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第4章 山走地滑——可怕的滑坡灾害(1)

滑坡是指山体斜坡上的土体或岩体,受降水、河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素的影响,在重力的作用下失稳,沿着坡面内部的一个(或多个)软弱面(带)发生剪切而产生的整体或分散地顺坡向下滑动的现象,俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”、“山剥皮”等。

认识滑坡

滑坡体的物质成分就是那些构成原始斜坡坡体的岩土体,而斜坡坡面上的其他物质(如雪体、冰体、货物、动植物体等)顺坡面下滑都不是滑坡现象,甚至坡面上的岩块、土块等岩土碎屑物质零星地顺坡面下滑也不属于滑坡现象。

滑坡是发生在地壳表部的处于重力场之中的块体运动,产生块体滑动的力源是重力。

滑坡下部的软弱面(带)即滑动面(带)是发生滑坡时应力集中的部位,斜坡坡体在这一位置上发生着剪切作用。自然界中的许多所谓“岩崩”、“山崩”现象实质上仍是滑坡现象。但是从滑坡体解体后的各个局部块体来看,它们在滑动背景中还同时发生了倾斜甚至翻滚,块体之间还发生挤压和碰撞。

这样的滑坡具备了一些崩塌现象的特征,所以又往往被统称为“岩崩”

或“山崩”。这类滑坡可以看作是滑坡与崩塌之间的过渡类型,称为崩塌性滑坡。

坡体内的软弱面(带)往往有很多,有的坡体内同时发生滑动剪切的软弱面(带)也不止一个。有的滑坡虽然只有一个发生剪切作用的软弱面(带),但随着边界条件的变化,也可能会向上或向下转移到一个新的软弱面(带)位置上继续发生剪切滑动作用。

整体性是滑坡体的重要特征,滑坡体至少在启动时呈现整体性运动。许多滑坡体在运动过程中也都还能大体上保持自身的完整状态,但也有些滑坡体因岩土体结构、滑动面(带)起伏、含水量、剪出口位置等原因而发生变形或解体,从而表现为崩塌性滑坡,或更进一步转变为崩塌、坡面(或沟谷)泥(石)流。

通常情况下,滑坡是包含着滑动过程和滑坡堆积物的双重概念。

滑动过程带来灾害早已引起人们的重视,而滑坡堆积物是滑坡运动后的产物,它不仅是指那些直接参与了滑动过程后停积下来的物质——滑坡体本身所形成的堆积物,而且也包括由于滑坡作用的影响而间接形成的堆积物,如水下的浊流堆积物、滑坡堰塞湖中的静水堆积物等等。

一个完整的滑坡可由以下要素组成:

滑坡体——指滑坡的整个滑动部分,简称滑体;滑坡壁——指滑坡体后缘与不动的山体脱离开后暴露在外面的形似壁状的分界面;滑动面——指滑坡体沿下伏不动的岩、土体下滑的分界面,简称滑面;滑动带——指平行滑动面受揉皱及剪切的破碎地带,简称滑带;滑坡床——指滑坡体滑动时所依附的下伏不动的岩、土体,简称滑床;滑坡舌——指滑坡前缘形如舌状的凸出部分,简称滑舌;滑坡台阶(阶地)——指滑坡体滑动时,由于各种岩、土体滑动速度差异,在滑坡体表面形成台阶状的错台;滑坡周界——指滑坡体和周围不动的岩、土体在平面上的分界线;滑坡洼地——指滑动时滑坡体与滑坡壁间拉开而形成的沟槽或中间低四周高的封闭洼地;滑坡鼓丘——指滑坡体前缘因受阻力而隆起的小丘;滑坡裂缝——指滑坡活动时在滑体及其边缘所产生的一系列裂缝。

位于滑坡体上(后)部多呈弧形展布者称为拉张裂缝;位于滑体中部两侧,滑动体与不滑动体分界处者称剪切裂缝;剪切裂缝两侧又常伴有羽毛状排列的裂缝,称羽状裂缝;滑坡体前部因滑动受阻而隆起形成的张裂缝,称鼓张裂;位于滑坡体中前部,尤其在滑舌部位呈放射状展布者,称扇状裂缝。

