滑坡的形成機理與其安全防護措施

滑坡的形成機理與其安全防護措施

   摘要：滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現象，它經常會破壞地面工程、環境和造成人員傷亡、經濟損失慘重等現狀。本文就滑坡的形成因素進行了詳細剖析，并提出了一些針對性的安全防護措施。

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     關鍵詞：滑坡； 地震； 地質構造； 時空分布
0  引言
    中國是滑坡地質災害十分嚴重的國家。據初步調查，全國大約有中型以上災害點3萬處，小型災害點多達數十萬甚至100多萬處。1949一2009年的45年間，共發生破壞較災害6000多次，造成重大損失的嚴重災害事件至少有1200次。崩滑流災害分布十分廣泛。在全國32個省(市、自治區)中．除上海等個別省自治區3外，均受到不同程度的危害。而最近，2009年6月5日下午，重啟市武隆縣鐵礦鄉雞尾山發生重大山體滑坡事件，據2009年6月15日網上最新報道，事故發現9具遺體，另外有63人失蹤，2008年9月8日，發生山西襄汾新塔礦業公司的“9•8”特別重大尾礦庫潰壩事故，已確認262人遇難，……，所有這些，都無不表明，研究滑坡形成機理及做好其安全防護性的必要性和緊迫性。
1 滑坡形成機理
1.1基本條件
　　產生滑坡的基本條件是斜坡體前有滑動空間，兩側有切割面。例如中國西南地區，特別是西南丘陵山區，最基本的地形地貌特征就是山體眾多，山勢陡峻，溝谷河流遍布于山體之中，與之相互切割，因而形成眾多的具有足夠滑動空間的斜坡體和切割面。廣泛存在滑坡發生的基本條件，滑坡災害相當頻繁。
　　從斜坡的物質組成來看，具有松散土層、碎石土、風化殼和半成巖土層的斜坡抗剪強度低，容易產生變形面下滑；堅硬巖石中由于巖石的抗剪強度較大，能夠經受較大的剪切力而不變形滑動。但是如果巖體中存在著滑動面，特別是在暴雨之后，由于水在滑動面上的浸泡，使其抗剪強度大幅度下降而易滑動。
　　降雨對滑坡的影響很大。降雨對滑坡的作用主要表現在，雨水的大量下滲，導致斜坡上的土石層飽和，甚至在斜坡下部的隔水層上擊水，從而增加了滑體的重量，降低土石層的抗剪強度，導致滑坡產生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、無雨不滑”的特點。
　　地震對滑坡的影響很大。究其原因，首先是地震的強烈作用使斜坡土石的內部結構發生破壞和變化，原有的結構面張裂、松弛，加上地下水也有較大變化，特別是地下水位的突然升高或降低對斜坡穩定是很不利的。另外，一次強烈地震的發生往往伴隨著許多余震，在地震力的反復振動沖擊下，斜坡土石體就更容易發生變形，最后就會發展成滑坡。
1.2滑坡形成主要條件
　　一是地質條件與地貌條件；二是內外營力(動力)和人為作用的影響。第一個條件與以下幾個方面有關：
　　(1)巖土類型：巖土體是產生滑坡的物質基礎。一般說，各類巖、土都有可能構成滑坡體，其中結構松散，抗剪強度和抗風化能力較低，在水的作用下其性質能發生變化的巖、土，如松散覆蓋層、黃土、紅粘土、頁巖、泥巖、煤系地層、凝灰巖、片巖、板巖、千枚巖等及軟硬相間的巖層所構成的斜坡易發生滑坡。
　　(2)地質構造條件：組成斜坡的巖、土體只有被各種構造面切割分離成不連續狀態時，才有可能向下滑動的條件。同時、構造面又為降雨等水流進入斜坡提供了通道。故各種節理、裂隙、層面、斷層發育的斜坡、特別是當平行和垂直斜坡的陡傾角構造面及順坡緩傾的構造面發育時，最易發生滑坡。
