对将发生危害性大的地质灾害的地带应当及时进行治理,以防治灾害发生造成重大的损失。对已发生或将继续发展的重要地质灾害体,更需要予以整治。
(一)滑坡与崩塌的防治
进行边坡灾害的防治处理,通常有4方面途径。
1.减少主滑力量(砍头)
主要是对起主滑动力作用的危险岩(土)体上部进行削减体积的处理,以降低主滑力,采用的方法有爆破、挖掘上部岩(土)体运移至安全地带。例如,贵州乌江渡是我国岩溶地区第一高坝,坝高165m,左坝肩上游紧邻着冲沟,沟东侧为大、小黄崖危岩体。在构造及岩溶作用下,使山体有裂隙,加上人工开采石灰岩下的煤层,以及释荷作用,使裂隙扩大加深,形成危岩体。在大坝修建前未曾处理,大坝建成后,危岩体与大坝间直线距离只有400m。通过沉陷与水平位移观测,表明在库水作用下,沉陷量急剧增加160mm,水平位移增加了100mm,已临危险状态。经过多次讨论,决定采用定向爆破(砍头)处理。后来通过两次定向爆破,共爆炸了20万m3 岩体,危岩实际移位的有16.2万m3。爆破结果对大坝没有丝毫损坏,并保证了大坝的安全。有关危岩体情况如图3-18所示。
图3-18 贵州乌江渡水电站小黄崖危岩体示意片面图
1—石灰岩;2—页岩夹灰岩;3—煤层;4—坡积层;5—砂卵石;6—水库淤积;7—灌浆帷幕;8—裂缝;9—推测裂缝
2.增加危险岩(土)体抗滑能力(压脚)
主要是对可滑动岩体的坡脚地带增加阻滑的力量,以增大岩(土)体的稳定性。主要方法有增加石块堆积、挡土墙、抗滑桩、抗滑墙、混凝土支墩等。这些方法也是较为常用的,特别是对于已经有些蠕变的规模不大的岩(土)体,及时采用简易的石料压脚措施,是有效的临时措施。洪水中,危险堤坝的边坡,也是采用这种压脚方法以应急。
3.危险岩(土)体的强化加固(捆腰)
对可能滑动的危险岩(土)体,特别是可成滑床的软弱结构面,进行强化处理,以加固岩(土)体的完整性并增强其强度。采用的处理方法主要有:预应力锚杆、灌浆、切断滑动面、地下抗滑墙、化学交换、焙烧、冻结、干燥、离子交换等。
例如,三峡三斗坪坝址上游25km处长江南岸的链子崖危岩体,在厚层石灰岩底部有2~4m煤层,1964年时就发现有危岩体近319万m3,这也是与构造、岩溶作用以及人工挖煤等因素有关。1994年开始重点对裂缝T0~T12间226万m3的危岩体进行处理,处理面近6000 m2,主要采用1000kN、2000kN和3000kN 三种量级的锚索以锚固危岩(图3-19),另外对层间软弱层进行混凝土回填,陡崖斜坡用挂网锚喷,大裂隙采用防雨盖板及地表排水措施。处理前危岩体崖顶变形速率为1.54mm/年,崖下为2.11mm/年,处理后观测结果表明,T11~T12裂缝间危岩体改变了几十年向长江(北)方向位移的历史,而转为在预应力作用下,向山体内侧(南)的微弱变形。目前看来,链子崖危岩体的处理,是较成功的。
图3-19 长江链子崖危岩体预应力锚固工程布置示意图(据郭希哲等)
4.减少动水压力(减压)
可能滑动的岩(土)体内的动水压力通常是诱发边坡灾害的重要诱发因素。所以在洪水期河水急剧消落及库水快速下降的情况下,使岩(土)体中高水位与地表河水、库水之间,产生较大的动水压力,对岩(土)体产生推动作用,而导致滑坡、崩塌的发生。上面已提到,动水压力可使稳定系数大大降低,通常的防治方法有:地表水排水沟、地下排水廊道、钻孔排水等,使岩(土)体内地下水可迅速排出,并避免更多雨水渗入危险岩(土)体内。
例如,湖北巴东以东约1.5km处,长江北岸的黄腊石古滑坡体,坡顶高700~820m,坡度28°~35°,主要为三叠系泥岩、粉砂岩组,总体积达4000万m3。在坡前还可观察到仍有些地表隆起的现象。对此大滑坡体采用更多的措施,代价是很昂贵的。后来决定主要采用排水措施,包括地表排水沟及地下排水廊道,局部地带作些挡土墙,避免表土流失,排水效果良好。1998年暴雨大洪水时,观测结果如表3-33所示。
表3-33 1998年黄腊石古滑坡体地下排水效果简表
