自然灾害第七章滑坡和泥石流灾害

第7章
滑坡和泥石流灾害
2003年8月25日晚8时30分至8月26日凌晨 1时许，四川省雅安市雨城区遭受大暴雨， 共造成6人死亡，8人失踪。 8月25日晚8时30分至8月26日凌晨1时许， 区内遭遇1937年以来第三次相当雨量的 大暴雨，在4小时内降雨量达228毫米， 在其影响下，饱水土体受重力作用沿与 泥岩接触面迅速下滑，形成了本次两处 滑坡地质灾害。
增大下滑力
③ ● ● ●
减小下滑力
② ② ②
8.人为的动载荷（爆破作业、行车和机器振动等）
9.暴雨 10.霪雨 11.地下水补给 12.融雪水
○
◎ ● ◎
③
④ ①④ ④
◎
◎ ◎ ● ◎
③
⑦⑧ ⑥ ⑥ ①
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注：●直接发生作用， ◎ 间接发生作用，○在特定作用下还产生相反作用，即增加破题稳定性；①减小抗剪 强度，②削弱抗滑断，③破坏破体完整性（增大、扩大节理裂隙），④增大破体重量（滑动面上的切向分 力），⑤液化作用，⑥增大孔隙水压力，⑦增大静水压力，⑧增大动水压力，⑨增大滑坡的顶托力（如水的 浮托力、压缩气体的顶托力）等
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泥石流的活动过程：形成－输移－堆积
近年来，因为人为因素诱发的泥石流数量正在不断增加。可能诱发泥石流的人类 工程经济活动主要有以下几个方面：
(1)不合理开挖：修建铁路、公路、水渠以及其它工程建筑的不合理开挖。有些泥石流就 是在修建公路、水渠、铁路以及其它建筑活动，破坏了山坡表面而形成的。 如云南省东川至昆明公路的老干沟，因修公路及水渠使山体破坏，加之1966年犀牛 山地震又形成崩塌、滑坡，致使泥石流更加严重；又如香港多年来修建了许多大型工程 和地面建筑，几乎每个工程都要劈山填海或填方，才能获得合适的建筑场地，1972年一 次暴雨，使正在施工的挖掘工程现场120人死于滑坡造成的泥石流。 (2)不合理的弃土、弃渣、采石： 如四川省冕宁县泸沽铁矿汉罗沟，因不合理堆放弃土、矿渣，1972年一场大雨暴发 了矿山泥石流，冲出松散固体物质约lO万立方米，淤埋成昆铁路300米和喜(德)-西(昌)公 路250米，中断行车，给交通运输带来严重损失；又如甘川公路西水附近，1973年冬在沿 公路的沟内开采石料，1974年7月18日发生泥石流，使15座桥涵淤塞。 (3)滥伐乱垦：滥伐乱垦会使植被消失，山坡失去保护、土体疏松、冲沟发育，大大加重 水土流失，山坡的稳定性被破坏，崩塌、滑坡等不良地质现象发育，很容易产生泥石流。 如甘肃省白龙江中游现在是我国著名的泥石流多发区。而在一千多年前，那里竹树 茂密、山清水秀，后因伐木烧炭，烧山开荒，森林被破环，才造成泥石流泛滥。又如甘 川公路石坳子沟山上大耳头，原是森林区，因毁林开荒，1976年发生泥石流毁坏了下游 村庄、公路，造成人民生命财产的严重损失。当地群众说：“山上开亩荒，山下冲个 光”。
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二、泥石流
泥石流是含有大量泥、沙、石等固体物质的洪流，泥石流常具突发性，运动速度快， 能量巨大，破坏力极强。
泥石流是介于流水与滑坡之间的一种地质作用，典型的泥石流由悬浮着粗大的固体 碎屑物并含沙石及粘土的粘稠泥浆组成。
泥石流经常发生在峡谷地区和地震、火山多发区，在暴雨期具有群发性。世界上有 50多个国家存在泥石流的潜在威胁，其中比较严重的有哥伦比亚、秘鲁、瑞士、中 国和日本。
过渡性泥石流：“泥”、“石”比例大体相当，由大量粘性土和粒径不等的砂粒、石块 组成
表7-2 泥石流的分类及其特征
泥石流分类 稀性泥石流 粘性泥石流 过渡性泥石流 固体物质比例 10％～40％ 50％～80％ 40％～50％ m 密度范围/t· -3 1.3～1.6 1.8～2.3 1.6～1.8 流动性 强 弱 中等
在上覆岩土体上面增加载荷，或在阻挡体（坡脚）处进行开挖减小阻挡 作用的体积，就有可能发生滑坡
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（4）岩性效应
易滑地层的共同特点是遇水浸润后，容易产生软化，粘聚力骤降，大大增加 了其可滑性，成为潜在的滑动面或滑动带。岩性在饱水条件的力学性质是影 响坡地稳定性的最主要因素。
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滑坡和泥石流灾害
