三、滑坡
滑坡是斜坡土体和岩体在重力作用下失去原有的稳定状态,沿着斜坡内某些滑动面(或滑动带)作整体向下滑动的现象。首先,滑动的岩土体具有整体性,除了滑坡边缘线一带和局部一些地方有较少的崩塌和产生裂隙外,总的来看它大体上保持着原有岩土体的整体性;其次,斜坡上岩土体的移动方式为滑动,不是倾倒或滚动,因而滑坡体的下缘常为滑动面或滑动带的位置。此外,规模大的滑坡一般是缓慢地往下滑动,其位移速度多在突变加速阶段才显著。
(一)滑坡的形态特征
滑坡一般都具有滑坡体、滑动带、滑动面、滑坡床(滑坡面下伏未动的岩土体)、滑坡壁、滑坡台阶、滑坡舌(滑坡体前缘伸出部分)、封闭洼地、滑坡轴、滑坡裂隙这几个要素。滑坡要素如图3-1所示。
图3-1 滑坡要素
1.滑坡体
滑坡体简称滑体,是滑坡发生后与母体脱离开的滑动部分。因系整体性滑动,岩土体内部相对位置基本不变,原来的层位关系和结构面系统还能基本保持,但在滑动的动力作用下产生了新的裂隙,旧的裂隙也有所张开,使滑体松动。滑坡体与其周围不动体在平面上的分界线叫做滑坡周界,它圈定了滑坡的范围。
2.滑动带
滑动带是滑动时形成的辗压破碎带,往往由压碎岩、岩粉、岩屑和黏土物质组成,厚度可达十余厘米或数十厘米。
3.滑动面
滑动面简称滑面,是滑坡体沿着下滑的面。它可能是滑动带的底面,也可能位于滑动带之中。滑动面的形状随着斜坡岩土体的成分和结构的不同而各异。均质岩土体滑动面常呈曲面或近似圆弧形,非均质或层状岩土体中最常见的滑动面是平面、平缓阶梯形、波浪形或更不规则的面。
4.滑坡床
滑坡床指滑体以下固定不动的岩土体,它基本上未变形,保持了原有的岩体结构。
5.滑坡壁
滑坡壁指滑体后部和母体脱离开的分界面,是暴露在外面的部分,平面上多呈圈椅状,高数厘米至数十米,形成陡壁。
6.滑坡台阶
由于各段滑体运动速度的差异,在滑坡体上部常常形成滑坡错台,每一错台都形成一个陡坎和平缓台面,称为滑坡台阶或台坎。滑坡壁是指某一整体滑坡范围最外缘的一个,而坎壁是滑体中前后两部分分界的壁。岩质边坡的滑坡壁和坎壁往往沿已有陡倾结构面形成。
7.滑坡舌
滑坡舌又称滑坡前缘或滑坡头,在滑坡的前部,形如舌状伸入沟谷或河流,甚至越过河对岸。滑坡舌的隆起部分称为滑坡鼓丘。
8.封闭洼地
滑体与滑坡壁之间拉开成沟槽,相邻滑体呈反坡地形,形成四周高、中间低的封闭洼地。此洼地往往由于地下水在此处出露或地表水的汇集,形成湿地、水塘甚至滑坡湖。如果滑坡壁或滑体部分坍落而充填洼地,则洼地消失。
9.滑坡轴
滑坡轴又称主滑线,是滑坡在滑动时运动速度最快的纵向线。它代表滑体的运动方向,位于滑体上推力最大、滑床凹槽最深的纵断面上,主滑线通常位于滑坡体最厚的部分。
10.滑坡裂隙
在滑坡运动时,由于滑坡体各部分的移动速度不均匀,在滑坡体内及表面所产生的裂隙称为滑坡裂隙。根据受力状况不同,滑坡裂隙可分为四类:
(1)拉张裂隙,分布在滑坡体的上部,长数十米至数百米,多呈弧形,和滑坡壁的方向大致吻合或平行,坡上拉张裂缝的出现是产生滑坡的前兆。
(2)剪切裂隙,分布在滑体中部的两侧,因滑体和不动体相对位移而在分界处形成剪力区,在此区内所形成的裂隙为剪切裂隙,常伴生有羽毛状裂隙。
