滑坡形成條件及風(fēng)險(xiǎn)BIM分析
2022/05/30
滑坡是斜坡巖土體沿著貫通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移地質(zhì)現(xiàn)象,是某一滑移面上剪應(yīng)力超過了該面的抗剪強(qiáng)度所致。
滑坡的形成過程一般需要經(jīng)歷四個(gè)階段,蠕動(dòng)變形階段或滑坡孕育階段、急劇變形階段、滑動(dòng)階段、逐漸穩(wěn)定階段,以上四個(gè)階段是一個(gè)滑坡發(fā)展的典型過程,實(shí)際發(fā)生的滑坡中,四個(gè)階段并不總是十分完備和典型。由于巖(土)體和滑動(dòng)面的性質(zhì)、促滑力的大小、運(yùn)動(dòng)方式、滑移體所具有的位能大小等不同,滑坡各階段的表現(xiàn)形式及過程長(zhǎng)短也有很大的差異。
滑坡的形成并非偶然,需要滿足以下基本條件或者主要條件:
1.滑坡產(chǎn)生的基本條件:
產(chǎn)生滑坡的基本條件是斜坡體前有滑動(dòng)空間,兩側(cè)有切割面。例如中國(guó)西南地區(qū),特別是西南丘陵山區(qū),最基本的地形地貌特征就是山體眾多,山勢(shì)陡峻,土壤結(jié)構(gòu)疏松,易積水,溝谷河流遍布于山體之中,與之相互切割,因而形成眾多的具有足夠滑動(dòng)空間的斜坡體和切割面。廣泛存在滑坡發(fā)生的基本條件,滑坡災(zāi)害相當(dāng)頻繁。
從斜坡的物質(zhì)組成來看,具有松散土層、碎石土、風(fēng)化殼和半成巖土層的斜坡抗剪強(qiáng)度低,容易產(chǎn)生變形面下滑;堅(jiān)硬巖石中由于巖石的抗剪強(qiáng)度較大,能夠經(jīng)受較大的剪切力而不變形滑動(dòng)。但是如果巖體中存在著滑動(dòng)面,特別是在暴雨之后,由于水在滑動(dòng)面上的浸泡,使其抗剪強(qiáng)度大幅度下降而易滑動(dòng)。
降雨對(duì)滑坡的影響很大。降雨對(duì)滑坡的作用主要表現(xiàn)在,雨水的大量下滲,導(dǎo)致斜坡上的土石層飽和,甚至在斜坡下部的隔水層上積水,從而增加了滑體的重量,降低土石層的抗剪強(qiáng)度,導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、無雨不滑”的特點(diǎn)。
地震對(duì)滑坡的影響很大。究其原因,首先是地震的強(qiáng)烈作用使斜坡土石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和變化,原有的結(jié)構(gòu)面張裂、松弛,加上地下水也有較大變化,特別是地下水位的突然升高或降低對(duì)斜坡穩(wěn)定是很不利的。另外,一次強(qiáng)烈地震的發(fā)生往往伴隨著許多余震,在地震力的反復(fù)振動(dòng)沖擊下,斜坡土石體就更容易發(fā)生變形,最后就會(huì)發(fā)展成滑坡。
2.滑坡產(chǎn)生的主要條件:
1)是地質(zhì)條件與地貌條件;2)是內(nèi)外營(yíng)力(動(dòng)力)和人為作用的影響。第一個(gè)條件與以下幾個(gè)方面有關(guān):
①巖土類型:巖土體是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。一般說,各類巖、土都有可能構(gòu)成滑坡體,其中結(jié)構(gòu)松散,抗剪強(qiáng)度和抗風(fēng)化能力較低,在水的作用下其性質(zhì)能發(fā)生變化的巖、土,如松散覆蓋層、黃土、紅粘土、頁巖、泥巖、煤系地層、凝灰?guī)r、片巖、板巖、千枚巖等及軟硬相間的巖層所構(gòu)成的斜坡易發(fā)生滑坡。
②地質(zhì)構(gòu)造條件:組成斜坡的巖、土體只有被各種構(gòu)造面切割分離成不連續(xù)狀態(tài)時(shí),才有可能向下滑動(dòng)的條件。同時(shí)、構(gòu)造面又為降雨等水流進(jìn)入斜坡提供了通道。故各種節(jié)理、裂隙、層面、斷層發(fā)育的斜坡、特別是當(dāng)平行和垂直斜坡的陡傾角構(gòu)造面及順坡緩傾的構(gòu)造面發(fā)育時(shí),最易發(fā)生滑坡。
③地形地貌條件:只有處于一定的地貌部位,具備一定坡度的斜坡,才可能發(fā)生滑坡。一般江、河、湖(水庫)、海、溝的斜坡,前緣開闊的山坡、鐵路、公路和工程建筑物的邊坡等都是易發(fā)生滑坡的地貌部位。坡度大于10度,小于45度,下陡中緩上陡、上部成環(huán)狀的坡形是產(chǎn)生滑坡的有利地形。
④水文地質(zhì)條件:地下水活動(dòng),在滑坡形成中起著主要作用。它的作用主要表現(xiàn)在:軟化巖、土,降低巖、土體的強(qiáng)度,產(chǎn)生動(dòng)水壓力和孔隙水壓力,潛蝕巖、土,增大巖、土容重,對(duì)透水巖層產(chǎn)生浮托力等。尤其是對(duì)滑面(帶)的軟化作用和降低強(qiáng)度的作用最突出。
