古滑坡复活机制研究
2014-11-28朱艳歌ZHUYange倪振强NIZhenqiang
朱艳歌ZHU Yan-ge;倪振强NI Zhen-qiang
(聊城大学建筑工程学院,聊城 252000)
(School of Architecture &Civil Engineering,Liaocheng University,Liaocheng 252000,China)
0 引言
古滑坡一般指第四纪以来,一些过去滑动过的滑坡,边坡已保持稳定,但古滑坡有可能复活或再次滑移。这种复活现象,可能是天然发生的,如降水、地震引起的次生灾害等;也可能是人为引起的,特别是在当今开展大规模的经济建设中,尤为常见。如今,正在展开的西部大开发工程建设中,特别是一些高速公路的建设,绝大部分是在山区,古滑坡复活问题屡见不鲜,造成了大量的经济损失,已引起人们的重视[1]。本文在大量野外调研的基础上,研究和总结了古滑坡的复活机制。通过某一具体实例,对古滑坡的复活机制进行了讨论分析,并提出了相关治理方案,为同类型古滑坡的评价和治理提供了一些可借鉴的方法。
1 引起古滑坡复活的自然因素
1.1 地质构造因素 基岩破碎、节理发育、具弱蚀性的断裂破碎带、软弱结构面等不利地质条件是影响古滑坡复活的一个重要因素。
1.2 岩层岩性因素 岩层岩性是滑坡发生的物质基础,地层岩性软弱、岩土体松散、强度不高、亲水性好、渗透性较大,则易在雨水和地下水作用下因强度降低而形成滑动带,为滑坡复活提供了基本条件。
1.3 降水和地下水的影响 古滑坡在遇到连续或强降雨过程时,雨水顺地表岩土体孔隙渗入转化为地下潜水,进入滑体内部,弱化岩土体的性质,降低滑体土体的物理力学性质,同时使滑坡带过度饱和产生滞水,长时间湿润和润滑滑带岩土体,使岩土体自重增加重力势能增加。同时雨后地下水位的升高,雨水产生的静水压力和动水压力,使岩体间的有效正应力和摩擦阻力降低,从而加速滑坡的运动,降雨和地下水对古滑坡的复活起了重要的促进和加速作用[2]。
1.4 地震因素 地震作为最强烈和最迅速的作用,可加速滑坡体的下滑力,促使滑坡体产生滑动。地震震动的累积作用导致滑坡体滑面强度参数降低。采用弹塑性模型、莫尔库仑屈服准则对滑坡复活的三维模拟结果表明[3],地震作用下滑坡变形破坏受坡体形态的影响较显著,滑坡体对地震波具有明显的放大效应。
2 引起古滑坡复活的人为因素
2.1 古滑坡体上的建设 由于对古滑体的认识不足,一旦在古滑坡体上进行大规模建设,极易发生危险。地面垂直荷载会给古滑坡体增添附加下滑力,加上地面施工扰动,破坏了天然形成的稳定受力平衡状态,使古滑坡体因无法继续承受上部荷载,而萌发古滑坡复活滑动[4]。
2.2 坡脚开挖 因道路交通建设等原因进行的坡脚开挖对于古滑坡复活有重大影响,坡脚开挖卸载而产生的附加应力场,会改变斜坡土体平衡条件,降低斜坡的支撑能力,从而加剧已有滑坡的发展速度,或者造成应力释放导致古滑坡复活的产生。
由于古滑坡体大小、年代、岩土性质、地形条件和产生古滑坡的原因不同,因此实际中造成古滑坡复活的具体原因也不尽相同,一个古滑坡的复活可能会由一个或数个因素共同影响产生。对于古滑坡复活机制可总结如下:①古滑体的物质组成和滑体变形破坏遗迹为滑体复活创造了基础。②勘察工作不足导致人类的工程活动改变了古滑体原有的平衡,为古滑体的复活埋下隐患。③外界自然条件(水、地震)对滑体的积极诱发作用,致使滑体产生推压变形破坏,从而激发了古滑体的复活[5]。因此对于工程建设实践来说,要做到收集完备的资料,实地调查,充分分析,综合考虑以确定合理的建设和施工方案。对于有古滑坡的地带,做到合理规划布局,以避免古滑坡复活所带来的损害。以下以一实例讨论古滑坡体的复活机制。
3 四川某古滑坡复活工程实例
3.1 滑坡的形态特征和边界范围 古滑坡总体形态呈长舌形,轴向长度200m,宽约100m,滑体为第四系残坡积层,平均厚度约10m,体积约20 万m3,属中型残坡积层滑坡(如图1 所示)。滑坡后缘具有明显的圈椅状地貌,上部陡坎基岩出露,前缘位于通村路切削陡坡上部(如图2 所示),呈宽舌形;南北两侧以冲沟上部为界,南侧为秧子林,北侧为窑子沟,冲沟内基岩出露,滑坡后缘出现拉张裂缝等变化(如图3 所示)。
