具体计算过程中需注意以下几个方面:
(1)无论是采用恢复已破坏斜坡的原始状态或滑动后滑坡状态,首先必须明确滑坡的稳定状态,并取相应的稳定系数。各种规范规程中按滑坡的赋存活动状态(正在滑动、暂时稳定、稳定)给出了一个相应的区间值,但在取值过程中需考虑滑坡的危害程度,危害程度大取小值,危害程度小取大值。
(2)除主滑剖面外需取与主滑剖面平行的不少于一条的计算剖面。
(3)假定C值计算φ值、或假定φ值计算C值,须注意两值的对应性,计算中相邻假定值不能过大。
经验法:各类规范、规程、手册都给出了较多的经验数据,在应用过程中要注意滑带土的相似性和不同性。
硬性结构面:主要由结构面的几何形态、胶结情况及充填厚度所决定。结构面起伏较大且较粗糙,内摩擦角较大;结构面如为钙质、铁质、硅质胶结,内聚力较大;随着结构面充填物厚度的增大,结构面抗剪强度由充填物的抗剪强度来控制。
滑带土的抗剪强度还与土的矿物成份及粒径有关。如组成土的矿物成份中高岭土、伊利石、蒙脱石含量较高,则土的内聚力较大,粒径大,内聚力小。
四、滑坡治理
(一)边坡工程防治措施
1、截流排水
(1)滑坡体外的水避免进入滑坡体,滑坡体内的水要尽量排出。
(2)外围截水沟,在滑坡体周边外侧开挖引水沟避免地表水进入滑坡体。
(3)内部排水沟,在滑坡体内部开挖排水沟使水能够尽快流出滑坡体。
(4)坡面夯实防渗,让地表水能够尽快流走,避免渗入滑坡体。
(5)排水孔和盲沟。
2、削坡减荷
(1)降低滑坡体的下滑力。
(2)减小滑坡体坡度。
(3)削去滑坡体后缘的土体。
(4)增加滑坡体前缘的重量。
3、边坡防护
(1)岩石边坡防护:抹面、喷浆、喷混凝土、片石护墙、锚杆喷浆护坡、挂网喷浆护坡,避免邊坡滑落和冲刷。
(2)土质边坡防护:种草,降低水对边坡的冲刷,提高边坡土体的抗剪强度,或者砌片石框架或锚杆护坡。
4、抗滑工程
(1)支撑滑坡体,阻止滑坡体在重力下发生滑动。
(2)挡土墙,借助自身重量来阻挡滑坡,适用于小型滑坡。 (3)抗滑桩,穿过滑坡面使得滑坡体和滑坡面以下稳定土体形成整体,可以用于固定巨型滑坡。
(4)锚杆,提高滑坡面的正应力,进而提高其抗剪强度。
(5)支撑,防止陡峭山坡的破坏和滑动。
5、土质改良
(1)增加土体强度,防止土体破坏。
(2)添加材料改变岩土成分。
(3)直接拌合(沥青,水泥,石灰等)。
(4)灌浆法以及其他方法。
(二)滑坡工程防护措施
在滑坡发生以前,实施必要的工程措施中断滑坡形成过程,称为滑坡超前防治;滑坡发生以后,如有再次滑动的可能,可采取必要的工程措施防治再次滑动,常用的工程是:排水工程类、改变滑坡应力平衡类、拉滑支挡工程类、滑坡锚固体系等。
1、滑坡排水
据调查,80%以上的滑坡发生在雨季,与水(大气降水、地下水)作用有关系。因此,滑坡排水工程在滑坡防治中具有重要的意义。几乎所有的滑坡防治工程都有排水措施,据排水沟布设的位置可分为:
(1)“八”字形环形排水,修在滑坡后缘及两侧稳定斜坡上,截排后山坡及两侧地表水。
(2)树枝状排水明沟,修在滑体地表,排除低洼地表积水。
(3)滑体内排水盲沟(渗沟),修在地下2米左右,排除滑体内地下积水。盲沟实际上是地下汇水廊道,将两侧地下水汇集于沟中排除。沟内需填实了渗水性非常好的粗沙、砾石、碎块石,以便地下水尽快排出。
除此还有地水排水井,修建在滑坡体中部,采用钻孔集水排除地下水。
2、滑坡减载压脚工程
所有的滑坡发生都是因下滑坡力大于抗滑力引起的,若能想办法减少下滑力,增大抗滑力,使滑坡的下滑力小于抗滑力,此滑坡就不会滑动。根据这一思路人们研究了减载压脚工程。即在滑坡产生下滑力为主的部分(滑体中--后部,称为驱滑段),削减一定量的土石压在滑坡前部(阻滑段),增大滑坡的抗滑力。
减多少方,在滑坡前缘压脚多少方可满足滑坡稳定要求,要通过滑坡稳定性计算得出。
3、滑坡抗滑挡土墙工程
抗滑挡土墙是滑坡防治中最常见的工程,建在滑坡前缘,阻挡滑坡滑动。根据抗滑挡土墙使用的材料,可分为块石(片石、条石)浆砌抗滑挡土墙、混凝土抗滑挡土墙、钢筋石笼抗滑挡土墙和木头框架石笼抗滑挡土墙。最常用的是“块(片)石浆砌抗滑挡土墙”。
挡土墙的设计仍应依据挡土墙设置位置的滑坡推力大小进行设计,挡土墙的基础应深入滑动面以下1米左右,最好嵌入基岩0.5米以上,确保挡土墙不与滑坡一起滑动。
由于普通挡土墙不适用于滑动面较深的滑坡防治,近10多年研究发展了预应力锚索抗滑挡土墙。在普通抗滑挡土墙顶上加了一排预应力锚索,锚索的下端深入滑动面以下10米,最好锚于基岩中,此种抗滑挡墙的功能明显增强,适用范围更加广泛。
4、滑坡抗滑桩工程
抗滑桩也是滑坡防治常用的工程,在铁路、公路滑坡的防治中用得很广泛。将抗滑桩置于滑坡体前部,或被保护对象下侧,阻止滑坡滑动。
(1)按抗滑桩的几何分布形态分为圆形、方形和梯形,应用最多的是圆形和方形两种;圆形按直径大小分为:微形(a<0.5m)、小形(0.5~1.0m)、中形(1.0~2.0m)、大形(2.0~3.0)、特大形(d>3.0m)。
(2)按施工方法分为人工挖孔桩、机械成孔桩和旋喷桩。
(3)按建筑材料和桩的结构分为混凝土桩、钢筋混凝土桩和木桩。在滑坡防治工程中常用的是钢筋混凝土桩。
近二十年为了增加抗滑桩的抗倾覆稳定性,研究出了预应力锚索抗滑桩,使抗滑桩的抗滑性得到充分发挥。
五、总结
滑坡地质灾害对人们以及社会经济有着巨大的伤害,因此我们对于滑坡必须提高监测工作的水平,认真负责,做好预防工作,还要对滑坡采取有效的措施进行治理,综合考虑工程的实际状况来选择最为合理的治理方式,力求把滑坡灾害的伤害降到最低。
参考文献:
[1]宋罗明,郭国平.滑坡地质灾害勘查和防治治理探析[J].江西建材,2014,(10).
[2]鄧江平.滑坡地质灾害预防及处理对策分析[J].科技传播,2013,(15).
[3]孔焱东,徐大鹏.基于滑坡地质灾害勘查及防治治理的探究[J].建材发展导向,2013,(2).