(3)扇形张裂隙,分布在滑坡体的中下部,尤以舌部为多,因滑体向两侧扩散而形成的张裂隙,呈放射状分布,似扇形。
(4)鼓张裂隙,分布在滑体的下部,因滑体下滑受阻,土体隆起而形成的张裂隙,其方向垂直于滑动方向。
(二)滑坡的分类
为了认识和治理滑坡,需要对滑坡进行分类,但由于自然界的地质条件和作用因素复杂,各种工程分类的目的和要求又不尽相同,因而可从不同角度进行滑坡分类,见表3-7。
表3-7 滑坡的分类
续表
(三)滑坡的影响因素
(1)地形地貌。斜坡的高度和坡度与斜坡稳定性有密切关系。通常情况下,开挖的边坡越高、越陡,稳定性越差。
(2)地层岩性。地层岩性是滑坡产生的物质基础。坚硬完整岩体构成的斜坡,一般不易发生滑坡,在易于亲水软化的土层和一些软弱岩层中,当存在有利于滑动的软弱面时,在适当条件下才会形成滑坡。
(3)地质构造。埋藏于土体和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。
(4)地下水的作用。地下水进入滑动体,到达滑动面,使滑动体重量增大,使滑动面抗剪强度降低,再加上对滑动体的静、动水压力,都成为诱发滑坡形成和发展的重要因素。
(5)人为及其他因素。人为因素主要指人类工程活动不当引起的滑坡;其他因素中主要应考虑地震、风化作用、降雨、列车震动等因素可能引起的滑坡或对滑坡发展的影响。
(四)滑坡的防治
为了保证斜坡具有足够的稳定性,避免导致斜坡发生危害性变形与破坏,需要采取防治措施。滑坡防治是一个系统工程,它包括预防滑坡发生和治理已经发生的滑坡。一般说来,“预防”是针对尚未严重变形与破坏的斜坡,或者是针对有可能发生滑坡的斜坡;“治理”是针对已经严重变形与破坏、有可能发生滑坡的斜坡,或者是针对已经发生滑坡的斜坡。一方面要加强地质环境的保护和治理,预防滑坡的发生,另一方面要加强前期勘查和研究,妥善治理已经发生的滑坡,使其不再发生。可见,预防与治理是不能截然分开的,“防”中有“治”,“治”中有“防”。同时,滑坡防治应采取工程措施、生物措施以及宣传教育措施、经济措施、政策法规措施等多种措施综合防治,才能取得最佳防治效果。
根据滑坡防治原则,滑坡防治的一般工程措施主要有以下三个方面。
1.消除或削弱使斜坡稳定性降低的工程措施
这项措施是指在斜坡稳定性降低的地段,消除或削弱使斜坡稳定性降低的主导因素的措施。为了使斜坡不受地表水流冲刷,防止海、湖、水库波浪的冲蚀和磨蚀,可修筑导流堤(顺坝或丁坝)、水下防波堤,也可在斜坡坡脚砌石护坡,或采用预制混凝土沉排等。
2.针对使斜坡岩土体强度降低的因素的措施
(1)防止风化。为了防止软弱岩石风化,可在人工边坡形成后用灰浆或沥青护面,或者在坡面上砌筑一层浆砌片石,并在坡脚设置排水设施,排除坡体内的积水。对于膨胀性较强的黏土斜坡,可在斜坡上种植草皮,使坡面经常保持一定的湿度,防治土坡开裂,减少地表水下渗,避免土体性质恶化、强度降低而发生滑坡。
