论滑坡地质模型

论滑坡地质模型
晏鄂川1
,刘广润
[1,2]
(1 中国地质大学,武汉 430074;2 湖北省国土资源厅,武汉 430030)
摘要:在综合性滑坡分类体系基础上,把握滑坡活动各要素的地位与作用,遴选最能表征其活动特点的主要因素,作为建模的基本要素,形成滑坡基本地质模型体系;随着勘探阶段的不同,针对不同的应用目的,建立滑坡具体地质模型体系。

滑坡地质模型的建立可为其分析、计算、评价与监测预报奠定模式基础,并有助于对滑坡活动的全面抽象掌握,最终提高滑坡工作的科学系统性和实用性。

关键词:滑坡地质模型;滑体组构特征;动力成因;变形运动特征;发育阶段
中图分类号:TU411; 文献标识码:A 文章编号:1000 3665(2004)01 0087 04
收稿日期:2003 06 20;修订日期:2003 10 10基金项目:国土资源部专项科技项目(20001001)
作者简介:晏鄂川(1969 ),男,教授,博士,从事岩土工程和工
程地质专业领域教学和科研.
模型或模式一词,已广泛应用于社会生活的各个领域。

模型几乎涵盖于整个自然学科和社会学科,其通用性显而易见。

这主要在于它是形象直观地表达人们认识和说明某一事物的最简捷表达方式。

事实证明,模型决不是一个简单的表达形式或方法的问题,其深刻的科学内涵将愈来愈被揭示出来,从而更具科学魅力。

模型一词由来已久,随着实践扩展,已发展有规划模型、介质模型、机制模型、演化模型、计算模型等,在数学领域中形成了一个独立的 模型论 ,它是数理逻辑主要分支之一。

在地质学科领域,各类地质模型(如生物进化模型、盆地演化模型、造山带演化模型、成矿模型、找矿模型、水文地质模型、工程地质模型[1]
等)的建立和研究,同样具有重要的作用。

本文仅就工程地质模型的一个分支!!!滑坡地质模型,进行探讨。

1 滑坡地质模型
滑坡地质模型是对滑坡变形破坏条件和规律的科学模式概括,同时,也是力学模型、监测模型和预测模型的基础。

研究它的主要目的在于把握斜坡变形破坏的基本规律和主控因素,建立科学的斜坡变形破坏地质模型体系,为力学-数学模型、监测模型建立及稳定性评价奠定基础,以模式类型宏观反映斜坡稳定势态、变形趋势及破坏方式。

从研究内容上讲,滑坡地质模型仅是工程地质模型的一种。

工程地质模型就是依据
工程性状,将重要的工程地质条件(亦可称要素)按实际状态,简明扼要地用图式(形)表达出来;从工程建设角度,即为工程与地质条件相互依存关系的表达。

它较好地解决了地质与工程之间的脱节,既便于设计人员充分认识与应用工程地质工作成果,又深化了工程地质条件的研究。

既能抓住影响工程岩体变形或破坏的关键条件,还能促进地质与工程结合后的岩体变形规律、效应与法则的理性化研究。

在理论与应用两方面均得到实质性的进展。

由此可见,随着工程地质模型的全方位研究,必将产生新的认识,促进滑坡地质模型的研究。

笔者认为,滑坡地质情况与类型千变万化,滑坡地质模型的建立与滑坡分类必须有一套科学方法。

从本质上或机制上把握反映滑坡活动的各种要素的地位与作用,从中选出最能全面反映(表征)滑坡活动特点的主要因素,作为建模的基本要素,将其进行科学组合,形成地质模型体系。

所建立的模型不仅应简洁明了,而且应抓住关键。

滑坡地质模型的研究能从基础上提高斜坡地质灾害的监测、预测和预报研究水平,对重大工程建设具有重要的促进作用。

本文关于建立滑坡地质模型的研究是为三峡工程库区建立滑坡监测预报模型服务的。

同时,对全国滑坡研究和预警系统的建设也有重要意义。

2 滑坡地质模型建立的原则与方法
2 1 建模原则
(1)全面深入掌握滑坡变形破坏的基本规律;
(2)遴选能全面反映(表征)滑坡活动特点的主要因素,进行科学概括组合,形成具有层次系统性的滑坡地质模型体系;
(3)科学性、实用性、简洁性相结合;
(4)继承与创新并举。