3.2 滑坡地形地貌此滑坡属侵蚀构造地貌,坡高谷深,滑坡南北两侧边沟遭受强烈切割,沟底成“V”字形,平均坡度24°。斜坡自上而下,地形分为后缘陡坡、中部缓坡和前缘陡坡三部分,滑坡前缘之下为通村路,陡崖出露基岩褶皱、揉皱发育,岩体破碎。总体上,该滑坡地形地貌类别总体属于复杂类型。
4 区域地质环境条件
4.1 地形地貌 该区位于低中山区,地势西北高,东南低,为低中山侵蚀堆积地貌。此滑坡区出露基岩主要有三叠系须家河组砖红色、灰白色砂岩地层;第四系主要为残坡积层。
4.2 地质构造及地震 区内断裂构造发育,该区域地壳稳定性主要为北川-映秀断裂和江油-灌县断裂两大活动断裂所控制。2008 年5 月12 日,四川汶川发生8 级强烈地震,并伴生多次6 级以上余震。受到“5.12”汶川特大地震的严重影响,震后该地区绝大部分房屋倒塌、开裂,更为严重的是地震引发并加剧了崩塌、滑坡、地裂缝等地质灾害,地质环境受到严重破坏。
4.3 水文地质条件 区内地下水主要有松散层孔隙水和基岩裂隙水两种类型。水量丰富;斜坡地带的残坡积层富水性较差。滑坡区山高坡陡,地下水主要补给来源为大气降水,地下水位动态变化大,径流途径短。在雨季,尤其是大雨、暴雨之后,水位大幅度增高,动水压力增大,是诱发地质灾害的主要因素之一。
图1 滑坡体全貌
图2 前缘因修建道路滑坡临空
图3 滑坡后缘拉张裂缝
4.4 人类工程活动 该滑坡坡面人类工程活动较强烈,主要有房屋建筑和修建公路。①建筑房屋:由于地处低中山区,村民建房只能选择山坡上。房屋建筑时,对边坡进行了较大强度的切坡活动,对斜坡的稳定性产生不利影响,同时,房屋自身重量增加了滑体的下滑力。②修建公路:某一村在滑坡前缘修建了一条乡村公路,在修建公路时,将滑坡前缘切割成高5~10m 的陡坎,造成滑坡前缘临空。
5 滑坡形成机制、诱发因素及稳定性初步分析
此滑坡属松散层土质滑坡,其成因与地形地貌、地层岩性、区域自然环境条件、人类活动等密不可分,是以上因素综合作用的结果。斜坡变形破坏发生古滑坡复活的原因主要有:
5.1 地形地貌 滑坡区属斜坡地貌,斜坡平均坡度24°,斜坡前缘坡度近40°,并因道路切削形成高达10m 的临空面,极易产生牵引式滑动。
5.2 地层因素 滑坡滑体为表层松散堆积物,滑体厚度平均约10m,结构较松散,透水性强,有利地下水的入渗,滑床为三叠系须家河组砂岩夹泥岩,暴雨期或持续降雨期,降雨下渗至第四系松散残坡积物与砂岩夹泥岩接触面时,由于透水性的差异,将会在基岩面产生浮托力,形成滑带。
5.3 人为因素 滑坡体前部,当地居民修建房屋、道路对斜坡前缘进行了一定程度的切割削坡,造成斜坡前缘临空,对滑坡的稳定性产生了极为不利的影响。
5.4 地震因素“5.12”地震烈度达8 度,地震动峰值加速度为0.2g,地震大大增加了滑体的下滑力,促使滑坡产生滑动。综上,经初步分析该滑坡体在地震、暴雨或久雨等不利工况下,已经产生浅层滑移。
6 工程防治措施
根据滑坡的地质结构、变形特征和危险性预测,建议采用支挡工程对滑坡进行治理,支挡线设置在滑坡前缘1281m~1293m 高程一线,并对后缘裂缝进行封填。此外,对滑坡前缘人工切坡形成的岩质边坡进行局部危岩清理。
7 结论
本文在对于古滑坡研究中,从广泛地共性出发,研究和总结古滑坡复活的机理,目的是找出其内部失稳的共同点,力图初步建立古滑坡的防治机制,以期在宏观上认识古滑坡复活这一地质活动。对于不同的古滑坡体,复活的机制不尽相同,本文所选一例进行讨论,目的是更加具体地表现古滑坡复活机制的研究思路,为以后研究古滑坡复活提供参考。滑坡体因其自身的复杂性,决定了对于古滑坡体研究的艰巨性,因此日常生产生活中,应尽量避免在滑坡体附近进行大规模的工程建设活动,以规避风险,减轻和避免由古滑坡复活带来的损失。
[1]杨晓松,王友成,张斌.公路施工导致的古滑坡复活实例分析[J].2002,13(3):43-46.
[2]金仁祥,刘汉超.重庆市麻柳嘴滑坡复活机制探讨[J].中国地质灾害与防治学报,2011,12(4):53-57.
[3]夏敏,任光明.地震诱发滑坡复活机制的FLAC3D 数值模拟分析[J].工程地质学报,2010,18(3):305-311.
[4]高建军,杨人光.巴东县黄土坡滑坡复活机制及其治理探讨[J].地质灾害与环境保护,2012,23(2):81-85.
[5]王桂林,张永兴.大河坝古滑坡复活变形特征及成因分析[J].重庆建筑大学学报,2003,25(5):1-4.