　　(3)地形地貌條件：只有處于一定的地貌部位，具備一定坡度的斜坡，才可能發生滑坡。一般江、河、湖(水庫)、海、溝的斜坡，前緣開闊的山坡、鐵路、公路和工程建筑物的邊坡等都是易發生滑坡的地貌部位。坡度大于10度，小于45度，下陡中緩上陡、上部成環狀的坡形是產生滑坡的有利地形。
　　(4)水文地質條件：地下水活動，在滑坡形成中起著主要作用。它的作用主要表現在：軟化巖、土，降低巖、土體的強度，產生動水壓力和孔隙水壓力，潛蝕巖、土，增大巖、土容重，對透水巖層產生浮托力等。尤其是對滑面(帶)的軟化作用和降低強度的作用最突出。
　　就第二個條件而言，在現今地殼運動的地區和人類工程活動的頻繁地區是滑坡多發區，外界因素和作用，可以使產生滑坡的基本條件發生變化，從而誘發滑坡。主要的誘發因素有：地震、降雨和融雪、地表水的沖刷、浸泡、河流等地表水體對斜坡坡腳的不斷沖刷；不合理的人類工程活動，如開挖坡腳、坡體上部堆載、爆破、水庫蓄(泄)水、礦山開采等都可誘發滑坡，還有如海嘯、風暴潮、凍融等作用也可誘發滑坡。
1.3 滑坡活動強度的主要因素
1.1.1 滑坡自然因素
　　滑坡的活動強度，主要與滑坡的規模、滑移速度、滑移距離及其蓄積的位能和產生的功能有關。一般講，滑坡體的位置越高、體積越大、移動速度越快、移動距離越遠，則滑坡的活動強度也就越高，危害程度也就越大。具體講來，影響滑坡活動強度的因素有：
　　(1)地形：坡度、高差越大，滑坡位能越大，所形成滑坡的滑速越高。斜坡前方地形的開闊程度，對滑移距離的大小有很大影響。地形越開闊，則滑移距離越大。闊程度，對滑移距離的大小有很大影響。地形越開闊，則滑移距離越大。
　　(2)巖性：組成滑坡體的巖、土的力學強度越高、越完整，則滑坡往往就越少。構成滑坡滑面的巖、土性質，直接影響著滑速的高低，一般講，滑坡面的力學強度越低，滑坡體的滑速也就越高。
　　(3)地質構造：切割、分離坡體的地質構造越發育，形成滑坡的規模往往也就越大越多。
　　(4)誘發因素：誘發滑坡活動的外界因素越強，滑坡的活動強度則越大。如強烈地震、特大暴雨所誘發的滑坡多為大的高速滑坡。
1.1.1 滑坡人為因素
　　違反自然規律、破壞斜坡穩定條件的人類活動都會誘發滑坡。例如：
　　(1)開挖坡腳：修建鐵路、公路、依山建房、建廠等工程，常常因使坡體下部失去支撐而發生下滑。例如我國西南、西北的一些鐵路、公路、因修建時大力爆破、強行開挖，事后陸陸續續地在邊坡上發生了滑坡，給道路施工、運營帶來危害。
　　(2)蓄水、排水：水渠和水池的漫溢和滲漏，工業生產用水和廢水的排放、農業灌溉等，均易使水流滲入坡體，加大孔隙水壓力，軟化巖、土體，增大坡體容重，從而促使或誘發滑坡的發生。水庫的水位上下急劇變動，加大了坡體的動水壓力，也可使斜坡和岸坡誘發滑坡發生。支撐不了過大的重量，失去平衡而沿軟弱面下滑。尤其是廠礦廢渣的不合理堆棄，常常觸發滑坡的發生。
　　此外、劈山開礦的爆破作用，可使斜坡的巖、土體受振動而破碎產生滑坡；在山坡上亂砍濫伐，使坡體失去保護，便有利于雨水等水體的入滲從而誘發滑坡等等。如果上述的人類作用與不利的自然作用互相結合，則就更容易促進滑坡的發生。
　　隨著經濟的發展，人類越來越多的工程活動破壞了自然坡體，因而近年來滑坡的發生越來越頻繁，并有愈演愈烈的趨勢。應加以重視。
1.4  影響滑坡活動的時空分布規律
1.4.1 影響滑坡時間規律
　　滑坡的活動時間主要與誘發滑坡的各種外界因素有關，如地震、降溫、凍融、海嘯、風暴潮及人類活動等。大致有如下規律：
　　(1)同時性：有些滑坡受誘發因素的作用后，立即活動。如強烈地震、暴雨、海嘯、風暴潮等發生時和不合理的人類活動，如開挖、爆破等，都會有大量的滑坡出現。
