黄土滑坡的形成机理与防治措施

黄土滑坡的形成机理与防治措施
摘要:黄土滑坡是公路工程地质中常见的问题,它的危害大,治理困难,一直都是公路工程中亟待解决的问题。

本文论述了黄土滑坡的分类、诱因及演变过程,并总结了几点防治措施,对实际工程有一定的指导意义。

关键词:公路地质黄土滑坡演变防治措施
我国黄土面积广泛,约占陆地面积的6.6%。

主要分布在陕西、甘肃、山西以及宁夏等黄土高原地区。

黄土高原地区土质疏松、孔隙大、且含有较高的可溶盐,又受地貌条件及人类活动影响,水土流失严重,地质灾害频频发生。

而黄土滑坡是黄土地区最严重的地质灾害类型之一。

其规模大、危害性强已严重影响当地居民的生命财产安全,并制约经济的发展。

本文主要介绍一下黄土滑坡的分类、形成机理,提出了几种防治的措施。

并对未来研究的方向作了简单的展望。

1 黄土滑坡类型
黄土滑坡是黄土高原地区的一种特殊的地貌,其分布有一定的群集性,各群集黄土滑坡的形成受地层结构、水文地质条件、侵蚀强度与深度、区域性地貌等组合因素。

按黄土滑坡地区的地层与结构的不同,黄土滑坡可分为:
1.1 黄土内滑坡
该滑坡滑动面(带)在地层内部,沿软弱夹层滑动。

如古土壤的顶部,有上层滞水润滑;或新老黄土的接触面不整合时,常会形成此类滑坡。

黄土内滑坡规模较小,一般小于10×104m3。

1.2 黄土—基岩接触面滑坡
该滑坡又可分为黄土—基岩顺层滑坡和黄土—基岩切层滑坡。

其滑动面(带)位于下伏基岩的顶面。

此类滑坡规模较大,多超过10×104m3。

2 滑坡形成条件
黄土滑坡的发生,是斜坡土体平衡条件遭到破坏的结果。

由于土体的特性不同,滑动面的形状有各种形式,基本为平面形和圆柱状两种。

当土体沿平面AB滑动时,其平衡条件为土体重力G所产生的侧向滑动力T等于或小于滑动面抗滑阻力F。

以稳定系数K表示,即,若,斜坡平衡条件遭破坏形成滑坡。

若,则斜坡处于稳定或极限平衡状态。

当土体沿圆弧AB滑动时,其平衡条件是滑动部分对O点的滑动力矩M1等于或小于随动部分对O点的抗滑力矩M2与滑动面上的抗滑力矩之和。

其稳定系数。

同样若,形成滑坡。

若,则斜坡处于稳定或极限平衡状态。

3 黄土滑坡的诱因
从黄土滑坡的地质结构特征及其分布规律分析,可归纳出黄土滑坡的诱因主要有以下几点:
3.1 地震诱发黄土滑坡
地震荷载是诱发滑坡形成的主要动因。

由于黄土结构疏松,在振动作用下孔隙水压力会增大出现液化现象。

这样在地震力作用下,土体结构发生破坏,形成地震滑坡。

3.2 河流侵蚀或持续降雨影响
河流侵蚀包括下蚀、侧蚀和溯源侵蚀,这三种侵蚀都会使土体结构发生破坏,诱发黄土滑坡。

持续降雨或暴雨是会使黄土地层中的含水量增大,稳定性降低,形成滑坡。

3.3 冻融作用
冻融作用会引起斜坡体内地下水的富集和疏散,富集可造成土体软化,而疏散又会引起水压力突变,这些直接影响斜坡体的稳定。

黄土高原地区冬季寒冷干燥,而春季气温快升多变,季节性冻融作用强烈。

因此在初春的冻融季节,黄土滑坡常常发生。

3.4 人类活动
随着黄土高原地区经济发展,水利、公路、铁路、采矿、地下建设等工程活动常常导致滑坡发生。

4 黄土滑坡演变
黄土滑坡的形成与演化过程,既受滑坡岩土体物理力学性质变化等内在因素的控制,又受气候、地表(下)水、人类工程活动等外部因素的强烈影响,且各种因素都是动态变化的。

总体来说,黄土滑坡的形成过程可分为三个阶段。

4.1 蠕动—拉裂阶段
斜坡体在自重作用下会产生下滑力。

受自然和人为因素长期的影响,斜坡体强度逐渐降低,以致抗剪强度小于下滑力而发生变形,坡体开始蠕动,此时坡体后缘处于拉应力状态。

随着蠕动的发展,坡体后缘处产生拉裂,坡面出现断续的张拉裂缝。

水分通过张拉裂缝渗入土体导致蠕动变形加剧,拉裂向下逐渐加深。

随着坡体进一步蠕动,坡面上的张拉裂缝不断发展,坡体两侧也相继出现剪切裂缝,滑坡体雏形基本形成。

4.2 滑动—破坏阶段
随着滑坡发展,拉裂逐渐加深。

当坡体的软弱带全面贯通后,坡体后缘段与主滑段断开,并以推动主滑段下滑。

此时后缘段推力加上主
滑段下滑力的合力大于其自身的抗剪力时,坡体便开始整体下滑。

前一级牵引着后一级滑体,同时后一级也推挤着前一级滑体。

至此,滑坡出现滑动破坏现象。

4.3 逆掩—压密阶段
在滑坡体滑移的过程,前缘坡体不断挤出以消除剪应力。

由于前缘地形平缓,所以大多数坡体选择坡内缓倾的面作为挤出面,以逆掩形式沿最小阻力的地带挤出。

此时滑坡体会造成地面隆胀、路面缩窄等破坏。

经历上述过程后,坡体逐渐稳定且滑动面附近的土体收到挤压,固结程度提高,整个滑坡的稳定性也有所提高。

5 滑坡的治理
防治滑坡的工程措施大致可以分为排水,力学平衡及改变滑动带土体性质三类。

选择合理的防治措施必须针对滑坡的成因、性质及发展变化的具体情况而定。

5.1 完善预警系统
建立完整的管理监测系统,切实做好滑坡的预测预报工作。

完善监测制度,确保地质灾害的监测工作科学化、规范化。

尽量减少滑坡
带来的损失。

同时加强宣传教育,合理利用土地资源、做好生态育林工作。

5.2 力学平衡法
将较陡的边坡减缓或将滑坡体后缘的岩土体削去一部分以减小下滑推力;也可以在滑坡体下修筑抗滑石垛、抗滑挡墙、抗滑桩等支挡建筑物,以增加滑坡下部的抗滑力。

5.3 排水
通过地表排水如设置截水沟以截排来自滑坡体外的坡面径流,在滑坡体上设置树枝状排水系统汇集旁引坡面径流于滑坡体外排出。

也可通过地下排水,设置渗沟、盲沟等排除地下水。

5.4 改善滑动面土体性质
包括焙烧,电渗排水,化学加固等,此类方法成本较高,需考虑经济因素。

以上方法在黄土地区常组合采用,有主有辅。

6 结语
(1)由于黄土对水十分敏感,它的工程性质变化很大,并且现在没有一种很好的方法来分析黄土的力学特性,所以在很多方面还有待于进一步研究,比如斜坡滑坡稳定性计算与分析;下滑推力的计算等。

(2)国内外对滑坡的时间预报和滑动速率预报研究较多,而对滑坡致灾范围的预测相对较少,且针对性不强,这些都亟待解决。

参考文献
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