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1、国内外滑坡研究的现状及发展综述摘要:滑坡作为一种主要地质灾害，由于其产生的条件、作用因素、运动机理的多样性、多变性和复杂性，预测的困难，治理费用的昂贵，一直是世界各国研究的重要地质和工程问题之一。近20年来，是环境和地质灾害研究比较快的一个时期，国际上研究和防治滑坡灾害空前活跃，各项研究进一步扩展和深入，防治工程措施在已有措施的基础上进一步完善，监测预报方面也有了巨大发展。关键字：滑坡学 滑坡稳定性 滑坡防治 滑坡预报 前言：人类在同自然灾害斗争的过程中，不断地认识自然、改造自然。自然灾害如地震、山崩、滑坡和泥石流，是地质体在众多因素作用下演化、破坏、运动而给人类造成生命财产损失的地质现象。它
2、给人类造成过巨大的危害，制约着国民经济的发展，统计资料1显示，1951 1991年的40年中，我国工程滑坡灾害至少造成1169人死亡；经济损失更是巨大，仅云南漫湾水电站滑坡造成的损失就超过10亿元，延误工期一年以上。随着科学技术的进步，人类减灾、防灾和抗灾方面积累了丰富的经验，减少了许多可能出现的自然灾害。1、滑坡的灾害滑坡是一定自然条件下的斜坡，由于河流冲刷、人工切坡、地下水活动或地震等因素的影响，使部分土体或岩体在重力作用下，沿着一定的软弱面或带，整体、间歇，以水平位移为主的变形现象。作为一种重要地质灾害，由于其常常中断交通、侵占河道、摧毁厂矿、掩埋村镇，造成重大灾害，而且分布面广、发生频
3、繁、产生条件复杂，作用因素众多，发生和运动机理的多样性、多变性和复杂性使得预测困难、治理费用昂贵，因而一直是我国着力研究的地质和工程问题之一。随着社会经济的发展，建设规模的扩大，灾害损失也愈来愈大，特别是随着近年来铁路和高速公路以及水利等工程的大规模建设，形成了滑坡的一个高发期。有人估计我国每年因滑坡灾害损失约20 30亿元。滑坡灾害不仅造成巨大经济损失，而且有很大的社会和政治影响，因此愈来愈多的人认识到防灾减灾也是促进国民经济的发展，也是解放和发展生产力。从国际范围看，20世纪70年代的地球动力学计划，80年代岩石圈计划，发展到90年代的全球变化的地圈生物圈计划和从90年代开始的“国际减灾1
4、0年计划” ，表明从全球系统，特别是全球表层圈动态系统来考查与人类发展生活和经济发展问题相关的环境与灾害问题已是总的趋势。1993年6月联合国环境与发展大会国际首脑会议在巴西里约热内卢召开，更生动说明不论是科学家，还是政府首脑和国家机构都认识到保护环境，防治灾害和发展经济是关系到人类前途和命运的大事。2、 国内滑坡理论研究关于滑坡研究，由来已久。国内外学者从不同学科出发作过不少研究，特别是地质学家和土力学家提出过不少假说和见解。一般地说，大都按静力学观点和理论，以滑坡的形成条件、营力因素、滑体结构、滑面尺寸为依据，对滑坡进行勘测和防治，实践证明是成功的，达到了保和提高地质环境及工程地质环境质量
5、的目的。1986年6月在宜昌召开的中国第一次“我国典型滑坡实例学术会议”和1987年4月由地矿部主持的“中国西南西北灾害山区斜坡稳定性研究”“六五”科研专报的评审会议认为，应将“滑坡动力学”的研究作为一项重大课题或方向提到滑坡研究的日程上。1993年，胡广韬教授提出“滑坡动力学”观点，阐明了许多新观点，从而倡导并系统地论证了斜坡形成与演化过程中滑体的发育、滑移、解体、运行、停滞、消亡，以及斜坡等出现的一系列动力学规律，推进了我国滑坡动力学的研究。同时，晏同珍分析了滑坡的平面受力状态，依据滑坡主要作用因素提出流变倾覆、应力释放平移、振动崩落及震动液化平推、潜蚀陷落、地化悬浮下陷、高势能飞越、孔隙