(2)截引地表水流。截引地表水流,使之不能进入斜坡变形区或由坡面下渗,对于防止斜坡岩土体软化、消除渗透变形、降低孔隙水压力和动水压力,都是极其有效的。这类措施对于滑坡区和可能产生滑坡的地区尤为重要。为了拦截地表水流,在变形区5m范围以外修筑截水沟,将地表水和泉水及时引出坡体以外,使之没有停留和下渗的机会。必须注意,排水沟一定不能漏水,并要经常检修,否则将产生适得其反的效果。为了减少地表水下渗并使其迅速汇入排水沟,应整平夯实地面,并用灰浆黏土填塞裂缝或修筑隔渗层,特别是要填塞好延伸到滑动面(带)的深裂缝。
(3)排除地下水。斜坡体中埋藏有地下水并渗入变形区,常常是使斜坡丧失稳定性而发生滑坡的主导因素之一。经验表明,排除滑动带中的地下水(滑带水),疏干坡体,并截断渗流补给,是防治深层滑坡的主要措施。排除地下水的措施,应根据斜坡岩体结构特征和水文地质条件进行选择。通常是在坡体外围或坡体内修筑盲沟,或构筑支撑盲沟群,以截断或排除地下水流。对于深层滑坡,由于埋深大于10~15m,用其他排水工程排水困难时,可考虑采用水平排水坑道。当滑坡中有明显的含水层时,水平排水坑道设置在含水层与隔水层之间(在含水层中、隔水底板之上),效果较好。若在含水层中施工困难,也可把排水坑道设置在隔水层中,然后再用直立管状井把含水层中的水排入坑道中。此外,水平钻孔(平孔)排水用于滑坡防治效果甚佳。此法成本低廉,并且施工时不会影响斜坡体的稳定性,大有取代水平排水坑道之势。平孔排水的布设形式有单层、多层、平行状或辐射状等,也可采用砂井与平孔联合排水方式。
3.直接降低滑动力和提高抗滑力的措施
这类措施主要针对有明显蠕动因而即将失稳滑动的坡体,以求迅速改善斜坡稳定条件,提高其稳定性。
(1)清除或削坡减荷与压脚。斜坡上的危岩或局部不稳定块体,一般可清除。若清除困难,可支撑加固以防止其坠落,以免影响坡体稳定和建筑物安全。减荷的主要目的是使变形体的高度降低或坡度减小。最好在经过力学计算得出变形体高度以后,再根据坡高及滑动面的具体条件进行分析,确定有效的减荷和堆渣方案。坡上部削坡挖方部分,堆填于坡下部填方压脚,填方部分要有良好的地下排水设施。
(2)支挡、锚固、固结灌浆等。此类措施主要针对不稳定岩土体或滑坡体进行支挡、锚固,或者通过固结灌浆等来改善岩土体的性质以提高坡体的强度和稳定性。
1)支挡。支挡建筑物主要有挡土墙和抗滑桩。把挡土墙基础设置在滑动面以下的稳固岩土层中,并预留沉降缝、伸缩缝和排水孔。最好在旱季施工,分段挑槽开挖,由两侧向中央施工,以免扰动坡体。小型滑坡及临时工程,可用框架式混凝土挡墙。近年来,抗滑桩得到了普遍采用,已成为主要的抗滑措施,它具有施工方便、工期不受限制、省工省料、对滑坡体(滑动体)扰动小等优点。抗滑桩通常采用截面为方形或圆形的钢筋(轨)混凝土桩或钢管钻孔桩。在平面上,可按梅花形或方格形布置,间距一般为3~5m,深入滑动面(带)以下稳固岩土体中。此外,还有大型方桩,宽度大于2m,深度达20m。
2)锚固。锚固主要用于岩质斜坡的抗滑治理。常用金属锚杆、钢缆或预应力金属锚杆,以增大软弱面(带)上的法向压力,相应增大其上的抗滑力,提高坡体的稳定性。
3)固结灌浆。对于裂隙岩体,可采用硅酸盐水泥或有机化合材料进行固结灌浆,以提高坡体和结构面的强度,增大抗滑力。