第一节 滑坡概述
滑坡一般是指在地下水、河流、人类工程活动、地震等因素的影响下,斜坡上的岩土体在重力作用下,沿地层中的薄弱面或薄弱带整体向下滑动的不良地质现象(图5-1)。
一、基本概念
滑坡是山区常见的地质灾害。规模大的滑坡一般是长期缓慢往下滑动,其过程可延续几年甚至更长时间,其滑动速度在突变阶段才显著增大。大型的高速滑坡,滑动速度可达20m/s以上,规模可达几千万立方米甚至数亿立方米,常掩埋村庄、中断交通、堵塞河道,给工程建设带来极大的危险。
每个发育完全的滑坡一般都具有下列要素(图5-1)。
图5-1 滑坡示意图
1.滑坡体;2.滑坡面;3.滑动带;4.滑坡床;5.滑坡壁;6.滑坡台地;7.滑坡台阶;
8.滑坡舌;9.张拉裂缝;10.滑坡鼓丘;11.扇形张裂缝;12.剪切裂缝
(1)滑坡体。滑坡发生后,滑动部分和母体完全脱开,这个滑动部分就是滑坡体。
(2)滑坡周界。滑坡和其周围没有滑动部分在平面上的分界线称为滑坡周界。
(3)滑动面。滑坡作向下滑动时,它和母体形成—个分界面,这个面称为滑动面。
(4)滑坡床。指滑动面以下没有滑动的岩(土)体。
(5)滑动带。指滑动面以上受滑动揉皱的地带,厚几厘米至几米。
(6)主滑线(滑坡轴)。指滑坡体滑动速度最快的纵向线,它代表整个滑坡的滑动方向,一般位于滑坡体上推力最大、滑床凹槽最深(滑坡体最厚)的纵断面上,在平面上可为直线或曲线。
(7)滑坡壁。滑坡滑动后,滑坡体后部和母体脱开的分界面暴露在外面的部分,平面上多呈圈椅状外貌。
(8)滑坡台阶。在滑坡体上部由于各段岩(土)体运动速度不同所形成的台阶状滑坡错台称为滑坡台阶。此处常有地下水出现或地表水汇集,成为清泉湿地或水塘。
(9)滑坡鼓丘。滑坡体向前滑动时若受到阻碍,就形成隆起的小丘。
(10)滑坡舌(滑坡头)。滑坡体的前部向前伸出如舌头状的部分。
二、滑坡的分类
对滑坡进行合理的分类对于认识和防治滑坡是非常必要的,目前常见的滑坡分类方法有如下几种。
(一)按滑动时力的作用分类
(1)推移式滑坡[图5-2(a)]。主要是由于在斜坡上方不恰当地加载(如建筑物、弃土等)引起,其上部先滑动,而后推动下部一起滑动。一般用卸荷的办法来治理。
(2)平移式滑坡[图5-2(b)]。滑动面的许多点同时局部滑动,然后逐步发展到整体滑动。
(3)牵引式滑坡[图5-2(c)]。主要是由于在坡脚任意挖方所引起,其下部先滑动,而后牵引上部接着下滑,好像火车头牵引车厢,一节一节牵引滑动。一般用支挡的办法来治理。
图5-2 滑坡分类(按滑动力)
(二)按滑动面通过各岩(土)层的情况分类
(1)顺层滑坡[图5-3(a)]。这类滑坡是沿着斜坡岩层面或软弱结构面发生滑动,特别当松散土层与基岩接触面倾向与斜坡坡面一致时更为常见,它们的滑动面常呈平坦阶梯面。
(2)切层滑坡[图5-3(b)]。这类滑坡的滑动面切割了不同岩层,并形成滑坡台阶。在破碎的风化岩层中所发生的切层滑坡常与崩塌类似。
(3)均匀土滑坡[图5-3(c)]。又叫同类土滑坡,多发生在均匀土或风化强烈的岩层中,滑动面常近似为一圆筒面,均匀光滑。
图5-3 滑坡分类(按基岩性质)
(三)按滑坡体的体积分类
小型滑坡,滑坡体体积小于3万m3;中型滑坡,滑坡体体积为3~50万m3;大型滑坡,滑坡体体积为50~300万m3;特大型滑坡,滑坡体体积大于300万m3。
(四)按滑坡体的厚度分类
分为浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡。
(五)按滑坡的主要物质成分分类
分为堆积层滑坡、黄土滑坡、黏土滑坡、岩层滑坡。
三、滑坡形成的条件和发展因素
