理论教育 滑坡床、滑坡台阶、滑坡主裂缝及滑舌的特征分析

滑坡床、滑坡台阶、滑坡主裂缝及滑舌的特征分析

时间:2023-10-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:滑体沿滑动面滑动时,其下伏不动体称为滑坡床,简称滑床。因滑体各段滑动速度的差异,在其上部常形成一些错台,称为滑坡台阶,范围大者常称滑坡台地。通常把拉张裂缝的最外一条,即与滑坡壁或滑坡周界重合的裂缝,叫作滑坡主裂缝,简称主裂缝。滑坡舌 在滑坡体前部,形如舌状向前伸出的部分,简称滑舌。它代表滑坡整体滑动的方向,可为直线或曲线。成昆线的二梯岩、白石岩等隧道,由于滑坡的滑动,给隧道运营带来严重威胁。

滑坡床、滑坡台阶、滑坡主裂缝及滑舌的特征分析

一、概 述

1. 滑坡的概念

斜坡上的岩土体,在重力作用下,沿一定的软弱面(或带)“整体”或局部保持整体向下缓慢(有时先缓慢后快)或间歇性的以水平位移为主的滑动现象,称为滑坡。

2. 滑坡的形态要素

一个发育完全的滑坡,其形态特征和内部结构如图 5.5 所示。

图 5.5 滑坡形态要素

①—滑坡体;②—滑坡周界;③—滑坡后壁;④—滑坡台阶;⑤—滑动面(带);⑥—滑坡床;⑦—滑坡舌;⑧—后缘张拉裂缝;⑨—主裂缝;⑩—羽毛状裂缝; 11 —剪切裂缝; 12 —鼓胀裂缝; 13 —扇形裂缝

滑坡体(滑体) 沿软弱面(带)脱离开斜坡原岩向下滑动的岩土体。

滑动面、滑动带和滑坡床 滑体滑动时,滑坡体与不动体之间形成的界面,称为滑动面,简称滑面。滑面上下受揉皱的、厚度数厘米至数米的结构扰动带称为滑动带,简称滑带。由于滑坡滑动,经常在滑动面上或在滑动带中保留有相互摩擦而形成的滑动擦痕。滑体沿滑动面滑动时,其下伏不动体称为滑坡床,简称滑床。

滑坡周界 滑坡体与其周围不动体在平面上的分界线。

滑坡壁和滑坡台阶 滑坡滑动后,滑体后部与母体脱离开的分界面暴露外面的部分,形成断壁,高数厘米至数十米,陡度 60°~80°,平面上多呈圈椅状外貌,称为滑坡壁,简称滑壁。因滑体各段滑动速度的差异,在其上部常形成一些错台,称为滑坡台阶,范围大者常称滑坡台地。

滑坡裂缝 滑坡裂缝按受力状态可以划分下列 4 种:

① 拉张裂缝:当滑体向下滑动时,由于拉张应力形成的张开裂缝。拉张裂缝分布在滑体上部,长数十米至数百米,多呈弧形,和滑壁的方向大致吻合或平行。通常把拉张裂缝的最外一条,即与滑坡壁或滑坡周界重合的裂缝,叫作滑坡主裂缝,简称主裂缝。

② 剪切裂缝:分布于滑体中部两侧,因滑体下滑和相邻的不动体产生相对位移,在滑动和不动体的分界处由于剪切作用所形成的裂缝。它与滑动方向大致相同。在此裂缝的两侧常伴生有羽毛状裂缝。

③ 鼓张裂缝:因滑体下滑受阻,土体隆起而形成的张开裂缝。分布于滑体的下部,其方向垂直于滑动方向。

④ 扇形张开裂缝:滑体中下部向两侧扩散形成的张开裂缝,在滑体中部近平行于滑动方向,在舌部呈放射状,故称为扇形张开裂缝,或称为滑坡前缘放射状裂缝。

滑坡舌 在滑坡体前部,形如舌状向前伸出的部分,简称滑舌。常伸入沟堑或河道中,如果受阻就会形成隆起的小丘,有人称为滑坡鼓丘。

封闭洼地 滑坡滑动后,滑坡体与滑壁之间拉开形成沟槽,相邻土楔形成反坡地形,使沟槽成为四周高、中间低的封闭洼地。洼地中往往由于地下水在此出露或地表水的汇集,形成渍泉、湿地或水塘,这种水塘也有人称之为滑坡湖,有时由于滑壁或滑体部分的坍塌而充填洼地。