滑坡和泥石流是经常发生的灾害，它和地震、海啸等灾害几十年、几百年发生一次不 同，在有些地方，一年甚至可以发生多次。全世界几乎所有的国家，特别是在山区每 年都会发生滑坡和泥石流灾害。 滑坡和泥石流灾害的特点：发生的频度高、分布的地域广、造成的灾害严重。据中国 地质环境监测院不完全统计，1995～2003年，中国滑坡和泥石流等突发性地质灾害共造 成10499人死亡，平均每年死亡和失踪1167人、财产损失64亿元。
（2）层面上摩擦系数的影响 层面上摩擦系数受水的影响很大，水的作用主要有两种： 润滑作用：干燥的岩土层面摩擦系数大，不容易发生滑动，一旦有水进入层面时 （特别是松软的岩层，水很容易渗入），摩擦系数会大幅度降低——大量滑坡多发 生在大量降雨和冰雪融化天气 减小正压力：水进入岩土层后，水的孔隙压力增大，导致有效正压力减小，从而减 小摩擦力
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泥石流按“泥”、“石”的相对比例，可以分为三类：
粘性泥石流：含大量粘性土的泥石流或泥流。其特征是：粘性大，固体物质占40-50％， 最高达80％。其中的水不是搬运介质，而是组成物质，稠度大，石块呈悬浮状态，暴发 突然，持续时间亦短，破坏力大。
稀性泥石流：以水为主要成分，粘性土含量少，固体物质占10-40％，有很大分散性。 水为搬运介质，石块以滚动或跃移方式前进，具有强烈的下切作用。
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2008年８月１日零时４５分左右，太原娄烦县境内的太钢尖山铁矿排土场 发生一起特别重大事故，位于尖山铁矿排土场下面的娄烦县马家庄乡寺沟 村部分房屋被埋，死亡失踪４５人，受伤１人，截至１０月５日，已确定 有４４位遇难者——“矿渣山体”滑坡
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2008年5月31日航拍，汶川县的山 体在滑坡。四川省汶川县地震灾 区余震还在不断发生，山体滑坡 严重，植被被毁坏。
滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。滑坡的机制 是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致（2008年国土资源部、 水利部、地矿部地质灾害勘察规范）。
重力是造成滑坡的根本原因，地震影响、水的作用、人为的不合理开挖是 触发滑坡的主要因素
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2、发生滑坡的条件
下滑力T＝Wsin α 正压力P＝Wcos α 滑坡的临界条件：T＝μP 面上的下滑力等于该面上的摩擦力
按泥石流的成因分类：冰川型泥石流、降雨型泥石流； 按泥石流沟的形态分类：沟谷型泥石流、山坡型泥石流； 按泥石流流域大小分类：大型泥石流、中型泥石流、小型泥石流； 按泥石流发展阶段分类：发展期泥石流、旺盛期泥石流、衰退期泥石流
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2、泥石流的形成条件 地形、松散固体物质和水源三个条件，三者缺一不可
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重 庆 市 武 隆 县 山 体 滑 坡
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2001年5月1日重 庆市武隆县县城江北 西段发生了滑坡，滑 坡体垂直高度46.8米， 前沿宽55.2米，后沿 宽25－30米，滑坡体 约1.6万立方米，致 使一幢建筑面积为 4061平方米的9层楼 房被滑坡体摧毁掩埋， 造成79人死亡、7人 受伤。
松散堆积物中发生的滑坡主要和粘土夹层有关；
基岩滑坡主要和千枚岩、页岩、泥灰岩、云母片岩、绿泥石片岩、 滑石片岩、炭质页岩等有关；
冰川研磨作用产生的粒径小于0.02 mm的岩粉、火山灰风化产生 的粘土矿物也都属于易滑地层。
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（5）构造效应：构造条件包括区域构造特征、坡地的褶皱形态、岩层产状、断层 及节理的发育特征、岩体结构、区域新构造活动性等。地质构造对坡地块体运动有 着多方面的影响。
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（1）层面倾角α的影响 静止：倾角很小，剪切力很小，正压力很大，摩擦力很大，不发生滑坡 倾角很大，剪切力很大，正压力不大，摩擦力不大，易发生滑坡 动态：上覆岩体除了受重力作用外，还受地震力或火山喷发等作用，产生的额外负 载往往不是竖直方向的，而是有很大的水平分量。从而使得在静态情况下稳定的上 覆岩体发生滑坡。