吸收已有滑坡模式的可取之处,建立综合性滑坡地质模型体系。

2 2 建模方法
具体方法如下:(1)全面查询和检索国内外已有滑坡分类方案,进行科学归纳和取舍,建立滑坡分类的科学系统。

(2)进行库区已有滑坡及水库蓄水后可能出现滑坡地段的现场地质调查,深入掌握本区滑坡形成条件及变形活动特征。

(3)在宏观掌握的基础上,针对斜坡或滑坡作如下详实的工作:对斜坡形态研究主要是在定性分析的基础上,利用非线性科学理论刻画其平面和剖面性状;在物质组成研究上,主要是对其层次变化和物理力学性状进行定性与定量的综合把握;在结构研究方面,是在定性与定量分析基础上确定斜坡主导性或优势结构面;对动力因素研究,主要是分析其时(间)空(间)强(度)分布及变化;在斜坡变形方面,研究其变形性质与强度,预测可能的斜坡变形破坏方式,指出其主要变形方向与控制性变形点等;最后,建模的关键问题是抓住多方面的主导因素,进行科学的概化组合分类。

如以三峡库区已有的及潜在的斜坡变形形式为例,在物质及结构上,岩质、土质都有,以老滑坡复活为主,也会有大量新滑坡产生;在破坏动力上,以降雨型、水库蓄水型和切脚型为主。

3 建立滑坡地质模型的基本思路
在滑坡分类体系的基础上,针对库区滑坡的发育状况和地质特征,抓住滑体组构特征、动力成因、变形运动特征和发育阶段四个控制性因素的实际表现,组合建立库区滑坡地质模型。

实例表明,这四个控制性因素对滑坡的总体特征有较强的表现力,而且能为滑坡监测、预报提供最为重要的信息基础。

地质模型又分为基本地质模型和具体地质模型,建立基本地质模型体系的要点如图1所示。

根据上述研究可知,基本地质模型对库区乃至各地所有滑坡都适用,为满足当地监测预报研究的需要,尚需在基本地质模型的基础上,对拟作监测预报的具体滑坡,在新勘察资料基础上研究选择其特有的敏感性因素参与建模,形成滑坡具体地质模型。

随着勘探阶段的不同,建模的要求和精细程度是不同的,并随着问题越具体,滑坡地质模型应用的价值就越明显,这是因为滑坡地质模型的最基本属性之一,就是其针对性
和实用性。

图1 滑坡基本地质模型体系框图Fig.1 The fram e plot of basic geological
model on landslides
4 滑坡地质模型的命名原则
滑坡基本地质模型的命名原则如下:根据图1所建立的滑坡地质模型构成体系和层次,采取综合定名法,即由 修饰名称(D+C)+主体名称(B+A) 构成。

滑坡地质模型的主体名称为 动力成因(型)+滑体组构(类) ,其中 动力因素 后附 型 字, 滑体组构 通过滑体物质组成和结构表述;修饰名称为 发育阶段
(期)[2]
+变形(运动)形式(式) ,其中 变形(运动)形式 在参与命名时,应根据对滑坡的研究深入程度做出不同层次的命名体系;在研究程度较低或提取滑坡信息不够时,采用图1中的 渐进、剧动、推移、牵引 这种宏观术语;在研究程度较高或提取滑坡信息较多时,可以成都理工大学(原成都地质学院)的斜坡变形机制组合模式分类中的5种基本变形形式[3]
为基本术语参与滑坡的变形运动形式命名。

