自然界中存在的地质灾害受自然条件的制约,但是,人类各种工程活动常常诱发各种地质灾害的发生和发展,所带来的危害性,常大大超过正常状态下自然界产生的地质灾害(大地震除外)所带来的损失。
(一)人工诱发地质灾害的机理
人工过量抽水,造成地下水下降,诱发地面沉降,这种灾害不仅在东部沿海城市发生,而且西部城市也存在着这方面缓变性的灾害威胁。许多岩溶地区的城市,如桂林、柳州、贵阳、六盘水、安顺、昆明等,由于过量开采岩溶地下水,都产生了岩溶塌陷的灾害现象。人工水库蓄水,也常诱发滑坡、崩塌、塌陷等灾害现象。岩溶地区大型水库诱发地震的频率最高,水库诱发地震的震级可达5 级多。水库诱发地震的机理有3 种:①荷载断裂型。由于库水及泥沙的荷载破坏地下应力的平衡,使断裂复活,产生地震。②气化爆裂型。由库水向深部渗流运动,受地热作用而气化,在岩体力学性质降低地段聚集而成的高压气团产生爆裂,诱发地震。③洞穴塌陷型。由于库水作用,降低了岩溶洞穴的稳定性,而产生洞穴塌陷,诱发地震(图3-13)。
图3-13 水库诱发地震3种类型示意图
(a)荷载断裂型;(b)气化爆裂型;(c)洞穴塌陷型(河谷下浅层洞穴塌陷);(d)洞穴塌陷型(水库岸坡或山体内洞穴塌陷)
自然突发性岩溶塌陷灾害的机理模式见图3-14。而各种人工活动,如人工蓄水、人工排水、人工抽水、人工爆破、人工震动、人工开挖等活动,都可引起岩溶塌陷灾害的发生。天然与人工岩溶塌陷主要模式见图3-15。诱发的基本机理在于:人工降低原有岩土力学特性;人工开凿出可产生滑动或塌陷的地表与地下空间;人工附加力的诱发作用;水动力的催化作用。这种诱发情况,在西南地区是较多存在的。
图3-14 天然岩溶塌陷机理模式分析图
图3-15 天然与人工岩溶塌陷主要模式示意图(www.daowen.com)
(a)、(b)、(c)碳酸盐岩中自然岩溶洞穴塌陷;(d)碳酸盐岩上覆土层产生自然土洞塌陷;(e)人工抽水引起岩溶塌陷;(f)水库蓄水渗漏诱发岩溶塌陷;(g)水库蓄水诱发气爆岩溶塌陷;(h)库岸诱发洞穴塌陷;(i)人工震动土洞塌陷
1—石灰岩;2—白云岩;3—软弱夹层;4—土层;5—砂卵石层;6—淤积层;7—地表水库水位;8—地下水位;9—断层;10—地下水流向;11—岩溶洞穴通道;12—土洞;13—库水渗流;14—潜蚀洞穴;15—岩溶塌陷石块;16—塌陷土体
许多滑坡崩塌的发生都是由于工程开挖与矿产资源的不当开发而引起的。人工作用主要涉及岩(土)体力学性质、水动力条件、附加应力荷载、不稳定性岩(土)体的结构及其凌空的状态。矿坑突水、瓦斯爆炸等人工诱发的地质灾害,也都是很重要的灾种。
(二)人工诱发地质灾害的特点
人工诱发地质灾害的特点有三方面。
(1)诱发灾害的速度快。在自然地质演化及气候变化过程中,地下水位升降变化是相对缓慢的,岩体由相对稳定至不稳定的变化,经常有一长时间过程。而在人工因素诱发下,就大大地缩短了自然演化时间,加速了岩(土)体的物理力学性质变化,以及水动力条件变化,从而导致突发性灾难的发生,或加速缓变性地质灾害的发展。
(2)诱发灾害的面广。自然地质灾害的发生,除了大灾害之外,其危害有一定的局限性。在人工因素诱发下,其危害性就具有更大的影响面。例如,由于生物资源——森林的破坏,以及工程的大规模开挖,可累计影响到区域性环境的恶化,进一步累加的效应,还可涉及全球荒漠化(西南地区为石漠化)的发展(图3-16)。
图3-16 植被减少与恶化地质—生态环境分析图
(3)灾害损失巨大。人工诱发的地质灾害所造成的损失是严重的。例如,1990年四川甘洛人工诱发的泥石流、1992年宝成铁路桑树梁大滑坡等灾害,都造成了严重的损失。
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