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摘 要:本文以广西壮族自治区那坡县为研究,研究分析降雨诱发碎屑岩斜(边)坡崩塌、滑坡机理,并对碎屑岩斜(边)坡稳定性主要影响因素进行研究探讨,为那坡县今后的地质灾害防治工作提供参考。
关键词:碎屑岩斜坡崩塌;滑坡机理;稳定性;因素
在一些山坡地区,其常常会发生滑坡崩塌的现象,而降雨因素是影响斜坡稳定性的一个重要要点,人们已逐渐对其给予了一定的重视。对于降雨因素来说,其主要是由于雨水的来临会渗入到滑坡土体的内部进而给滑坡内部的孔隙水压力、土体含水率、土体的重量、土体的抗剪强度等产生一定的影响,从而在一定程度上降低了滑坡的稳定性,使山体发生崩塌。根据调查及资料分析,降雨诱发斜坡坡残积层土体形成滑坡破坏的变化过程可总结为:降雨入渗致斜坡表层土体局部饱和——滑坡后缘形成拉张裂缝——滑面饱和扩展与坡面径流牵引——斜坡失稳形成滑坡。
1.降雨诱发滑坡的破坏模式
1.1滑坡体局部饱和阶段
在碎屑岩斜坡地区发生降雨的时候,其降雨主要是从斜坡的表面开始渗入,在渗入的过程中其不会产生坡面裂缝的现象,当降雨达到一定的强度时,土体的表层也接近要达到饱和状态了,之后雨水的渗入量便会逐渐减少,饱和区表面形成地表径流。这个阶段土体在高强度降雨作用下,降雨入渗很快,土体含水率增大并很快达到饱和状态,孔隙水压力由负值不断增加到一个最大值。
1.2滑坡后缘形成拉张裂缝阶段
斜坡表面径流增强,其相应的面积会逐渐扩大,进而延伸到整个坡体的表面,在径流的作用下,坡体会出现一定的拉张裂缝,从而会影响坡体的状态。
1.3滑面贯通与坡面径流牵引阶段
当降雨持续不断地来临的时候,其会在一定程度上增加裂缝的缝隙,而雨水便会进入到滑动面上,促使滑动面积的增加,随着裂缝进一步扩展,入渗雨水对滑动面土体抗剪强度进行弱化,随后滑动面贯通。
2.降雨诱发碎屑岩斜坡崩塌、滑坡机理分析
2.1雨水增加了坡体的重量
对于滑坡土体来说,雨水的降临会在一定程度上增加土体的含水量与重量,而对于滑坡土体来说,如若其自重增大,则也会增强土体的下滑力,使其更容易产生滑坡现象,另土体软化使力学强度下降(C、Φ值降低),抗滑力下降。
2.2土体抗剪强度降低
对于土体的抗剪强度来说,其是一个可变化的数值,在实际生活中,土体的抗剪强度会随着土体的含水量和孔隙率的变化而发生相应的变化,而如若土体的抗剪强度参数降低的话,其便会在一定程度上造成滑坡崩塌现象,因此加强对土体抗剪强度因素的重视也至关重要。但是在降雨时节,其会降低土体的粘结力,即降低了土体的结构稳定性,使滑坡体的抗剪强度降低,影响碎屑岩斜坡稳定性。
2.3裂缝发育,产生静水压力
在降雨的作用下,斜坡表层易形成拉张裂缝,裂缝的发育将加快降雨入渗过程,一方面降雨通过裂缝进入滑体,对滑体内部的土体进行加载作用,同时渗透到滑动面的降雨还会降低滑动面土体的力学性能;另一方面,当降雨在裂缝中聚积后,会在裂缝中形成沿下滑方向的静水压力,静水压力使得滑坡的下滑力进一步加大,对滑坡的稳定性产生不利影响。
3.影响碎屑岩斜(边)坡稳定性的因素分析
3.1主要内在的影响因素
(1)地层岩性因素
对于那坡县碎屑岩斜坡中的一些积土物质来说的话,其主要成分包括石英、高岭土、云母、黑色矿物等一些物质,坡积层岩性以粉质粘土为主、残积层岩性则主要包括一些碎石粘性土,对于内含物质来说,其通常维持着硬塑状的状态,具有高强度的特点,但是其大都水稳定性较差,如若遇到强降雨的天气,则会使积土软化,降低力学强度。碎屑岩斜坡坡残积土一般为弱~中透水层,较一般的粘性土渗透性要好,降雨较一般的粘性土更容易入渗,导致坡体增重和力学强度降低。