6、水压力浮动、切蚀加载、巨型高速远程等九种滑动机理；张倬元、王兰生等从坡体的地质结构和受力过程出发提出了五种滑坡破坏模式；徐邦栋、王恭先分析了滑坡的受力状态和力学过程，从地质和力学的结合上提出了几种常见滑坡的机理；卢肇钧研究了粘性滑带土的抗剪强度变化规律；徐峻龄在研究高速滑坡时提出了“闸门效应”的概念；曹炳兰等对没有明显的地震、暴雨触发因素的超大型洒勒山滑坡高速运动机制作了深入研究，发现锁固段在高速滑坡中的重要作用；彭建兵等对黄河积石峡高速滑坡提出了3种成因机制，即“闸门效应”引起的启程剧动，高位能效应引起行程高速和空气动力效应与气垫效应引起的高速飞行；易顺民等用信息维评价某滑坡认为，在一定范围
7、内，大滑坡发生前，滑坡活动时空结构的信息维具有很好的降维特征；河海大学曾开华用新信息法计算关联维，发现当斜坡进入加速变形阶段时，分维值趋于1，而临近失稳破坏时，分维值有下降趋势；储同庆等(1994)将矿物包裹体研究方法引入工程地质，已较好地解决几个重要工程的稳定性评价问题；中国科学院工程地质力学开放研究室和成都理工大学等在五强溪、李家峡、金川镍矿、三峡高边坡研究中，对山体岩体质量评价、三维结构数学模型及其数值分析和岩体断裂力学方面取得了进展；中科院成都山地灾害与环境研究所和地矿部做出了全国小比例尺的滑坡分布图；中科院孙广忠、杨志法、周瑞光、刘大安等发展了地质灾害监控系统和CT技术，在地质超前预
8、报、监控反分析、反馈动态设计等方面已形成工程地质特色。其次作为非线性科学业的支柱的耗散结构论，突变论和分形理论已开始被引入工程地质中，年轻学者表现更为活跃。其中分形理论用的较多，在区域稳定性和滑坡研究中也取得了一些有意义的成果。 1992年以来，在边坡系统分析、可靠性评价和滑坡动力学和非线性动力学等研究中出版了多本专著和学术论文(胡广韬1995，罗国煜1992，1994，祝玉学1993，秦四清1994)。值得注意的是，为了适应新的形势，建委系统牵头，多方响应，20世纪90年代出现了岩土工程体制。从业务范围而言，岩土工程=水文地质+工程地质+环境地质+岩土力学地基处理。数十年来，岩土工程理论与技
9、术方法在指导滑坡防治工程中发挥了举足轻重的作用。但是，随着在复杂地质体中进行重大工程建设的情况日益增多，遭遇到的滑坡体在规模上越来越大，而且滑坡结构更加复杂，对它的变形破坏过程的了解更加模糊，因此原有的以一般岩土体为研究对象的岩土工程理论与方法已不能满足要求，这样形成了一个新的发展地质工程，它是工程地质继岩土工程后的一个新发展。地质工程是由中科院地质所提出来的(孙广忠，1987，1989，1990)孙广忠明确提出“地质工程是工程地质的新发展” ，“是一门新技术科学” ，它的理论支柱是“地质构造控制论”和“地质体改造技术”。用这一新概念以“解决地质、设计、施工相互脱节问题”1990年北京地质工程
10、新进展国际会议后，地质工程这一概念引起了许多学者的注意。我国工程地质专家孙广忠，胡海涛，罗国煜，梁炯均等对地质工程进行了系统深入的探讨和实践。地质工程从学科上说，它使地质与工程深层次系统地结合。由稳定性评价和变形预测，发展到按钱学森综合集成理论，把工程的、地质的和力学的不同来源的知识综合起来，储存成为描述工程地质力学作用于的模型，分析解决工程问题。地质工程也是工程地质由预测评价，发展进入到参与决策和行动的新阶段。总之，防灾减灾研究，促进了地质工程的发展，而地质工程本身内涵丰富，还有待于继续研究和发展。3、滑坡稳定性研究现状及进展3。1 滑坡稳定性评价研究进展人类对滑坡的系统研究源于20世纪20
11、年代的瑞典，在1928一1945年间，世界各国对滑坡的研究是零星和片段的，且大多由单独科研人员进行小规模的研究工作，只有瑞典、挪威、前苏联是由国立土工研究所进行滑坡研究，并发表了一系列研究论文与论著，其中，瑞典人取得的成就最大。二战以后，对滑坡的研究工作逐渐系统而深人。我国对滑坡的系统研究是建国以后才开始的。随着三峡工程的兴建及大量的移民搬迁工作的需要，我国对库岸及滑坡研究的重视达到了前所未有的程度，并投人了上百亿的治理与研究资金，开展深入而系统的库岸及滑坡研究工作。近几十年来，人类的工程活动越来越频繁，规模也越来越大，遇到的边坡稳定问题也越来越突出。作为3大自然灾害(地震、洪水和崩塌滑坡泥石