例如库区现有的一些典型滑坡的基本地质模型可命名如下:
新滩滑坡!!!复活性滑后期渐进推移式崩积加载型土质岩床类滑坡;
黄腊石大石板滑坡!!!复活性孕育期渐进推移式
降雨型土质岩床类滑坡;
鸡扒子滑坡!!!复活性滑后期渐进式降雨型岩质顺层类滑坡;
链子崖滑坡!!!新生性孕育期渐进推移式洞掘(+水库)型岩质顺层类滑坡;
5 地质模型验证
按照本文建立的滑坡基本地质模型体系框图,对野外所认定的滑坡建立基本地质模型。

在此基础上,考虑各滑坡对监测预报有较大影响的一些突出敏感性特征,建成滑坡的具体地质模型。

上述模型的这些属性随着勘探工作的深入开展,尚可做如下方面的补充完善,以便更准确地确定各自的特有参模要素,使监测更有针对性。

(1)对滑坡形态研究,主要是在定性分析的基础上,利用相关学科理论刻画其平面和剖面性状,特别是滑动面的形态特征;
(2)在物质组成研究上,主要是对其层次变化和物理力学性状进行定性与定量的综合把握,特别是滑带土性状特征及水库型滑坡的岩土体渗透特性[4];
(3)在结构研究方面,以定性与定量分析为基础,确定滑坡主导性或优势结构面,特别是滑动面的连通性、分层性和有无分区、分段性等;
(4)对动力因素研究上,主要是分析其时(间)空(间)强(度)分布及其变化情况,特别是水库型滑坡的库水位变化及降雨型滑坡的降雨过程变化;
(5)在滑坡变形运动方面[5],研究其变形性质与强度。

预测可能的变形破坏方式;指出其主要变形方向与控制性变形点等;6 结论
如上所述,滑坡地质模型是对滑坡变形破坏条件和规律的科学模式概括,同时,也是力学模型、监测模型和预测模型的基础。

笔者认为,要形成滑坡地质模型体系,必须从本质上或机制上把握反映滑坡活动的各种要素的地位与作用,从中选出最能全面表征滑坡坡活动特点的主要因素,作为建模的基本要素,并将其进行科学组合。

在具体实践中,应针对滑坡的发育状况和地质特征,抓住滑体组构特征、动力成因、变形运动特征和发育阶段这四个控制性因素的实际表现,组合建立滑坡地质模型。

随着勘探阶段的不同,建模的要求和精细程度是不同的,地质模型可分为基本地质模型和具体地质模型,并随着问题越具体,滑坡地质模型应用的价值就越明显,滑坡地质模型的针对性和实用性就越强。

笔者建议,应从其构成体系和层次上对滑坡地质模型采取综合定名法。

参考文献:
[1] 孙广忠,姚宝魁.中国滑坡地质灾害及其研究[A].
中国典型滑坡[C].北京:科学出版社,1988,1-11.
[2] 李智毅,王智济,杨裕云.工程地质学基础[M].武
汉:中国地质大学出版社,1990,113-117.
[3] 张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].北
京:地质出版社,1994,184-231.
[4] 晏同珍,杨顺安,方云.滑坡学[M].武汉:中国地质
大学出版社,2000,136-142.
[5] David J.Varnes.Slope Movement[M].Rotterdam:A.
A.Balkema,1993,11-14,213-215.
Discuss on geological model of landslide
YAN E-chuan# LI U Guang-run#∃
(1.China U niversity o f Geosciences,Wuhan, 430074 China
2.Department o f Territory Resources o f Huibei Province,Wuhan 430030 China)
Abstract:On the basis of the classification of landslides,the article systemically put forward the basic geologi cal model on landslides.It is important to consider of the influence of every factor and choose the main factor as the essence element in the research.Along with the different stage of exploration,it is necessary to establish the individual geological model on landslides for the different object.All these built a firm foundation for the formation of the geology model which was used to monitor and predict a landslide,and all these will benefit for the further studies of the development of landslides.Finally,it is conduce to improve the research level on
landslide.
Key words:Landslide;Geological model;Fabric of slip block;Dynamic formation;Charac ter of deformation and movement;Development stage of landslide.。