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湖北省巴东二道沟滑坡危及后 部十四幢大楼和沿江路的安全
采用锚拉桩技术有效地治理了滑坡， 确保了后部十四幢大楼和沿江路的 安全；同时，为新城提供了建设用 地。是库区地质灾害的典型，为移 民迁建工程提供了范例
触发滑坡的因素及作用机理
触发因素 1.坡脚处的下切作用或认为的深开挖工程活动 2.坡脚处的侧蚀作用或人为的扩展、拓宽场地 3.坡脚处的冲刷作用或人为的采石、取土、减载 4.斜坡上的各种自然堆积作用（滑坡、崩塌等） 5.植树造林 6.斜坡上的人为的加载作用（建设物、车辆、机械设 备、堆渣、堆土） 7.地震 ● ● ● ○ ④ ④ ④ ④⑤ ◎ ③⑤ ◎ 主要作用机理
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1、泥石流的成分和密度
泥石流的密度：泥石流中固体物质大小不一，大的石块粒径可在10m以上，小的泥沙 颗粒只有0.01mm，大小颗粒粒径相差1000000倍！泥石流中固体物质的体积比例变化 范围也很大，小至20％，大到80％，因此泥石流的密度可以高达1.3～2.3t/m3
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断裂破碎带为块体运动提供了丰富的碎屑物质来源。
岩层的各种结构面，如层面、片理面、断层面、节理面、堆积层内的分 界面及其底面、地下水含水层的顶底面以及岩基风化壳中风化程度不同的 分界面等，常常构成滑动带或软弱面
岩层面的产状与坡向的关系影响滑坡、崩塌的产生
坡地稳定与软弱结构面关系图示（引自朱大奎，2000）
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鹰厦铁路永安段降水与滑坡关系图（据张以诚等，1987）
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（3）滑动面形态 多数情况下，发生滑动的岩土层面并不是一个理想平面，而是一个凹形面，重力 作用下，上覆岩土体的重量使其有一个下滑的趋势，由于滑动面的平均倾角不够 大，而且还由于滑动前方有一阻碍体的存在，整个山体处于稳定状态。
据卫星照片，全国有灾害点100万处以上，经调查证实的大型滑坡灾害点7800多处，泥 石流灾害点11100多处。
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一、滑坡
1、重力滑坡 滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工 切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地 或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。俗称“走山”、“垮山”、“地 滑”、“土溜”等。
1、地形：孕育泥石流的流域一般地形陡峭，山坡的坡度大于25°，沟床的坡度 不小于14 °。巨大的相对高差使得地表物质处于不稳定状态，容易在外力触发 （降雨、冰雪融化、地震等）作用下，发生向下的滑动，形成泥石流。 2、松散固体物质：泥石流流域的斜坡或沟床上必须有大量的松散堆积物，能为 泥石流的形成提供必要的固体物质。作为泥石流主要成分之一的固体物质来源 有：滑坡、崩塌的堆积物，山体表面风化层和破碎层，坡积物，冰积物以及人 工工程的废弃物等。 3、水：不但是泥石流的重要组成部分，也是决定泥石流流动特性的关键因素。 我国多数地区受东亚季风的影响，因此夏季暴雨是泥石流最主要的水源。其次， 其水源来自冰雪融化和水库溃坝等。
（续上表）
触发因素 13.各种地表水（渗入） 14.地下水通道堵塞 15.潜蚀作用 16.溶蚀作用 17.坡前地表水体（江、湖、海、库）水位上升 18.坡前地表水体（江、湖、海、库）水位下降 19.地下洞室的开挖、采空 20.火山岩浆室充气、放气和谐振 ● ④ ● ● ①④ ⑧ ◎ ● ● ◎ ● ● ①②③ ②③⑨ ③ ①③ ③ ①③⑥ ◎ ● 主要作用机理
增大下滑力
④ ①④ ◎ ● ● ● ○
减小下滑力
① ⑥⑦⑧ ① ① ⑨
21.溶洞气体因洞口被水体封闭、压缩
22.风化作用 23.干、湿反复交替 24.冷、热反复交替 25.冻、融交替
●
◎
④
①②
注：●直接发生作用， ◎ 间接发生作用，○在特定作用下还产生相反作用，即增加破题稳定性；①减小抗剪 强度，②削弱抗滑断，③破坏破体完整性（增大、扩大节理裂隙），④增大破体重量（滑动面上的切向分 力），⑤液化作用，⑥增大孔隙水压力，⑦增大静水压力，⑧增大动水压力，⑨增大滑坡的顶托力（如水的 浮托力、压缩气体的顶托力）等