(2)地形地貌因素
那坡县地处云贵高原余脉六韶山南麓,大部分属于中山及岩溶山地,山体高差260~1681m,地形坡度除河流阶地处较平坦外,其余地区坡度一般均大于20°,一般20~45°,北东部岩溶峰丛地貌区山体大多形成陡崖。一般情况下滑坡崩塌现象发生居多的地区则是以45~75°边坡的地段为主,这些地方的事故发生比例较大,因此人们需对此给予高度的分析。如若该地区遭遇连续的降雨天气,则一些斜坡的土层会形成相应的饱和带和非饱和带,而这则会在一定程度上降低土体的有效应力,在这种情况下,有效内摩擦角明显降低,若低于斜坡本身的自然休止角,坡面則有可能形成大面积的崩塌、滑坡地质灾害。
(3)植被影响因素
在那坡县地区,植被因素也会在一定程度上影响碎屑岩斜坡的稳定性,其影响的要点主要分为水文地质效应和力学效应。其中,在水文地质效应中,其主要在于一些植被可以通过其自身的树冠来抵挡雨水的侵袭,从而在一定程度上减少雨水的渗入;与此同时植被的根茎叶等部位可以防止土体的软化,降低土体的水位,并进一步吸收雨水,减少雨水的渗入量。从力学效应角度分析,对于植被的根茎可在一定程度上实现稳固土壤的作用,从而增强土体的强度与抵抗雨水的能力。
3.2主要外在影响因素
(1)降雨
突发性大暴雨是诱发那坡县碎屑岩地区斜坡发生崩塌滑坡的主要原因之一。该地区中大暴雨的降临会使斜坡土壤软化,降低土体强度。降雨诱发滑坡崩塌主要有三种方式,其一是对边坡岩土体,降雨使岩土体的重量增加了,雨水浸入到土体的内部也在一定程度上增强了其静水压力,从而造成滑坡崩塌;其二是雨水浸入到山坡的底部,使坡脚变形,从而在一定程度上改变了边坡的结构;其三雨水降低土体强度,使泥土软化,降低粘土水化作用,改变边坡力学性能。根据那坡县2015年6月和2014年暴雨诱发群发性地质灾害分析,随着降雨量的增大,地质灾害数量呈不断递增的趋势,尤其是日降雨达到暴雨级别后,地质灾害发育数量呈明显递增趋势。由此也证实了,持续性强降雨是诱发那坡县碎屑岩地区斜坡发生区域性多点滑坡最主要因素的观点。
(2)人类工程活动
那坡县碎屑岩区主要为中山、低山陡坡地形及岩溶山地,当地比较平整的地形普遍比较少,其中地形一大特色就是山地。在实际生活中,居民会在当地进行建房、修路等活动,从而使一些山地形成人工切坡的状态,一般地段边坡开挖的切坡高度可达10m以上。据调查,那坡县碎屑岩土质自然斜坡和人工切坡发生一些地质灾害的时候,比如当地滑坡、地形崩塌等现象,其往往是集中在开挖切坡的地段,因此这一问题需要引起居民高度重视。大部分情况下,当地居民对开挖的边坡往往未采取任何工程治理措施,在一般降雨作用条件下,边坡以小崩塌破坏为主、而自然斜坡处于稳定或基本稳定状态;而在长历时降雨或短历时强雨强条件下,由于开挖形成高陡的临空面及应力集中带,人工边坡往往诱发较大规模的崩塌、滑坡灾害,而人工边坡后方的自然斜坡也可能诱发较大规模的滑坡灾害。
4.结束语
地层岩性、地形地貌及斜坡上的植被为那坡县碎屑岩斜(边)坡稳定性的主要内在影响因素,降雨和切坡建房工程活动为那坡县碎屑岩斜(边)坡稳定性的主要外在影响因素。
参考文献
[1]杨小永.降雨条件下碎石土滑坡稳定性研究[D].北京:中国科学院地质与地球物理研究所,2007.
[2]李静.降雨入渗条件下碎石土边坡稳定性分析[D].四川:成都理工大学,2014.