当然,上述要素只有在发育完全的新生滑坡才同时具备,并非任一滑坡都完全具有。

什么是滑坡侵蚀

在概括滑坡的概念时,用“整体的”滑动就不能将有时是分块运动的滑坡包含进去;以“缓慢的”

来归结,就不能把高速的滑坡包含进去;而用“某些自然因素影响下”

就不能把在人为因素影响下所产生的滑坡包含进去。对同一事物来说,对它的看法也会随着不同的观点角度而出现不一致的情况。比如,把滑坡说成一种常见的山地地质灾害,会给社会与经济建设带来一定损失的斜坡变形破坏事件的是灾害学家;把它认为是一种表示动力地质作用、物理地质自然现象的是地质学家;而将它称为坡体运动现象、以水平位移动为主的变形现象、指边坡或山坡各种破坏的统称则是希望铁路能安全运营的铁道部门。

侵蚀一词已被地学界应用了很长的时间,当初,外营力的夷平地质作用就是用侵蚀来表达的。在柯兹缅柯的着作中,把土壤侵蚀引入了水土保持界,之后,各国对其的运用渐渐广泛起来,在20世纪20年代末30年代初,我国也开始采用此概念,迄今为止,它仍然被我国使用,对其定义的概括较为一致,具有代表性的有:

土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下,被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。

在陆地表面,水力、风、冻融和重力等外力作用下,土壤、土壤母质及其他地面组成物质被破坏、剥蚀、转运和沉积的全部过程。

土壤及其母质和其他地面组成物质在水力、风力、冻融及重力等外营力作用下的破坏、剥蚀、搬运和沉积过程。

从这三个比较有代表性的概念中,我们可以看出,第一个定义对土壤侵蚀的定义中少了其他地面组成物质这个作用对象,这就使之有了一定的局限性,而其他两种定义则没有本质的区别。

地质侵蚀是指水流对坡面、河床等的破坏作用,它的含义远远不及土壤侵蚀的含义广泛。对土壤侵蚀的定义进行分析,我们知道,作用力是土壤侵蚀的必须条件,被作用对象是这个作用力的承受体,从而使之发生破坏、运移、沉积现象。

为了方便,我们可以把土壤侵蚀认为是岩土体在内外营力作用下的破坏、搬运和沉积过程,这个定义相对要简单一些。

滑坡侵蚀的含义有三个方面:

1.滑坡既是应力的来源,又是被作用对象,在运动过程中,破坏也会作用于本身,即其本身就是一种重力侵蚀现象。

2.滑坡侵蚀体是多个侵蚀体的复合体,因为有其他侵蚀体在其滑动过程中发育。比如,远距离搬运、高速运动的滑坡侵蚀体的各部位就有差异,其前部是泥流,中部是土流、沙石流,后部则是基岩或土体。

3.滑坡侵蚀既作为母质体,又作为侵蚀体,使滑坡侵蚀体在经过多次滑动后再次滑动。最后,滑坡侵蚀体就会以一种松散堆积体为形式“为各类侵蚀提供母质,即物质来源,如水力、重力、人力等,最终将滑坡侵蚀体转化为土流和泥石流等。

滑坡侵蚀可以依据上述的观点定义为:在重力作用下,坡体上部分岩土体沿着一定的破裂面发生破坏,并向下向前滑动,在不远处堆积的过程。这样定义的滑坡侵蚀是一种重力侵蚀,重力侵蚀有五种类型,即滑坡侵蚀、崩塌侵蚀、滑塌侵蚀、溜坍侵蚀、泥石流侵蚀。

滑坡的分类

1.滑坡的不同分类。

(1)按滑坡体物质分类此类滑坡可分为三种类型,即土质滑坡、半岩质滑坡和岩质滑坡。

此外,按照物质的类型和性质,还可以对其进行更为细致的分类,这里,我们就不一一例举了。

(2)按滑坡诱发因素分类

20世纪70年代以来,根据诱发滑坡的主要因素,人们将其划分为多种类型,如:地震滑坡、暴雨滑坡、冲刷滑坡、融冻滑坡、侵蚀滑坡、渗漏滑坡、加载滑坡、人为(工程)滑坡和液化(浮涌)滑坡等。