主滑线(滑坡主轴) 滑坡滑动时,滑坡体滑动速度最快的纵向线叫主滑线。它代表滑坡整体滑动的方向,可为直线或曲线。主滑线的纵断面常位于滑体最厚、推力最大的部位。

3. 滑坡的危害

滑坡是我国山区铁路病害最为严重的一种。在施工期间由于发生滑坡,因而影响工期,增加投资,在运营中造成行车中断,甚至造成生命财产的重大损失,增加了大量的维修整治费用。比较小的滑坡常造成线路或路基上拱、下沉或外移,大型滑坡常造成路基或线路被掩埋、摧毁,以致桥梁隧道等工程遭到破坏。如贵昆线的格里大桥,铺轨后,发现滑坡推动桥墩台,把曲线上的钢筋混凝土梁间缝隙顶死,为了安全起见,不得不将桥孔填死,由大桥变成“大堤”。成昆线(成都—昆明)的二梯岩、白石岩等隧道,由于滑坡的滑动,给隧道运营带来严重威胁。在山区宽阔地段,往往是由于滑坡滑动后造成的,站场选在这样的地段,由于开挖和人为活动的影响,常常引起老滑坡的复活,破坏站场。如宝成线的西坡、成昆线的乃托和贵昆线的大海哨等车站。此外,在泥石流沟中的滑坡堆积物,为泥石流的发生提供了固体松散物质,间接地破坏线路,中断行车。

为了防治铁路滑坡,需花费巨大的整治和维修费用。根治一个大中型滑坡,常常要耗费几十万、几百万甚至上千万元的资金。

二、滑坡的形成条件及分类

1. 影响滑坡形成及发展的因素

无论天然斜坡或是人工边坡都不是一成不变的。它是在一定条件下由于各种自然和人为因素的影响而不断发展和变化着的。滑坡的形成和发展就是在一定的地貌、岩性条件下,由于自然地质或人为因素影响的产物。对于某一滑坡,其发生和发展的每一阶段,常是几个条件和因素起主导作用。所以在分析研究滑坡时,应尽力找出起主导作用的条件和因素,以利于分析判断滑坡的发展阶段、稳定程度,据此制定正确的防治措施。

(1)地形地貌条件 斜坡的高度、坡度和斜坡的形态、成因与斜坡的稳定性有着密切的关系。在斜坡地质条件基本相同的条件下,高陡斜坡失去稳定性比低缓斜坡容易。斜坡的成因、形态反映了斜坡的形成历史、稳定程度和发展趋势。对其进行分析,有助于了解滑坡的形成和发展。如山间缓坡地段,容易汇集地表水和地下水,常常容易产生滑坡或已产生滑坡。山区河流凹岸易被河水冲刷和掏蚀,黄土地区高阶地前缘斜坡坡脚,易被水浸润,这些地段常对滑坡的产生有利。

(2)地层岩性条件 地层岩性是滑坡产生的物质基础。虽然几乎各个地质时代,各种地层岩性中都有滑坡产生,但滑坡产生的数量与岩性有密切关系,有些岩层中滑坡很多,有些岩层则很少。根据统计,在如下一些地层中,滑坡特别发育:第四系的各种黏性土、黄土及黄土类土,以及各种成因的堆积层(包括崩积、坡积、洪积及人工堆积等);第三系、白垩系及侏罗系的沙岩、页岩、泥岩和沙页岩互层,煤系地层;石炭系的石灰岩和页岩泥岩互层,以及泥质岩的变质岩系,如千枚岩、板岩、云母片岩、绿泥石片岩和滑石片岩等,质软的或易风化的凝灰岩等。这些地层中滑坡之所以发育,是由于它们本身岩性软弱,在水和其他外营力作用下,易形成滑动带,这就具备了产生滑坡的基本条件。如分布最广泛的堆积层滑坡,多数是上部的松散堆积物沿着基岩顶面的凹槽滑动,而作为滑床的基岩顶面绝大部分是上述的泥质岩层,由于它们的风化产物构成了隔水层或含水层,在饱水的情况下,其抗剪强度较低而易成为滑动面(带)。

