從滑坡形成機理分析滑坡穩定性并提出防治工程方案

【摘 要】本文根據地質滑坡研究的最新成果，論述了地質滑坡的形成機理，并分析了滑坡的穩定性，最后根據地質滑坡治理原則提出相應的工程防治對策。同時論文以茂縣白溪鄉余家溝村滑坡災害為例從安全管理的角度，結合地質災害特點及形成原因提出了綜合管理建議。

【關鍵詞】滑坡；地質災害；特征；形成機制；穩定性

地質滑坡是一定自然條件下的斜坡，由于河流沖刷、人工切坡、地下水活動或地震等因素的影響，使部分土體或巖體在重力作用下，沿著一定的軟弱面或帶，整體、緩慢、間歇性、地以水平位移為主的變形現象。由于其災難性大，產生的條件、作用因素、運動機理的多樣性、多變性和復雜性，預測困難，治理費用昂貴，一直是世界各國研究的重要地質和工程問題。

1 滑坡的形成機理

1.1 產生滑坡的條件

產生滑坡有兩個主要條件：一是地質與地貌條件；二是內外營力和人為作用的影響。

第一個條件與以下幾個方面有緊密關系：

1.1.1 巖土類型：巖土體是產生滑坡的物質基礎。一般來說，結構松散，抗剪強度低和抗風化能力弱，在水的作用下其性質會發生變化的巖、土，如松散覆蓋層、黃土、頁巖、煤系地層、片巖等以及軟硬相間的巖層所構成的斜坡較易發生滑坡。

1.1.2 地質構造條件：組成斜坡的巖、土體只有被各種構造面切割分離成不連續狀態時，才有可能產生向下滑動的條件。同時，構造面又為降雨等水流進入斜坡提供了通道。

1.1.3 地形地貌條件：只有處于一定的地貌部位，例如土體是有一定坡度的斜坡，才有可能發生滑坡。

1.1.4 水文地質條件：水對斜坡穩定性有著顯著影響。它的影響是多方面的，包括軟化作用、沖刷作用、靜水壓力和動水壓力作用，還有浮托力作用等。

第二個條件，地殼運動頻繁的地區和人類工程活動的頻繁地區是滑坡多發區。外界作用，可以使產生滑坡的基本條件發生變化，從而誘發滑坡。主要的誘發因素有：地震、降雨和融雪、地表水的沖刷、浸泡、河流等地表水體對斜坡坡腳的不斷沖刷；不合理的人類工程活動，如開挖坡腳、坡體上部堆載、爆破、水庫蓄(泄)水、礦山開采等都可能誘發滑坡。

1.2 滑坡的分類

迄今為止，國內外滑坡分類的方法很多。本文只根據滑坡的誘發因素來分類。觸發滑坡的因素是多種多樣的。降雨和地震是最常見的滑坡災害的誘因，人類的工程活動也是導致滑坡的重要原因，總結起來總共有四大類型：天然邊坡、工程邊坡、地質環境邊坡和水環境邊坡。

1.3 滑坡的機制

滑坡的機制是某一滑移面上剪應力超過了該面的抗剪強度所導致。分析滑坡滑動機制的方法很多，本文只運用力學計算法在理論上對土質滑坡作定量評價。常用的力學計算法為剛體極限平衡法。采用這種方法的前提條件是：①只考慮破壞面上的極限平衡狀態，而不考慮巖土體的變形，即視巖土體為剛體；②破壞面上的強度由凝聚力和摩擦力（C、Φ值）控制，即遵循庫侖判據；③滑體中的應力，以正應力與剪應力的方式，集中作用于滑面上，即均為集中力；④以平面課題來處理。土質斜坡可分為無粘性土斜坡和粘性土斜坡，對這兩種斜坡穩定性的計算方法是不同的。

2 滑坡的防治和穩定性分析

地質滑坡防治指的是預防與治理兩方面。預防是以勘察分析、預測預報、動態監測為基礎，在滑坡災害未產生以前，對其采取相應的措施加以防范，使滑坡損失降至最小程度。滑坡治理是一項對潛在不穩定或已發生的滑坡體采取有針對性的工程措施，從根本上消除隱患。

2.1 滑坡的防治基本原則

滑坡防治的基本原則是以防為主，防治結合，以最少的投資，最短的工期，達到設計基準期內安全運行，并滿足所有預定功能要求、安全性和耐久性要求及投資和工期的經濟性要求。具體體現在以下幾個方面：

2.1.1 防治工程應與主體工程建設相協調，與周邊環境相融合，防治工程的有效性與主體工程使用壽命一致；

2.1.2 工程措施應因地制宜、對癥下藥、簡單易行，力求安全可靠；

2.1.3 充分利用當地勞動力、材料、施工技術方面的資源優勢，在做到技術上可行的原則下，盡量節省工程投資；

2.1.4 按先后順序考慮繞避、排水、減載壓腳，支擋防護措施，同時體現綜合治理的原則。

2.2 滑坡防治工程措施

滑坡防治工程措施主要有：繞避、地下水排水工程、減重和反壓工程、支擋工程、滑帶土改良工程等幾個方面。

2.2.1 地下水排水

地下水排水主要采用平孔、滲水盲洞、支撐盲溝等工程，結合虹吸排水。其最大優點是可以自流排水 ，降低滑坡地下水位，目前已被廣泛應用。

2.2.2 減重和反壓工程

減重和反壓工程對于治理處于“頭重腳輕”狀態而在前方又沒有可靠的抗滑地段的滑體是比較經濟有效的防治滑坡的措施，其效果對厚度大、主滑段和牽引段滑面較陡的滑坡更為明顯，但前提是需準確判定主滑、牽引和抗滑段落。其主要作用是改善滑體外形、降低滑體重心，從而提高滑體穩定性。