就第二個(gè)條件而言,在現(xiàn)今地殼運(yùn)動(dòng)的地區(qū)和人類工程活動(dòng)的頻繁地區(qū)是滑坡多發(fā)區(qū),外界因素和作用,可以使產(chǎn)生滑坡的基本條件發(fā)生變化,從而誘發(fā)滑坡。主要的誘發(fā)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(duì)斜坡坡腳的不斷沖刷;不合理的人類工程活動(dòng),如開挖坡腳、坡體上部堆載、爆破、水庫蓄(泄)水、礦山開采等都可誘發(fā)滑坡,還有如海嘯、風(fēng)暴潮、凍融等作用也可誘發(fā)滑坡。
除了以上形成條件外,滑坡的形成還受以下強(qiáng)度因素和人為因素的影響:
1.強(qiáng)度因素
滑坡的活動(dòng)強(qiáng)度,主要與滑坡的規(guī)模、滑移速度、滑移距離及其蓄積的位能和產(chǎn)生的功能有關(guān)。一般講,滑坡體的位置越高、體積越大、移動(dòng)速度越快、移動(dòng)距離越遠(yuǎn),則滑坡的活動(dòng)強(qiáng)度也就越高,危害程度也就越大。具體講來,影響滑坡活動(dòng)強(qiáng)度的因素有:
1)地形
坡度、高差越大,滑坡位能越大,所形成滑坡的滑速越高。斜坡前方地形的開闊程度,對(duì)滑移距離的大小有很大影響。地形越開闊,則滑移距離越大。開闊程度對(duì)滑移距離的大小有很大影響。地形越開闊,則滑移距離越大。
2)巖性
組成滑坡體的巖、土的力學(xué)強(qiáng)度越高、越完整,則滑坡往往就越少。構(gòu)成滑坡滑面的巖、土性質(zhì),直接影響著滑速的高低,一般講,滑坡面的力學(xué)強(qiáng)度越低,滑坡體的滑速也就越高。
3)地質(zhì)構(gòu)造
切割、分離坡體的地質(zhì)構(gòu)造越發(fā)育,形成滑坡的規(guī)模往往也就越大越多。
4)誘發(fā)因素
誘發(fā)滑坡活動(dòng)的外界因素越強(qiáng),滑坡的活動(dòng)強(qiáng)度則越大。如強(qiáng)烈地震、特大暴雨所誘發(fā)的滑坡多為大的高速滑坡。
2.人為因素
違反自然規(guī)律、破壞斜坡穩(wěn)定條件的人類活動(dòng)都會(huì)誘發(fā)滑坡。例如:
1)開挖坡腳:修建鐵路、公路、依山建房、建廠等工程,常常因使坡體下部失去支撐而發(fā)生下滑。例如我國(guó)西南、西北的一些鐵路、公路、因修建時(shí)大力爆破、強(qiáng)行開挖,事后陸陸續(xù)續(xù)地在邊坡上發(fā)生了滑坡,給道路施工、運(yùn)營(yíng)帶來危害。
2)蓄水、排水:水渠和水池的漫溢和滲漏,工業(yè)生產(chǎn)用水和廢水的排放、農(nóng)業(yè)灌溉等,均易使水流滲入坡體,加大孔隙水壓力,軟化巖、土體,增大坡體容重,從而促使或誘發(fā)滑坡的發(fā)生。水庫的水位上下急劇變動(dòng),加大了坡體的動(dòng)水壓力,也可使斜坡和岸坡誘發(fā)滑坡發(fā)生。
在實(shí)際的工程施工,為了更好地認(rèn)識(shí)和治理滑坡,需要對(duì)滑坡進(jìn)行分類。由于自然界的地質(zhì)條件和作用因素復(fù)雜,各種工程分類的目的和要求又不盡相同,因而可從不同角度進(jìn)行滑坡分類,根據(jù)我國(guó)的滑坡類型可有如下的滑坡劃分:
1.體積劃分
1)巨型滑坡(體積>1000萬m³);
2)大型滑坡(體積100萬~1000萬m³);
3)中型滑坡(體積10萬~100萬m³);
4)小型滑坡(體積<10萬m³)。
2.按滑動(dòng)速度劃分
1)蠕動(dòng)型滑坡,人們作憑肉眼難以看見其運(yùn)動(dòng),只能通過儀器觀測(cè)才能發(fā)現(xiàn)的滑坡;
2)慢速滑坡:每天滑動(dòng)數(shù)厘米至數(shù)十厘米,人們憑肉眼可直接觀察到滑坡的活動(dòng);
3)中速滑坡:每小時(shí)滑動(dòng)數(shù)十厘米至數(shù)米的滑坡;
4)高速滑坡:每秒滑動(dòng)數(shù)米至數(shù)十米的滑坡。
根據(jù)滑坡類型,我們可以快速鑒定滑坡的體積和滑動(dòng)速度,并據(jù)此進(jìn)一步分析滑坡風(fēng)險(xiǎn)和采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。
滑坡風(fēng)險(xiǎn)分析和解決方案需要利用巖土工程和地質(zhì)環(huán)境分析軟件SoilVision。SoilVision提供了二維和三維巖土工程的全面解決方案,是行業(yè)領(lǐng)先的知名極限平衡邊坡穩(wěn)定分析軟件,可以用以分析各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的巖土問題。
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