(3)地质构造条件 地质构造与滑坡的形成和发展的关系主要表现在以下 3 个方面:

① 在大的断裂构造带附近,岩体破碎,构成破碎岩层滑坡的滑体。所以沿断裂破碎带往往滑坡成群分布。

② 各种构造结构面(如断层面、岩层面、节理面、片理面及不整合面等),控制了滑动面的空间位置及滑坡的范围。如广泛分布的岩层顺层滑坡的滑动面,绝大部分是由层间错动破碎带,经后期风化(泥化)转化而成。

③ 决定了滑坡区地下水的类型、分布、状态和运动规律,从而不同程度地影响着滑坡的产生和发展。(www.daowen.com)

(4)水文地质条件 各种软弱层、松散风化带容易聚水,如果山坡的上方或侧面有丰富的地下水补给时,则易促进滑坡的形成和发展,其作用主要有:地下水或地表水渗入滑体,增加滑体重量,并湿润滑带土使之强度降低;地下水在隔水层汇集成含水层,会对上覆岩层产生浮托力,降低抗滑力;地下水和周围岩体长期作用,不断改变周围岩土的性质和强度,从而引起滑坡的滑动,地下水位的升降还会产生很大的静水和动水压力。这些都有利于滑坡的产生。

(5)人为因素和其他作用的影响 人工开挖边坡,坡体上部加载(如修筑路堤、堆料、弃渣等),改变了斜坡的外形和应力状态,增大了下滑力,相对减小了斜坡的支撑力,从而引起滑坡。铁路沿线遇到的大型古老滑坡,往往是在工程修建时复活的,说明人类活动对斜坡稳定性产生不利影响。此外,破坏斜坡植被及覆盖层,促使斜坡风化,使地表水易于渗入,人工渠道漏水、大量的生活用水倾倒等,都可能引起斜坡的滑动。振动作用(包括地震或人工大爆破),能使岩土破碎松散,强度降低,也有利于滑坡的产生。

2. 滑坡分类

(1)按滑动性质划分:

牵引式滑坡 斜坡下部先失去平衡发生滑动,继而上部岩土体被牵引也跟随滑动的滑坡。

推动式滑坡 斜坡失去平衡发生在上部,随着不稳定的岩土体向下滑动,挤压下部岩土体造成下部滑动的滑坡。

混合式滑坡 上述两种情况皆具有的滑坡。

按滑坡滑动性质分类虽不能反映滑坡的整个问题,但在滑坡稳定性检算上有实用价值。

(2)按滑动面特征和地质特征划分:

均质滑坡 发生在均质(非成层的)岩层中的滑坡。例如:发生在较均质的黄土或其他黏性土中的滑坡。其滑动面往往是曲面。

顺层滑坡 是沿着由于某些地质作用早已形成的面而产生的滑坡,例如岩层层面、裂隙面、堆积物与基岩的交界面、透水层与不透水层的交界面和岩层不整合面等。

切层滑坡 滑动面与层面相切割的滑坡。

(3)按滑体厚度划分为:巨厚层滑坡(>50 m);厚层滑坡(20~50 m);中层滑坡(6~20 m);浅层滑坡(<6 m)。

三、滑坡的防治

滑坡和其他事物一样,是可以认识,可以防治的。随着我国建设事业的发展,在不断与滑坡作斗争的实践过程中,对滑坡也逐步加深了认识。虽然滑坡类型较多,有的规模较大,工程地质条件复杂,但都是可以防治的。目前铁路部门和其他部门,在防治滑坡方面已经取得了不少经验。

要防治滑坡,必须对滑坡进行深入的调查研究,查明它的工程地质条件,分析它的稳定性和危害性,找出影响滑坡的因素及相互关系,结合其特点,综合考虑,全面规划,才能有针对性地采取相应的防治措施。