滑坡的发生,是斜坡岩(土)体平衡条件遭到破坏,即斜坡岩(土)体的下滑力大于所受抗滑力的结果。而斜坡的外形基本上决定了斜坡内部的应力状态(剪切力的大小及其分布),组成斜坡的岩土性质和结构决定了斜坡各部分抗剪强度的大小。当斜坡内部的剪切力大于岩土的抗剪强度时,斜坡将发生剪切破坏而滑动,自动地调整其外形来与之相适应。因此,凡是引起改变斜坡外形和使岩土性质恶化的所有因素,都将是影响滑坡形成的因素,这些因素概括起来主要有以下几个方面。
(一)地形地貌
斜坡的高度和坡度与斜坡稳定性有密切关系。通常,开挖的边坡愈高、愈陡,其稳定性愈差。力学分析表明,开挖边坡在坡顶出现拉应力,在坡脚出现剪应力集中,边坡愈高、愈陡,拉应力区域和剪应力集中程度愈大。
(二)地层岩性
坚硬完整岩体构成的斜坡一般不易发生滑坡,只有当这些岩体中含有向坡外倾斜的软弱夹层、软弱结构面,且倾角小于坡面、能够形成贯通滑动面时,才能形成滑坡。各种易于亲水软化的土层和一些软质岩层组成的斜坡,都容易发生滑坡。容易产生滑坡的土层有胀缩黏土、黄土和黄土类土以及黏性的山坡堆积层等。它们有的与水作用容易膨胀和软化;有的结构疏松,透水性好,遇水容易崩解,强度和稳定性容易受到破坏。容易产生滑坡的软质岩层有页岩、泥岩、泥灰岩等遇水易软化的岩层。此外,千枚岩、片岩等在一定的条件下也容易产生滑坡。
(三)地质构造
埋藏于土体或岩体中倾向与斜坡一致的层面、夹层、基岩顶面、古剥蚀面、不整合面、层间错动面、断层面、裂隙面、片理面等,一般都是抗剪强度较低的软弱面,当斜坡受力情况突然变化时,都可能成为滑坡的滑动面。如黄土滑坡的滑动面往往就是下伏的基岩面或是黄土的层面;有些黏土滑坡的滑动面是自身的裂隙面。
(四)水的作用
水是导致滑坡的重要因素,绝大多数滑坡都必须有水的参与才能发生滑动。水的作用主要表现在以下几个方面。
(1)增大岩土体质量,从而加大滑坡的下滑力。
(2)软化降低滑带土的抗剪强度,主要表现在C、φ值的降低。
(3)增大岩土体的地下水的动水压力。因滑动面土为相对隔水层,地表水体补给滑体后,多以滑面为其渗流下限,通过滑体渗流,然后在滑坡前缘地带呈湿地或泉水外泄,当雨水量过大或滑体渗流不畅时,水头上涌形成地下水的动水压力,导致滑体下滑力增大。
(4)冲刷作用。冲刷作用主要是水流对抗滑部分的冲刷,导致斜坡失稳或滑坡复活,这是滑坡预报分析的重要依据。
(5)水的浮托作用。水的浮托作用主要是指滑坡前缘抗滑段被水淹没发生减重,削弱其抗滑能力而导致滑坡复活,在水库和洪水淹没区常发生此类滑坡,但不是所有古滑坡都会因被淹没而复活。
(五)人为因素及其他因素
人为因素主要指因人类工程活动不当,包括工程设计不合理和施工方法不当造成近期甚至十几年后发生滑坡的恶果。其他因素主要指地震、风化作用、降雨等可能引发滑坡或对滑坡发展有影响的因素。
四、滑坡的发展过程
滑坡的发展是一个缓慢的过程,通常将滑坡的发展分为以下三个阶段。
(1)蠕动变形阶段。在这个阶段,由于外界因素的影响使得斜坡的稳定状态受到破坏。从斜坡发生变形、坡面出现裂缝到斜坡滑动面全部贯通的发展阶段称为滑坡的蠕动变形阶段。这一阶段经历的时间由数天至数年不等。
(2)滑动破坏阶段。滑坡体沿着滑动面向下滑动的阶段称为滑动破坏阶段。此时滑坡壁出露明显,滑坡后缘迅速下陷,滑坡体分裂成数块,并在坡面上形成阶梯状地形。如果滑带土的抗剪强度剧烈变化,可能会出现每秒几米至几十米的高速滑动。
(3)压密稳定阶段。在重力作用下,滑坡体上的松散岩土体逐渐压密,地表的裂缝被充填,滑动面附近的岩土强度由于压密固结而进一步提高。当滑坡的坡面变缓、地表没有明显裂缝,滑坡前缘无水渗出或流出清凉的泉水,滑坡表面植被重新生长时,表明滑坡已基本稳定。这一阶段持续几年甚至更长的时间。
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