(3)按滑坡发生时代分类

此类分类方式比较特殊,可将滑坡分为三种类型,即新滑坡、老滑坡、古滑坡。它是以河流侵蚀期作为划分滑坡发生时代的依据。

(4)按滑坡体规模大小分类

以滑体体积反映滑坡规模大小为主要指标,将其分为:

微型滑坡:此类滑坡的规模最小,体积在1万立方米以下;小型滑坡:此类滑坡的体积在1~10万立方米之间;中型滑坡:此类滑坡的体积在10~100万立方米之间;大型滑坡:此类滑坡的体积在100~1000万立方米之间;特大型滑坡:此类滑坡的体积在1000~1亿立方米之间;巨型滑坡:此类滑坡的规模最大,体积在1亿立方米之上。

(5)按滑坡的运动速度分类

根据滑坡在滑动过程中的速度,将其分为:

蠕动型滑坡:此类滑坡的滑速最慢,在0.1米/秒以下;慢速滑坡:此类滑坡的滑速在0.1—1.0米/秒之间;中速滑坡:此类滑坡的滑速在1.0~5.0米/秒之间;高速滑坡:此类滑坡的滑速在5.0~20米/秒之间;剧冲型滑坡:此类滑坡的滑速最快,在20米/秒以上。

(6)按滑坡受力状态分类

此类滑坡与力有关,所以,可以根据受力情况将滑坡划分为:

牵引式滑坡:此类滑坡首先发生滑动的部位是滑坡体前部,由于失去支撑,后部坡体随即也会发生滑动情况,滑坡范围的扩展状况是由前向后的。

推动式滑坡:此类滑坡与牵引式滑坡不同,首先发生滑动的部位是滑坡后部,然后,由于推挤作用,前部坡体随即也会发生滑动情况,滑坡范围的扩展状况是由后向前的。

混合式滑坡:结合以上两种滑坡的特性,在前后共同作用力下发生的滑坡。

滑坡体的力学特征和发展趋势的判断受益于这种分类方案,它是一种常用的分类方法,能够合理地布置有效滑坡治理工程。

(7)按滑动面埋藏深度分类

为了满足工程上的需要,可以按照滑移面的埋藏深度将其分为:

表层滑坡:此类滑坡极易施工,其滑面埋深在3米以下;浅层滑坡:此类滑坡容易施工,其滑面埋深在3~10米之间;中层滑坡:此类滑坡可以施工,其滑面埋深在10~30米之间;深层滑坡:此类滑坡施工有困难,其滑面埋深在30—50米之间;超深层滑坡:此类滑坡很难施工,其滑面埋深50米。

(8)按易滑岩组分类

可以根据易滑岩组种类将滑坡分为10种类型,即融冻滑坡、偶滑地层滑坡、黏土滑坡、红色地层滑坡、煤系地层滑坡、玄武岩地层滑坡、半成岩地层滑坡、千枚岩地层滑坡、砂板岩地层滑坡、黄土滑坡与红色黏土(岩)滑坡。此处,我们只把红色地层滑坡和煤系地层滑坡作为重点介绍。

红色地层滑坡:红层是一套中生代红色、紫红色砂页泥岩互层地层的简称,它分布于中国西南地区。

受其中遇水后易泥化、软化的页岩和泥岩的影响,如果出现岩层与坡向相同的倾向情况,那么,顺层滑坡和地层的松散堆积物沿岩层风化面,就很容易发生基岩面滑动的情况,而由红层所形成的滑坡堆积物则更容易发生再次滑动的情况。地表水下渗的通道往往就是红层中的陡倾角裂隙,当出现暴雨时,坡体极易突然滑动,因为暴雨会形成极大的孔隙水压力。不过坡体很快就会恢复稳定状态,因为孔隙水压力会随着坡体的滑动大幅度降低或立即消失掉。