2.2.3 支擋工程

因失去支撐而滑動的滑坡以及滑坡床陡、滑動較快的滑坡，可采用修筑支擋工程的方案，增加滑坡的重力平衡條件，使滑坡體迅速恢復穩定。支擋工程主要包括大直徑抗滑樁、錨索和微型樁。

2.2.4 滑帶土的改良

滑帶土改良目的在于提高滑帶土的強度，增加滑坡自抗滑力。一般采用焙燒法、爆破灌漿法等物理化學方法對滑坡進行整治。同時，在滑坡治理工程竣工后還需要通過監測以檢驗治理效果。如發現治理效果未達到預期目標就需要修改設計或進行第二期治理工程論證。如治理工程達到預期目的仍需進行定期監測，以便判定是否有工程設施失效而需要及時維護。

由于滑坡成因復雜，影響因素多，因此需要恰當使用上述幾種方法，針對具體情況進行綜合治理，方能達到預防和減少災害損失的目的。

3 以茂縣白溪鄉余家溝村滑坡災害為例進行分析

3.1 地形地貌

滑坡區位于茂縣白溪鄉余家溝村，勘查區附近整體為剝蝕侵蝕中山溝谷地貌，屬邛崍山系岷山山脈，群山連綿，谷坡險峻陡峭，溝谷狹窄。勘查區位于“Ｖ”字型溝谷西側斜坡上，整體地形坡度較陡，坡向130-150°，斜坡坡度20～ 40°，局部約50°。勘查區海拔高程約2580～2848m，高差268m。斜坡表面多呈臺階狀，臺階高約3.0-10.0m，斜坡頂部大部分地段巖石出露，斜坡頂部及底部溝谷植被較為茂密，中下部主要為耕地。滑坡處山頂最高點高程為3100m，前緣溝谷最低高程為2580m，高差為520m。

3.2 滑坡成因機制分析

從滑坡所處的地質環境條件、發生時間、變形現象等方面分析，滑坡形成因素主要有：地形地貌、地質構造、坡體結構及水的作用。

地形地貌：滑坡整體處于斜坡上，斜坡坡度20～40°，局部約50°，為滑坡的形成創造了有利的空間形態。

地質構造：勘查區地處石大關弧形構造帶赤不蘇倒轉向斜上，地層產狀變化較大，巖層產狀總體為158°∠48°，斜坡坡向130°～150°，巖層傾向與坡向基本同向，為順層斜坡。滑床基巖為千枚巖，巖層裂隙發育。從地質剖面上看，滑坡巖土界面坡度較陡，為不穩定的斜坡類型。

巖土性質：滑坡體物質有粉質粘土和含碎石粘性土組成，基巖為千枚巖，巖土界面成了斜坡中的軟弱面，為滑坡的形成提供了一個連續的活動面。

地震因素：余家溝村滑坡位于地震活動頻繁區域，歷史上發生過多處強烈地震。地震導致滑坡土體內形成大量裂縫，成為降水下滲通道，同時降低土體的強度，對斜坡的穩定有一定的影響。

人為因素：人類活動，如森林植被破壞、不合理開墾、切坡、滑坡體下部切腳，滑坡體中～上部人為加載、渠道滲漏等。在一定程度下對斜坡的穩定造成不利的影響。

綜上所述，在地形地貌條件、地質構造、巖土性質、水、地震和人類活動的綜合作用下，最終導致斜坡的不穩定。

3.3 防治工程方案建議

HPI滑坡整體在天然工況下處于基本穩定～穩定狀態；在暴雨工況下局部地段處于欠穩定狀態；在地震工況下局部處于欠穩定狀態。經過分析對比，近期發生特大地震的可能性小，因此暴雨工況下對滑坡穩定性的影響要大于地震工況下對滑坡的影響。對余家溝村滑坡進行治理是十分必要的。

HPII次級滑坡處于基本穩定狀態， 這一帶為農田，對余家溝村危害較小，可不考慮進行專門的滑坡治理工程。

由于降雨為滑坡穩定性的主要影響因素，因此建議在滑坡的后緣設置一條截排水溝，將斜坡上部的雨水引出滑體外，并對該滑坡體范圍內因地震而產生的裂縫進行回填夯壓，以降低雨水對滑坡的不利影響。

HPI滑坡中部為余家溝村主要居住區，尤其是居住區1居民更為集中，根據滑坡對居住區的危害程度，建議對余家溝村居住區1進行治理。考慮施工條件，建議在余家溝村居住區1下方新修的道路旁設置抗滑樁，對于局部陡坎高度較大的地段建議設置擋土墻。

根據勘查資料，抗滑樁樁端持力層建議以強風化千枚巖為持力層；對于需設置擋土墻的位置建議以含碎石粘性土為基底持力層。

本次勘查，在鉆孔深度范圍內未見地下水，防治工程布置處地下水貧乏，根據附近的建筑經驗，地下水及土體對建筑材料均無腐蝕性。

4 結語

我國地域遼闊，地質條件和地理環境十分復雜。隨著社會經濟的發展，建設規模的擴大，災害損失也愈來愈大，特別是隨著近年來鐵路和高速公路以及水利等工程的大規模建設，形成了滑坡的一個高發期。有人估計我國每年因滑坡災害損失約20-30億元。因此，加強對滑坡的認識，了解滑坡的形成機理，及時對滑坡進行勘測和防治，對社會經濟的發展是至關重要的。

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