12、流)之一的滑坡灾害严重地危及到国家财产和人民生命的安全。1933年8月25日四川茂坟县迭溪地震引发滑坡，死难者达8800人；1981年雨季宝成铁路共发生滑坡289处，中断行车2个多月，抢建费用达256亿元。1998年长江流域连续遭受了9次大暴雨和特大暴雨，仅重庆市范围内引发的大小滑坡达20多处，以及近年来三峡库区蓄水后黄腊石、新滩、天将坪、鸡扒子等滑坡有复活的迹象，同时也可能诱发一系列新的滑坡。据统计，2002年全国由地质灾害造成的直接经济损失达2000元亿人民币。滑坡是关系到国计民生的重大灾害问题，其危害对国民经济发展造成极端不利的影响，有人把它称之为“生命线工程”，因此对滑坡的稳定性进行系
13、统而深人的研究，分析其形成机理，客观准确地评价其稳定现状，从而为滑坡灾害的治理提供依据具有十分重要的意义。虽然人类对滑坡的研究经历了漫长的历史并取得了丰硕的成果，但对涉及滑坡稳定性的许多问题尚未取得一致的认识，尚有待进一步的研究。滑坡稳定性评价一般涉及稳定性评价方法、坡体材料本构关系、滑坡稳定性影响因素、模型参数取值等多个方面。滑坡稳定性将影响到工程选址、设计方案、道路交通、人民生命安全等重大决策问题。关于滑坡稳定性研究的文献可以说浩如烟海，任何综述都难免挂一漏万，因此，本文仅对涉及滑坡稳定性评价的研究作一初步总结，并探讨其中存在的问题及需要进一步深入研究的若干方面，为我国滑坡稳定性评价及滑坡
14、灾害的防治工作提供参考与依据，3。2 滑坡的稳定性评价现状滑坡体稳定性实质是滑坡体滑动力与阻滑力对抗的结果，且受多种因素的影响，其决定因素是滑坡体的内在因素，主要是指滑坡体本身的固有特性(如坡度及影响其强度因素的岩性、结构构造、物质组成、微观结构连接特性、亲水性及分散度等)。在外界因素中，以水对滑坡体稳定性影响尤为突出，因此有“治坡先治水”及“无水不滑坡”等之说。水的存在会增大坡体容重、软弱的岩土体在水的浸泡下会使其力学性质劣化、孔隙水压力会使滑动面上的有效正应力降低、滑坡体后缘的孔隙水压力的水平分量会增加下滑力、水的溶蚀作用对坡体的稳定性也具有很强的破坏作用。大气降水(主要是降雨)，尤其是长
15、历时强暴雨是导致滑坡的主要触发因素。滑坡的发生除了与降雨量有关外，尚与降雨历时、滑坡体岩土材料的渗透特性与孔隙率、坡面径流排泄条件、初始地下水位及地下水位的补给条件等有关。据资料分析和研究，大多数滑坡事件几乎都发生在雨势高峰期之后的4h之内，只有约10%的发生在16h以后。而且对大量的滑坡事件的统计发现，约70mm/h的降雨强度是引起滑坡的临界值。低温在一定的条件下也可能诱发滑坡的发生，如意大利东北部Belluno省loldoAlto镇的RudelleRoeStream滑坡的启动，就是在冬季较低的气温(一15。0一20。0)下，冰冻效应将水封闭在坡体内积聚了很高的空隙水压力而诱发滑坡启动。坡体
16、一般是非饱和的，因吸力的存在，土体抗剪强度较高，对原本稳定的土坡，雨水一方面渗入土体，使土体饱和度增加，吸力锐减并引起抗剪强度大幅度下降，促使土体沿软弱夹层面等不良结构面产生滑动；另一方面，大气降水下渗，使地下水位上升，增大了山坡土体含水量，动水压力增大，降低土体稳定性，是诱发滑坡的主要因素。近几年来，关于降雨引起滑坡的研究非常活跃，取得了一些非常有价值的成果。陈守义图等提出了一种考虑人渗和蒸发影响土坡稳定性分析方法，通过数值计算方法求出任意给定人渗和蒸发边界条件下边坡土体瞬态含水量分布，并假定非饱和土抗剪强度与饱和度之间存在一定的函数关系，据此将瞬态含水量分布换算为边坡土体瞬态抗剪强度参数分布，再用常规的土坡稳定分析方法计算土坡瞬态安全系数，从而求解这一复杂的藕合问题。胡明鉴川等从决定滑坡稳定性的物质条件、结构条件和影响滑坡稳定性的环境条件及雨强、降雨量、降雨入渗、土体力学性质改变等多个方面阐述降雨对滑坡的作用过程，并通过大量试验，表明粘聚力和内摩擦角与含水率呈线性递减关系，降雨诱发滑坡是以降雨为