[3]张修旺.浅谈安徽省皖南山区崩塌、滑坡地质灾害[J].四川建材,2018,44(2):99,101.
关键词:碎屑岩斜坡崩塌;滑坡机理;稳定性;因素
在一些山坡地区,其常常会发生滑坡崩塌的现象,而降雨因素是影响斜坡稳定性的一个重要要点,人们已逐渐对其给予了一定的重视。对于降雨因素来说,其主要是由于雨水的来临会渗入到滑坡土体的内部进而给滑坡内部的孔隙水压力、土体含水率、土体的重量、土体的抗剪强度等产生一定的影响,从而在一定程度上降低了滑坡的稳定性,使山体发生崩塌。根据调查及资料分析,降雨诱发斜坡坡残积层土体形成滑坡破坏的变化过程可总结为:降雨入渗致斜坡表层土体局部饱和——滑坡后缘形成拉张裂缝——滑面饱和扩展与坡面径流牵引——斜坡失稳形成滑坡。
1.降雨诱发滑坡的破坏模式
1.1滑坡体局部饱和阶段
在碎屑岩斜坡地区发生降雨的时候,其降雨主要是从斜坡的表面开始渗入,在渗入的过程中其不会产生坡面裂缝的现象,当降雨达到一定的强度时,土体的表层也接近要达到饱和状态了,之后雨水的渗入量便会逐渐减少,饱和区表面形成地表径流。这个阶段土体在高强度降雨作用下,降雨入渗很快,土体含水率增大并很快达到饱和状态,孔隙水压力由负值不断增加到一个最大值。
1.2滑坡后缘形成拉张裂缝阶段
斜坡表面径流增强,其相应的面积会逐渐扩大,进而延伸到整个坡体的表面,在径流的作用下,坡体会出现一定的拉张裂缝,从而会影响坡体的状态。
1.3滑面贯通与坡面径流牵引阶段
当降雨持续不断地来临的时候,其会在一定程度上增加裂缝的缝隙,而雨水便会进入到滑动面上,促使滑动面积的增加,随着裂缝进一步扩展,入渗雨水对滑动面土体抗剪强度进行弱化,随后滑动面贯通。
2.降雨诱发碎屑岩斜坡崩塌、滑坡机理分析
2.1雨水增加了坡体的重量
对于滑坡土体来说,雨水的降临会在一定程度上增加土体的含水量与重量,而对于滑坡土体来说,如若其自重增大,则也会增强土体的下滑力,使其更容易产生滑坡现象,另土体软化使力学强度下降(C、Φ值降低),抗滑力下降。
2.2土体抗剪强度降低
对于土体的抗剪强度来说,其是一个可变化的数值,在实际生活中,土体的抗剪强度会随着土体的含水量和孔隙率的变化而发生相应的变化,而如若土体的抗剪强度参数降低的话,其便会在一定程度上造成滑坡崩塌现象,因此加强对土体抗剪强度因素的重视也至关重要。但是在降雨时节,其会降低土体的粘结力,即降低了土体的结构稳定性,使滑坡体的抗剪强度降低,影响碎屑岩斜坡稳定性。
2.3裂缝发育,产生静水压力
在降雨的作用下,斜坡表层易形成拉张裂缝,裂缝的发育将加快降雨入渗过程,一方面降雨通过裂缝进入滑体,对滑体内部的土体进行加载作用,同时渗透到滑动面的降雨还会降低滑动面土体的力学性能;另一方面,当降雨在裂缝中聚积后,会在裂缝中形成沿下滑方向的静水压力,静水压力使得滑坡的下滑力进一步加大,对滑坡的稳定性产生不利影响。
3.影响碎屑岩斜(边)坡稳定性的因素分析
3.1主要内在的影响因素
(1)地层岩性因素
对于那坡县碎屑岩斜坡中的一些积土物质来说的话,其主要成分包括石英、高岭土、云母、黑色矿物等一些物质,坡积层岩性以粉质粘土为主、残积层岩性则主要包括一些碎石粘性土,对于内含物质来说,其通常维持着硬塑状的状态,具有高强度的特点,但是其大都水稳定性较差,如若遇到强降雨的天气,则会使积土软化,降低力学强度。碎屑岩斜坡坡残积土一般为弱~中透水层,较一般的粘性土渗透性要好,降雨较一般的粘性土更容易入渗,导致坡体增重和力学强度降低。