　　(2)滯后性：有些滑坡發生時間稍晚于誘發作用因素的時間。如降雨、融雪、海嘯、風暴潮及人類活動之后。這種滯后性規律在降雨誘發型滑坡中表現最為明顯，該類滑坡多發生在暴雨、大雨和長時間的連續降雨之后，滯后時間的長短與滑坡體的巖性、結構及降雨量的大小有關。一般講，滑坡體越松散、裂隙越發育、降雨量越大，則滯后時間越短。此外，人工開挖坡腳之后，堆載及水庫蓄、泄水之后發生的滑坡也屬于這類。由人為活動因素誘發的滑坡的滯后時間的長短與人類活動的強度大小及滑坡的原先穩定程度有關。人類活動強度越大、滑坡體的穩定程度越低，則滯后時間越短。
1.4.1 影響滑坡空間發育規律
　　主要與地質因素和氣候等因素有關。通常下列地帶是滑坡的易發和多發地區：
　　(1)江、河、湖(水庫)、海、溝的岸坡地帶，地形高差大的峽谷地區，山區、鐵路、公路、工程建筑物的邊坡地段等。這些地帶為滑坡形成提供了有利的地形地貌條件；
　　(2)地質構造帶之中，如斷裂帶、地震帶等。通常、地震烈度大于7度的地區，坡度大于25度的坡體，在地震中極易發生滑坡；斷裂帶中的巖體破碎、裂隙發育，則非常有利于滑坡的形成；
　　(3)易滑(坡)的巖、土分布區。如松散覆蓋層、．黃土、泥巖、頁巖、煤系地層、凝灰巖、片巖、板巖、千枚巖等巖、土的存在，為滑坡的形成提供了良好的物質基礎；
　　(4)暴雨多發區或異常的強降雨地區。在這些地區，異常的降雨為滑坡發生提供了有利的誘發因素。
　　上述地帶的疊加區域，就形成了滑坡的密集發育區。如中國從太行山到秦嶺、經鄂西、四川、云南到藏東一帶就是這種典型地區，滑坡發生密度極大，危害非常嚴重。
2  滑坡的防治措施
　　滑坡的防治要貫徹“及早發現，預防為主；查明情況，綜合治理；力求根治，不留后患”的原則結合邊坡失穩的因素和滑坡形成的內外部條件，治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手：
2.1  消除和減輕地表水和地下水的危害
　滑坡的發生常和水的作用有密切的關系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要，其目的是：降低孔隙水壓力和動水壓力，防止巖土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有：防止外圍地表水進入滑坡區，可在滑坡邊界修截水溝；在滑坡區內，可在坡面修筑排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋，防止地表水下滲。對于巖質邊坡還可用噴混凝土護面或掛鋼筋網噴混凝土。排除地下水的措施很多，應根據邊坡的地質結構特征和水文地質條件加以選擇。常用的方法有：1，水平鉆孔疏干；2，垂直孔排水；3，豎井抽水；4，隧洞疏干；5，支撐盲溝。
2.2 改善邊坡巖土體的力學強度
　　通過一定的工程技術措施，改善邊坡巖土體的力學強度，提高其抗滑力，減小滑動力。常用的措施有：1，削坡減載；用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩定性。削坡設計應盡量削減不穩定巖土體的高度，而阻滑部分巖土體不應削減。此法并不總是最經濟、最有效的措施，要在施工前作經濟技術比較。2，邊坡人工加固；常用的方法有：1，修筑擋土墻、護墻等支擋不穩定巖體；2，鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程；3，預應力錨桿或錨索，適用于加固有裂隙或軟弱結構面的巖質邊坡；4，固結灌漿或電化學加固法加強邊坡巖體或土體的強度；5，SNS邊坡柔性防護技術等。
2.3 滑坡災難發生時的躲避措施
　 當遇滑坡發生時，至少應當做到如下幾點：
