崩塌、滑坡和泥石流成灾机理、分布特征及其防治措施

一.崩塌
崩塌是一种极为普遍和直观的地质灾害现象。许多工 程技术人员认为,崩塌无非是不同的结构面和裂隙面的组合与 切割导致危岩体脱落而形成;认为对崩塌的防治就是加固危岩 体,因此对崩塌的形成机理和防治加固依据的认识都较为简单。 其实崩塌具有自身的形成机理,并且相同结构的岩体,其崩塌 的形成和演化特征具有共同性。因此崩塌的形成和演化仍然 具有规律性。治理滑坡,要根据滑坡的形成条件与活动特征找 准关键点布置抗滑工程。同样,治理崩塌也要在认识崩塌形成 机理和演化规律基础上,找准关键点,结合防治目的,才能找到 有效的防治方法。
2.产生滑坡的基本条件 产生滑坡的基本条件 产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间，两侧有切割面。例如中国西南 地区，特别是西南丘陵山区，最基本的地形地貌特征就是山体众多，山势陡峻，沟 谷河流遍布于山体之中，与之相互切割，因而形成众多的具有足够滑动空间的斜坡 体和切割面。广泛存在滑坡发生的基本条件，滑坡灾害相当频繁。 从斜坡的物质组成来看，具有松散土层、碎石土、风化壳和半成岩土层的斜 坡抗剪强度低，容易产生变形面下滑；坚硬岩石中由于岩石的抗剪强度较大，能够 经受较大的剪切力而不变形滑动。但是如果岩体中存在着滑动面，特别是在暴雨之 后，由于水在滑动面上的浸泡，使其抗剪强度大幅度下降而易滑动。 降雨对滑坡的影响很大。降雨对滑坡的作用主要表现在，雨水的大量下渗，导 致斜坡上的土石层饱和，甚至在斜坡下部的隔水层上击水，从而增加了滑体的重量， 降低土石层的抗剪强度，导致滑坡产生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、无 雨不滑”的特点。 地震对滑坡的影响很大。究其原因，首先是地震的强烈作用使斜坡土石的内部 结构发生破坏和变化，原有的结构面张裂、松弛，加上地下水也有较大变化，特别 是地下水位的突然升高或降低对斜坡稳定是很不利的。另外，一次强烈地震的发生 往往伴随着许多余震，在地震力的反复振动冲击下，斜坡土石体就更容易发生变形， 最后就会发展成滑坡。
图1
水平岩层错裂型崩塌
(2) 如果危岩底部不易被剪切破坏,危岩体在垂向裂隙中降水水压,或充填物的水 平推力作用下,卸荷裂隙向深部发展的同时,危岩体逐步向外倾斜,在地震等外力 作用下产生倾倒崩塌(图2) 。
图2
倾倒崩塌
2. 2
顺向岩层(滑落崩塌) 顺向岩层 各类岩层都经历过强烈挤压作用,构造裂隙比较发育,并且普遍发育垂直 岩层面的张拉裂隙。在边坡开挖或河流切割产生的卸荷作用下,卸荷裂隙一 般在层面垂向构造裂隙的基础上继承发展,危岩体沿岩层面滑落而形成崩塌。 崩塌区由内边坡坡肩前缘向后扩展(图3) ,直至边坡重新趋于稳定。
5.滑坡的空间分布规律 滑坡的空间分布规律 主要与地质因素和气候等因素有关。通常下列地带是滑坡的易发和多发 地区： (1)江、河、湖(水库)、海、沟的岸坡地带，地形高差大的峡谷地区，山 区、铁路、公路、工程建筑物的边坡地段等。这些地带为滑坡形成提供了有 利的地形地貌条件； (2)地质构造带之中，如断裂带、地震带等。通常、地震烈度大于7度的 地区，坡度大于25度的坡体，在地震中极易发生滑坡；断裂带中的岩体破碎、 裂隙发育，则非常有利于滑坡的形成； (3)易滑(坡)的岩、土分布区。如松散覆盖层、．黄土、泥岩、页岩、煤 系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等岩、土的存在，为滑坡的形成提供 了良好的物质基础； (4)暴雨多发区或异常的强降雨地区。在这些地区，异常的降雨为滑坡发 生提供了有利的诱发因素。 上述地带的叠加区域，就形成了滑坡的密集发育区。如中国从太行山到 秦岭、经鄂西、四川、云南到藏东一带就是这种典型地区，滑坡发生密度极 大，危害非常严重。
4.滑坡的人为因素 滑坡的人为因素 违反自然规律、破坏斜坡稳定条件的人类活动都会诱发滑坡。例如： (1)开挖坡脚：修建铁路、公路、依山建房、建厂等工程，常常因使 坡体下部失去支撑而发生下滑。例如我国西南、西北的一些铁路、公路、 因修建时大力爆破、强行开挖，事后陆陆续续地在边坡上发生了滑坡， 给道路施工、运营带来危害。 (2)蓄水、排水：水渠和水池的漫溢和渗漏，工业生产用水和废水的 排放、农业灌溉等，均易使水流渗入坡体，加大孔隙水压力，软化岩、 土体，增大坡体容重，从而促使或诱发滑坡的发生。水库的水位上下急 剧变动，加大了坡体的动水压力，也可使斜坡和岸坡诱发滑坡发生。支 撑不了过大的重量，失去平衡而沿软弱面下滑。尤其是厂矿废渣的不合 理堆弃，常常触发滑坡的发生。 此外，劈山开矿的爆破作用，可使斜坡的岩、土体受振动而破碎产生滑 坡；在山坡上乱砍滥伐，使坡体失去保护，便有利于雨水等水体的入渗从 而诱发滑坡等等。如果上述的人类作用与不利的自然作用互相结合，则就 更容易促进滑坡的发生。 随着经济的发展，人类越来越多的工程活动破坏了自然坡体，因而近年 来滑坡的发生越来越频繁，并有愈演愈烈的趋势。应加以重视。
