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边坡稳定性理论分析及滑坡治理技术
作者：刘信所
来源：《管理观察》2009年第19期
摘要:滑坡在我国是一种常见的地质灾害现象,对于在城市区域内出现的潜在的滑坡灾害往往会对城市的经济发展和居民的人身安全构成巨大的威胁,因此开展滑坡的稳定性分析、治理方面的研究工作对于保证边坡的长期稳定至关重要。本文主要介绍了滑坡的类型和特性,然后重点探讨了滑坡综合治理的措施。 关键词:边坡稳定性分析滑坡治理
1.滑坡类型及特征综述
1.1 常见滑坡类型 (1)浅层堆积层滑坡
上层松散堆积物直接受降雨或山坡上侧地面水的影响(浸湿)或受到壤中水(上部含水层中经常存在无压水)的作用,沿下层相对隔水层呈大面积片状滑动。受地表水的影响此类滑坡在顺滑动方向的长度往往比宽度要大得多。厚度大多在几米范围以内。 (2)中层堆积层滑坡
上层堆积层沿边坡的基岩面、老地面或不同年代或不同类型的堆积面滑动。滑体厚度大多为10-20m左右。 (3)深层堆积层滑坡
因基本岩层面有一层细颗粒由山坡风化剥落的土层或由基岩风化后的残积层所形成的具有一定厚度的滑动带,上层堆积层沿基本岩层层面上的滑动带发生整体滑动。滑体厚度往往有数十米。
1.2 滑坡特性
当滑坡主要裂隙首先出现在山坡中部,而且张开很宽,错距增大,滑坡前缘也出现滑动面以后,在主要裂缝以外逐渐向上地发生一些弧形裂隙:愈向上则裂缝愈小,长度愈短,这样情况显示这个
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坡滑坡是所谓牵引式的;推动式滑坡的裂缝是最上面的一圈最先出现,发展最快,长度最长,滑壁的高度也最大。而滑坡体范围内的裂缝则较小,长度较短。
滑动面较深的堆积层大滑坡,裂缝长而连贯,滑壁倾斜度陡甚至垂直,初期陷落不大,往往在雨季以后发展反较雨季中发展得快,裂缝位置也比较固定,经夯填后常在原位置重复出现。浅层滑坡的裂缝宽而浅,裂缝倾斜缓,开口大,陷落也大,但长度不大,也不连贯,显得复杂凌乱,这是由于滑坡体不厚,容易受下面基岩不规则的形态的影响。
2.滑坡稳定性的分析判断方法
2.1 定性分析方法
定性分析方法包括工程类比法和图解法(赤平极射投影、实体比例投影、摩擦圆法等)。定性分析方法主要是通过工程地质勘察,对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等的分析,对已变形地质体的成因及其演化史进行分析,从而给出被评价边坡一个稳定性状况及其可能发展趋势的定性的说明和解释。其优点是能综合考虑影响边坡稳定性的多种因素,快速地对边坡的稳定状况及其发展趋势作出评价。常用的方法主要有下面几种:自然(成因)历史分析法、工程类比法和图解法。图解法又可以分为诺模图法和投影图法,诺模图法实际上是数理分析方法的一种简化方法,如Taylor图解等,它目前主要用于土质或全强风化的具弧形破坏面的边坡稳定性分析;投影图法包括赤平极射投影图法、实体比例投影图法、J.J.Markland投影图法等,目前主要用于岩质边坡岩体的稳定性分析。 2.2 定量分析方法
定量分析是以定性分析为前提的,量只是一个相对概念。岩石边坡复杂的工程特性,使得在对边坡的量化分析中对地质条件及计算模型不得不做必要的简化和假定。工程中常用的方法有:极限平衡法、应力应变分析法(包括有限元、离散元、边界元等)、块体理论分析、非线形分析、位移反分析等。
虽然复杂的岩体存在不确定性的因素和条件,量化分析方法中采用了一定的简化和假定条件,但只要选择与对象的条件相适应的理论和方法,仍然能够正确认识边坡自然特性,并取得成效。
硬质块状、层状岩石边坡。这类边坡岩体中天然存在的不连续面对于岩体滑动的途径起着重要作用,采用极限平衡法、块体理论、图解法分析较合适。
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硬质碎裂、软硬质相间层状、碎裂状边坡和散体状边坡,其失稳方式受控于优势面。对于这类岩体的边坡稳定分析来说,由于假定岩体是刚性的,本身不产生变形,是与实际情况不相符的,考虑到岩体既非完全弹性,亦非完全塑性体,很难有严格的数学解。采用考虑了岩体本身的应力应变特征的数值分析方法比较合适,如有限元法、边界元法、离散元法等. 软岩采用极限平衡分析方法较合适。
3.滑坡工程治理技术探讨
选择一种切实可行的治理方案,对于维护社会安定、保障人民生命财产与安全、创造良好的环境条件,具有十分重要的经济与社会意义。综合考虑地区的经济状况,在进行多个方案的可行性研究与经济比较之后,确定本滑坡采取综合治理措施,重点放在对建构筑物及人员安全有重大影响,会造成严重危害的部位,从根本上消除滑坡灾害的隐患。
(1)对于没有完整的截排水系统,以前修筑的城市管道已不能满足县发展的需要,生产、生活污水肆意排放,直接渗入滑体,补给地下水,对滑坡的稳定起着至关重要的影响。因此应尽快完善城市排水系统,将平台及前、后缘斜坡连为一体,建立一个完整的排水系统,把地表、地下水及生产、生活污水排出滑坡区外,以减弱或消除水对滑坡的诱发作用。
(2)侧向侵蚀也是诱发滑坡的重要因素,在洪水季节仍有很强的侧蚀能力,因此可以在滑坡前缘局部地段修筑防护堤,避免河水对坡脚的冲刷侧蚀。
(3)滑坡局部地段因公路切坡导致坡度较大,降雨时易发生小规模滑塌,应采取必要的削坡,坡面植草或干砌石护面,禁止开垦耕种,以保证公路的安全。
(4)植树造林加固边坡,对平台前缘斜坡坡度35°以上不适宜耕种的地段应植树造林,保持水土,减弱水对边坡稳定性的不利影响,应种植速生、蒸腾量大的经济林木。
(5)在后缘边坡设置防护带,由于后缘边坡坡度、坡高较大,在工况1、3时虽然处于稳定状态,但在工况2时处于基本稳定状态,有可能出现局部变形,发生崩塌,威胁上部建构筑物及人员生命安全,建议城建规划部门做好规划,逐步迁出和拆除上部危险破旧民居,减少边坡上部荷载。 结语
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为保证边坡稳定性,避免导致危害性的变形与破坏,应采取有效的防治措施,边坡防治首先弄清边坡的演变规律,判明造成边坡稳定性下降的主导因素,采取消除和改变这些因素的措施,防止边坡稳定性的进一步下降,避免导致危害性的破坏。其次是工程布置应尽量避开规模较大的严重不稳且整治极为复杂的边坡地段。◆
参考文献:
1.邵树强.浙江舟山采石场高边坡稳定性分析及治理研究.西南交通大学.2003