1982年、1989年和2002年,重庆市境内和四川东部因为暴雨,致使孔隙水压力突然增大而引发了滑坡,其中有85%以上就是在红层中发生的。鸡扒子滑坡就是最为典型的一个实例,它是在侏罗系地层中发生的老滑坡的局部复活现象。

尽管该滑坡在多年之内都是稳定的,但是,1982年7月18日14时,连续的暴雨使得它再次快速滑动起来,在几个小时之内,就滑移了100—300米,其滑坡体有1200米长,300—850米宽,体积估计有1300万立方米,最后,滑坡前部进入了长江。连续的暴雨和暴雨过程中因小滑坡引起的侧方石板沟堵塞,使得坡体完全承载了上游的汇水,从而使空隙水压力不断增大,引发其复活。

红层滑坡的规模有小有大,其中,小的滑坡体积仅仅数千立方米,而大的滑坡体积可达数千万立方米,有着相当大的差距。此外,其滑动速度也有着较大的差异,这受孔隙水的压力或滑动面倾斜度的限制,如果滑动极为快速,那就说明孔隙水压力很大或滑动面较陡。

煤系地层滑坡:一些灰色砂页泥岩地层中含有的煤层常被称为煤系地层,它分布在中国西部地区。

上覆地层沿煤层或其顶、底板黏土岩层滑动的现象就常常发生在煤系地层中。此类滑坡往往有着很大的规模,在贵州西北部煤田区和川南煤田区,就有一些是巨型滑坡。此外,还有次一级滑坡经常发生在这些巨型滑坡之上。较易发生滑动的还有煤系地层所形成的松散堆积物。

这里有一个煤系地层滑坡的典型实例,即贵州大方县城里的古滑坡。该滑坡体有着极大的规模,其长为2300米,平均宽为1600米,体积约4.4亿立方米。滑坡体有着明显的分级,能清楚地辨别滑坡平台、阶坎,出水点广泛分布在沿各级滑坡间的阶坎处。随着城镇人口的不断增加,生活与生产中的大量废水随着坡体漫流而下,又没有对原有的排水系统进行修补,因此,导致几处表层滑坡得以复活,造成损失与灾害。四川古蔺县复陶—柏阳坝古滑坡,可以说是中国滑坡之最,滑体的平均厚度为250米,最厚处达到300米,表面积为10平方千米,体积竟达25亿~30亿立方米。

因为滑动,其上部的煤层已经随着坡体而流失,尽管如此,滑坡体之下仍有厚75米的煤层,这是一笔巨大的财富。

能直接影响坡体稳定性并诱发大型滑坡,且能导致古滑坡复活的积极因素是地下采空。人为因素在煤系地层滑坡的发生发展过程中起着相当明显的诱发作用。

滑坡的形成

1.滑坡变形与作用力的关系

滑坡之所以能发展并形成最终破坏,总是和一定的内外营力对斜坡的改造作用相联系的,这些作用对滑坡稳定性造成的影响有的是可逆转的,有的是不可逆转的。它们主要通过以下几方面来改变滑坡的稳定性:

(1)改变斜坡的外形,实际上是改变了坡体的临空状况及应力场。

属于这方面的作用包括流水、海、湖(包括人工湖泊)的蚀淤,泥石流的侵蚀刨蚀和堆填以及人工开挖、堆放等。

(2)改变坡体岩体的结构特征和力学性质,即降低斜坡的抗变形、抗破坏能力。属于这方面的作用包括风化作用、冻融作用和地下水的作用等不可逆因素以及水的浸湿软化作用等可逆因素。

(3)改变坡体、岩体的应力状况。属于这方面的作用包括地下水动水压力和空(孔)隙水压力的作用、区域构造应力场的变化、地震力、人工爆破震动力以及开挖坡体、工程荷载等。这些动力如果已使斜坡造成变形或破坏,其影响为不可逆的,否则为可逆的。

在影响某一滑坡稳定性的诸多因素中,往往可以确定起关键性作用的主导因素,这些因素是在斜坡演变历史中不断降低斜坡稳定性的动力因素。某些可逆因素,如降水、洪水、地震及气温的变化等,可以使已接近失稳状态的斜坡突然破坏,称为触发或诱发因素。

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