2 不同结构类型边坡崩塌的形成机理与扩展特征 2. 1 水平岩层 水平岩层(倾倒崩塌、错裂崩塌) (1) 在边坡卸荷作用下,卸荷裂隙一般在构造裂隙的基础上继承发展,在危岩 体压应力作用下,层面垂向裂隙贯通后危岩体底部发生剪切破坏,形成崩落。 崩塌区由边坡坡肩前缘向后扩展(图1) 。如果危岩底部含有软弱或破碎夹 层,软弱夹层的蠕变和超前风化,或者危岩底剪切带发育优势结构面或裂隙 面,将加速危岩体底部的剪切破坏。有的底部软弱岩层超前风化,还形成悬 挑式危岩体。
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1.滑坡的种类 滑坡的种类 根据滑坡体体积，将滑坡分为4个等级： ①小型滑坡：滑坡体积小于10×104立方米； ②中型滑坡；滑坡体积为10×104-100×104立方米； ③大型滑坡：滑坡体积为100×104-1000×104立方米; ④特大型滑坡（巨型滑坡）：滑坡体体积大于1000×104立方米。 根据滑坡的滑动速度，将滑坡分为4类：①蠕动型滑坡，人们作凭肉眼难 以看见其运动，只能通过仪器观测才能发现的滑坡；②慢速滑坡：每天滑动 数厘米至数十厘米，人们凭肉眼可直接观察到滑坡的活动；③中速滑坡：每 小时滑动数十厘米至数米的滑坡；④高速滑坡：每秒滑动数米至数十米的滑 坡。
3. 1 锚固与挂网喷护 在裂隙较为密集的卸荷裂隙区和危岩区,在清除部分危岩体的基础上,用锚杆 加挂网喷护锚固危岩体,以达到减缓卸荷裂隙的产生和卸荷裂隙区的扩展,以及加 固已经形成的危岩体的目的。这是防治崩塌最常用的方法,也是适用性最普遍的 方法。在设计加固工程时,要充分考虑边坡岩体的结构与裂隙面特征和卸荷裂隙 的扩展特征。将卸荷裂隙扩展的牵引带作为重点加固区布置锚固工程(图6) 。牵 引区加固后可以阻止或减缓扩展区卸荷裂隙的扩张以及卸荷裂隙区的扩展。
图7
遮挡避让示意图
综述 综上所述,陡峻边坡崩塌主要受控于节理裂隙和结构 面的组合,其活跃程度取决于卸荷裂隙的扩张与卸荷裂隙区 的扩展。层状结构岩石的岩层面和构造裂隙面在崩塌的形 成中普遍起到控制作用。水平岩层、顺向岩层、逆向岩层、 块状岩体陡峻边坡崩塌的形成条件不同,崩塌表现出不同的 扩展特点。崩塌防治的理论依据就是,加固已经形成的危岩 体,阻止危岩体脱落,并且阻止或减缓卸荷裂隙的扩张和卸 荷裂隙区的扩展,保持边坡的相对稳定性。在对边坡崩塌的 防治工作中,应对形成边坡崩塌的具体条件,如岩石结构面 和各类节理裂隙面进行充分调查研究,分析崩塌的形成机制 和扩展趋势,再结合具体加固目的,才能采取有效防治措施, 具体设计防治加固工程。 4
图3
顺向岩层滑落崩塌
逆向岩层(错裂崩塌) 逆向岩层 在边坡开挖卸荷作用下,卸荷裂隙一般在构造裂隙的基础上继承发展,在危 岩体压应力作用下,垂向裂隙面贯通后形成崩落。崩塌区由内边坡中下部向上、 向后扩展(图4) 。 2. 3
图4
逆向岩层崩塌
2. 4 块状岩体 以火成岩为代表的块状岩体的特点是岩体结构均匀,强度高。内边坡开挖后卸荷 裂隙一般沿岩石的结构面、节理和构造裂隙发育,如沿玄武岩的柱状节理裂隙、 花岗岩的结构裂隙,以及受区域构造应力作用形成的构造裂隙发育。卸荷裂隙在 重力和降水入渗水压作用下由表层向深部发展,由于岩体强度高不容易破坏,容易 形成高大危岩体,产生的崩塌危害性较大。卸荷裂隙一般自坡肩前缘由外至里,由 上至下扩展(图5) 。
二.滑坡（landslide） 滑坡（ ） 滑坡
滑坡是指斜坡上的土 滑坡 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。滑坡是斜坡 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。 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（ 剪强度所致（2008年国土 年国土 资源部、水利部、 资源部、水利部、地矿部 地质灾害勘察规范）。 地质灾害勘察规范）。
图5
火成岩崩塌示意图