1. 避开滑坡的危害

对于大型滑坡或滑坡群的防治,由于工程量大,防治工程造价高,工期较长,故在铁路勘测设计阶段以绕避为主。对于线路在较大滑坡地段通过,而线路位置可局部移动时,可以隧道方案在滑床下通过,或在滑坡前缘外以旱桥通过,也可以跨河将线路放在对岸较稳定地段。如成昆线牛日河左岸一处滑坡,滑体厚度大并在滑动中,故在勘测后定线时两次跨越牛日河来避开滑坡的危害。

2. 排除地表水和地下水的影响

滑坡的滑动多与地表水或地下水有关。因此,在滑坡的防治中往往要设排除地表水或地下水的措施。其结果可以减少水对滑坡岩土体的冲蚀,减少水的浮托力和增大滑带土的抗剪强度等,从而增加滑坡的稳定性。有的滑坡在疏干滑带中地下水之后,稳定了滑坡。在整治初期,由于采取一些排除地表水或地下水的措施,往往收到了防止或减缓滑坡恶化的效果。地表排水的目的是拦截滑坡范围以外的地表水流入滑体和使滑体范围内的地表水排除滑体。地表排水工程可采用截水沟和排水沟等。

排除地下水是用地下建筑物拦截、疏干地下水以及降低地下水位等,来防止或减少地下水对滑坡的影响。根据地下水的类型、埋藏条件和工程的施工条件,可采用的地下排水工程有:截水盲沟、支撑盲沟、边坡渗沟、排水隧洞以及设有水平管道的垂直渗井、水平钻孔群和渗管疏干等。

3. 改变滑体的力学平衡条件

根据滑坡的稳定状态,用减小下滑力、增大抗滑力的方法来改变滑体的力学平衡条件,使滑坡稳定,这是防止某些滑坡继续发展而立即生效的措施。常用的方法有:支撑抗滑工程、堆堤反压、抗滑明洞、抗滑挡墙、抗滑桩和刷方减载等。

(1)抗滑挡墙。抗滑挡墙由于施工时破坏山体平衡小,稳定滑坡收效较快,故在整治滑坡中是经常采用的一种有效措施。对于中小型滑坡可以单独采用,对于大型复杂滑坡,抗滑挡墙可作为综合措施的一部分,同时还要做好排水等措施。设置抗滑挡墙时必须弄清滑坡的滑动范围、滑动面层数及位置、推力方向及大小等,并要查清挡墙基底情况,否则会造成挡墙变形,甚至挡墙随滑体滑动,造成工程失效。

(2)抗滑桩。抗滑桩是以桩作为抵抗滑坡滑动的工程建筑物。这种工程措施像是在滑体和滑床间打入一系列铆钉,使两者成为一体,从而使滑坡稳定,所以有人叫它为锚固桩。桩的材料有木桩、钢管桩、混凝土桩和钢筋混凝土桩等。近几年来在滑坡整治中,它已成为一种主要工程措施被广泛应用,取得了良好的效果。

(3)改变滑坡外形的方法。这类方法包括刷方减载和填土加载等措施。但它只有在滑坡的抗滑地段加载,主滑地段或牵引地段减载才有效果。如滑坡无抗滑地段,改变滑坡外形,只能减少滑坡的推力,达不到稳定滑坡的目的。

后部主滑地段和牵引地段减重 经过地质调查、勘探和综合分析之后,确认滑坡性质为推动式或者是错落转化而成的滑坡,具有上陡下缓的滑动面,并经过技术经济比较之后,认为减重方法确属有效并无后患时才可采用,有的情况减重甚至也可起到根治滑坡的作用。但对牵引式滑坡和顺层滑坡,后部减重只能减少滑坡推力,起不到根治作用。

滑坡前部加载 滑坡前缘必须确有抗滑地段存在,才能在此段加载,增加抗滑能力,否则将起到相反的作用。尤其不可在牵引地段加载,增加下滑力促使滑动加剧。前部加载也和减重一样,也要经过反复计算,使之能达到稳定滑坡的目的。

4. 其他方法

主要是改变滑带土的性质,提高滑带土强度的方法,这些方法包括钻孔爆破、焙烧、化学加固和电渗排水等。从理论上来说,这些方法是能起到上述作用的,但由于技术和经济的原因,在实践中还很少应用。

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