注 据国土资源部长江三峡地质灾害防治指挥部和郭希哲等的资料。
地下水位下降0.1H(滑体厚度),滑坡稳定性系数提高0.05~0.07。地下水位若能迅速控制降低0.4H,即可促使滑坡在库水急降情况下,保持稳定。
有关滑坡处理的一些方法如图3-20所示。
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图3-20 滑坡处理的几种方法示意图
(a)混凝土抗滑墙;(b)抗滑桩;(c)混凝土支墩;(d)开挖软弱滑床;(e)滑床灌浆;(f)上层滑体(危岩体)水排入下层
(二)岩溶灾害的防治
岩溶产生的灾害,主要有两类:岩溶塌陷和岩溶水危害。
1.岩溶塌陷的防治
岩溶作用的结果,地下产生各种洞穴通道,自然作用下洞穴产生岩溶塌陷是正常岩溶发育过程的产物,但是人类活动加速与加剧了岩溶塌陷的发生,会带来更多的损失。对可能产生危害性大的地带,防治岩溶塌陷的方法主要有:①提高塌陷岩(土)体的力学强度,包括灌浆、加桩、混凝土挡板、挡墙、回填裂隙通道、控制地下水动力等方法;②改善可塌陷岩(土)体的原有结构,包括衬砌加固、灌浆等;③减少岩(土)体内的水动力作用,包括控制地下水坡降、排水等措施;④控制岩(土)体的应力与荷载,包括减压、防震等措施;⑤改善岩(土)体气流与压力状况,包括通气、排气、通水等措施。
这些防治处理方法,有的与边坡灾害处理相似,都是从改善产生塌陷的地质环境背景及岩(土)体自身的脆弱性入手的。至于已产生的岩溶塌陷,需考虑其危害性,酌情采取不同的处理方法(图3-21)。
图3-21 防治岩溶塌陷的几种方法
(a)铺盖(如混凝土板铺盖);(b)封闭(如混凝土墙封洞);(c)架桥(如混凝土桥支撑);(d)填塞(如混凝土填塞);(e)通气(如混凝土管通气);(f)灌浆(如悬挂灌浆帷幕);(g)引泉(如坝肩反滤引泉);(h)排水(如坝内排水减压)
CP—混凝土盖板;D—地下坝;G—闸门;CB—混凝土桥;CA—混凝土塞;CT—混凝土管;GC—防渗帷幕;F—反滤层;DP—排水管
我国最早发生岩溶塌陷的情况是在官厅水库,1955年建成后就产生坝体塌陷,危及土坝安全。后来通过调查研究,查明了岩溶通道水渗流中心对冲积层和坝体产生潜蚀管涌而诱发塌陷的机理。通过铺盖、灌浆和排水等具体措施,保证了大坝及下游的安全。云南以礼河三级枢纽,以及西南地区许多中小型水利工程,都发生过岩溶塌陷灾害。较重要的一些枢纽经过调查研究,均得到了治理。
通过吸取许多岩溶地区防治岩溶渗漏与塌陷的经验,我国建在贵州岩溶地区的最高坝——乌江渡水利枢纽,通过高压灌浆以及其他措施,基本上不发生渗漏,也没有诱发岩溶塌陷的发生。
2.岩溶水灾害的防治
岩溶塌陷的发生,与岩溶水作用有密切关系。但是,岩溶水自身也经常诱发灾害现象。对于岩溶水向矿井、坑道产生突水、涌水危害,进行防治的方法也是多方面的。其中常用的有:①隔离地表水体,包括铺盖、改流、灌注、填堵;②导引地下水,包括导流、抽排;③疏导地下水气,包括围疏、通气;④辅助工程措施,包括有跨拱、回镇、桩基等。
(三)泥石流的防治
对于泥石流的防治,主要采取的措施有:①控制地表水的汇聚侵蚀;②控制地表松散固体流失;③分离水流与固体径流。具体措施有:拦流挡坝、挡土墙、谷坊拦沙坝、丁字坝、砌石鱼鳞坑、沉沙池、拦石场、泥石流排泄道、河道治理与改道、潜坝、人工淤积、渡槽等。
我国对泥石流的治理也取得了成效。例如,云南盈江县浑水沟泥石流,于1978年开始通过多种手段进行治理,使泥石流和输沙量大为减少,如图3-22所示。
图3-22 云南盈江浑水沟泥石流治理后变化情况(据张宝信资料整理)
绿色工程(发展森林与草地),对滑坡、泥石流以及岩溶塌陷等地质灾害,都有着重要的防治作用,而且在环境效益和经济效益上,也都有很大的益处(图3-23)。
图3-23 绿色防护林工程与地质—生态环境演化及经济发展的良性循环分析图
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