　 (1)當處在滑坡體上時，首先應保持冷靜，不能慌亂。要迅速環顧四周，向較安全的地段撤離。一般除高速滑坡外，只要行動迅速，都有可能逃離危險區段。跑離時，向兩側跑為最佳方向。在向下滑動的山坡中，向上或向下跑都是很危險的。當遇無法跑離的高速滑坡時，更不能慌亂，在一定條件下，如滑坡呈整體滑動時，原地不動，或抱住大樹等物，不失為一種有效的自救措施。如1983年3月7日發生在甘肅省東鄉縣的著名的高速黃土滑坡——灑勒山滑坡中的幸存者就是在滑坡發生時，緊抱住滑坡體上的一棵大樹而得生。
　　(2)當處于非滑坡區，而發現可疑的滑坡活動時，應立即報告鄰近的村、鄉、縣等有關政府或單位。如群測群防站或縣、市、地區及省政府，均設有“國土資源局”。該機構應責無旁貸地擔當此項責任。并立即組織有關政府、單位、部隊、專家及當地群眾參加搶險救災活動。
　　(3)政府部門應立即實施應急措施(或計劃)，迅速組織群眾撤離危險區及可能的影響區。并通知鄰近的河谷、山溝中的人們做好撤離準備，密切注視災情的漫延和轉化。如滑坡常在暴雨、洪水中轉化為泥石流災害(即次生災害)。注意、因滑坡可能危害到的某些生命線工程(如水庫、干線鐵路、干線公路、發電廠、通訊設備、干線渠道等)所引發的次生災害或第三次災害的發生，如火災、洪水等。注意調查滑坡是否有間歇性活動特點，盡可能確定其再次活動的可能性和時間。如果必要的話(需經有關專家或科技人員論證)，應迅速設立觀測點(站)或觀測網，密切注視其變化動態，“亡羊補牢，猶未為晚”。
2.4防治滑坡的主要工程措施
　　我國防治滑坡的工程措施很多，歸納起來可分為三類：一是消除或減輕水的危害；二是改變滑坡體的外形，設置抗滑建筑物；三是改善滑動帶的土石性質。其主要工程措施簡要分述如下：
　　(1)消除或減輕水的危害
　　A.排除地表水：排除地表水是整治滑坡不可缺少的輔助措施，而且應是首先采取并長期運用的措施。其目的在于攔截、旁引滑坡區外的地表水，避免地表水流入滑坡區內；或將滑坡區內的雨水及泉水盡快排除，阻止雨水、泉水進入滑坡體內。主要工程措施有：設置滑坡體外截水溝；滑坡體上地表水排水溝；引泉工程；做好滑坡區的綠化工作等。
　　B.排除地下水：對于地下水，可疏而不可堵。其主要工程措施有：
　　截水盲溝——用于攔截和旁引滑坡區外圍的地下水；
　　支撐盲溝——兼具排水和支撐作用；
　　仰斜孔群——用近于水平的鉆孔把地下水引出。
　　此外、還有盲洞、滲管、垂直鉆孔等排除滑坡體內地下水的工程措施。
　　C.防止河水、庫水對滑坡體坡腳的沖刷，主要工程措施有：在滑坡體上游嚴重沖刷地段修筑促使主流偏向對岸的“丁壩”；在滑坡體前緣拋石、鋪設石籠、修筑鋼筋混凝土塊排管，以使坡腳的土體免受河水沖刷。
　　(2)改變滑坡體外形，設置抗滑建筑物
　　A.削坡減重：常用于治理處于“頭重腳輕”狀態而在前方又沒有可靠的抗滑地段的滑體，使滑體外形改善、重心降低，從而提高滑體穩定性。
　　B.修筑支擋工程：因失去支撐而滑動的滑坡或滑坡床陡，滑動可能較快的滑坡，采用修筑支擋工程的辦法，可增加滑坡的重力平衡條件，使滑體迅速恢復穩定。支擋建筑物種類有：抗滑片石垛、抗滑樁、抗滑擋墻等。
　　C.改善滑動帶的土石性質：一般采用焙燒法、爆破灌漿法等物理化學方法對滑坡進行整治。
　　由于滑坡成因復雜，影響因素多，因此需要上述幾種方法同時使用綜合治理，方能達到目的。
3  結論
1、降雨、地震對滑坡的影響很大，當有大暴雨或是地震時，要加強觀測滑坡，及時做好安全防護措施。
2、滑坡有同時性和滯后性的特征，有些滑坡受誘發因素的作用后，立即活動，有些滑坡發生時間稍晚于誘發作用因素的時間。
3、消除和減輕地表水和地下水的危害和改善邊坡巖土體的力學強度都可以降低滑坡頻率的發生。

參考文獻
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