(2)地形地貌因素
那坡县地处云贵高原余脉六韶山南麓,大部分属于中山及岩溶山地,山体高差260~1681m,地形坡度除河流阶地处较平坦外,其余地区坡度一般均大于20°,一般20~45°,北东部岩溶峰丛地貌区山体大多形成陡崖。一般情况下滑坡崩塌现象发生居多的地区则是以45~75°边坡的地段为主,这些地方的事故发生比例较大,因此人们需对此给予高度的分析。如若该地区遭遇连续的降雨天气,则一些斜坡的土层会形成相应的饱和带和非饱和带,而这则会在一定程度上降低土体的有效应力,在这种情况下,有效内摩擦角明显降低,若低于斜坡本身的自然休止角,坡面則有可能形成大面积的崩塌、滑坡地质灾害。
(3)植被影响因素
在那坡县地区,植被因素也会在一定程度上影响碎屑岩斜坡的稳定性,其影响的要点主要分为水文地质效应和力学效应。其中,在水文地质效应中,其主要在于一些植被可以通过其自身的树冠来抵挡雨水的侵袭,从而在一定程度上减少雨水的渗入;与此同时植被的根茎叶等部位可以防止土体的软化,降低土体的水位,并进一步吸收雨水,减少雨水的渗入量。从力学效应角度分析,对于植被的根茎可在一定程度上实现稳固土壤的作用,从而增强土体的强度与抵抗雨水的能力。
3.2主要外在影响因素
(1)降雨
突发性大暴雨是诱发那坡县碎屑岩地区斜坡发生崩塌滑坡的主要原因之一。该地区中大暴雨的降临会使斜坡土壤软化,降低土体强度。降雨诱发滑坡崩塌主要有三种方式,其一是对边坡岩土体,降雨使岩土体的重量增加了,雨水浸入到土体的内部也在一定程度上增强了其静水压力,从而造成滑坡崩塌;其二是雨水浸入到山坡的底部,使坡脚变形,从而在一定程度上改变了边坡的结构;其三雨水降低土体强度,使泥土软化,降低粘土水化作用,改变边坡力学性能。根据那坡县2015年6月和2014年暴雨诱发群发性地质灾害分析,随着降雨量的增大,地质灾害数量呈不断递增的趋势,尤其是日降雨达到暴雨级别后,地质灾害发育数量呈明显递增趋势。由此也证实了,持续性强降雨是诱发那坡县碎屑岩地区斜坡发生区域性多点滑坡最主要因素的观点。
(2)人类工程活动
那坡县碎屑岩区主要为中山、低山陡坡地形及岩溶山地,当地比较平整的地形普遍比较少,其中地形一大特色就是山地。在实际生活中,居民会在当地进行建房、修路等活动,从而使一些山地形成人工切坡的状态,一般地段边坡开挖的切坡高度可达10m以上。据调查,那坡县碎屑岩土质自然斜坡和人工切坡发生一些地质灾害的时候,比如当地滑坡、地形崩塌等现象,其往往是集中在开挖切坡的地段,因此这一问题需要引起居民高度重视。大部分情况下,当地居民对开挖的边坡往往未采取任何工程治理措施,在一般降雨作用条件下,边坡以小崩塌破坏为主、而自然斜坡处于稳定或基本稳定状态;而在长历时降雨或短历时强雨强条件下,由于开挖形成高陡的临空面及应力集中带,人工边坡往往诱发较大规模的崩塌、滑坡灾害,而人工边坡后方的自然斜坡也可能诱发较大规模的滑坡灾害。
4.结束语
地层岩性、地形地貌及斜坡上的植被为那坡县碎屑岩斜(边)坡稳定性的主要内在影响因素,降雨和切坡建房工程活动为那坡县碎屑岩斜(边)坡稳定性的主要外在影响因素。
参考文献
[1]杨小永.降雨条件下碎石土滑坡稳定性研究[D].北京:中国科学院地质与地球物理研究所,2007.
[2]李静.降雨入渗条件下碎石土边坡稳定性分析[D].四川:成都理工大学,2014.
[3]张修旺.浅谈安徽省皖南山区崩塌、滑坡地质灾害[J].四川建材,2018,44(2):99,101.