崩塌防治的理论依据与方法 陡峻边坡崩塌主要受控于节理裂隙和结构面的组合,其活跃程 度取决于卸荷裂隙的扩张与卸荷裂隙区的扩展。崩塌防治的理论 依据就是加固已经形成的危岩体,阻止危岩体脱落,并且阻止或减 缓卸荷裂隙的扩张和卸荷裂隙区的扩展,保持边坡的相对稳定性。 我们对崩塌的防治总是有目的的,因此必须对形成边坡崩塌的具 体条件,如岩石结构面和各类节理裂隙面进行充分调查研究,并分 析崩塌的形成机制和扩展趋势,再结合具体防治目的,才能有针对 性地对边坡崩塌采取有效防治措施。下面列举几类常用的防治方 法。 3
图6
锚杆加固示意图
3. 2
支撑加固 对较完整的悬挑危岩体可以采用支撑的方法加固,以保持危岩体的稳定 性。这是临时性的防治。 3. 3
遮挡避让 对直接加固困难,或加固成本高的高陡危岩边坡,可以采用遮挡避让的 方法防治崩塌危害(图7) 。这是针对如铁路和公路等线路工程经过峡谷区, 采用的对边坡崩塌的防治方法之一。
(4)水文地质条件：地下水活动，在滑坡形成中起着主要作用。它的作用主 要表现在：软化岩、土，降低岩、土体的强度，产生动水压力和孔隙水压力， 潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩层产生浮托力等。尤其是对滑面 (带)的软化作用和降低强度的作用最突出。 就第二个条件而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区 是滑坡多发区，外界因素和作用，可以使产生滑坡的基本条件发生变化，从 而诱发滑坡。主要的诱发因素有：地震、降雨和融雪、地表水的冲刷、浸泡、 河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类工程活动，如开挖坡 脚、坡体上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水、矿山开采等都可诱发滑坡，还有 如海啸、风暴潮、冻融等作用也可诱发滑坡。
3.产生滑坡的主要条件 产生滑坡的主要条件 一是地质条件与地貌条件；二是内外营力(动力)和人为作用的影响。第一个 条件与以下几个方面有关： (1)岩土类型：岩土体是产生滑坡的物质基础。一般说，各类岩、土都有可 能构成滑坡体，其中结构松散，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其 性质能发生变化的岩、土，如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系 地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生 滑坡。 (2)地质构造条件：组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连 续状态时，才有可能向下滑动的条件。同时、构造面又为降雨等水流进入斜坡 提供了通道。故各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂 直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时，最易发生滑坡。 (3)地形地貌条件：只有处于一定的地貌部位，具备一定坡度的斜坡，才可 能发生滑坡。一般江、河、湖(水库)、海、沟的斜坡，前缘开阔的山坡、铁路、 公路和工程建筑物的边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。坡度大于10度，小于 45度，下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。
崩塌的形成的一般机理 崩塌是指陡峻斜坡上的危岩体在重力作用下脱离母体的崩落现 象,是高山峡谷地区普遍发育的地质灾害之一。崩塌一般发生在坚硬 岩地区高陡边坡,其形成机制是,河流切割或人工开挖形成的高陡边坡, 由于卸荷作用,应力重新分布后在边坡卸荷区内形成张拉张裂缝,并与 其它裂隙和结构面组合,逐步贯通形成危岩体,在地震或爆破震动、降 水等外力触发作用下,导致危岩体突然脱离母体,翻滚、坠落下来,散 堆于坡脚。卸荷区内危岩崩塌一般由边坡前缘向后呈牵引式扩展。 一般边坡中下部及边坡前缘地带即为卸荷裂隙扩展的牵引带。不同 结构的岩体崩塌形成机制和扩展特征不尽相同。这里就高陡斜坡崩 塌的发育特点和工程实例,分析水平岩层、顺向岩层、逆向岩层、块 状岩体等不同结构类型边坡崩塌的形成机理与扩展特征。 1