第三节山体滑坡

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1、第三节山体滑坡浸湿的岩土或碎屑堆积物,在重力作用下沿一定斜面下滑,称为滑坡、塌方、地滑。另说,边 坡岩土体以较大速度(大于蠕动,小于自由落体),沿贯通的剪切面向临定一侧整体滑动,称为滑 坡。还说,斜坡上浸湿的岩土体在重力作用下沿一定滑动面整体下滑,称为滑坡。表述略有差异, 内容基本相同。滑坡是分布广、危害大的一种边坡破坏形式。第九届国际大坝会议将水库岸坡列为四大议题之 一。在或缓或陡的斜坡,各种不同结构的岩土体,均可能发生或慢或快的滑坡运动,其速度每年一、 二米到数十米,在小数情况下急剧下滑。滑坡体积大小不一,大型滑坡可达数亿立方米。发生过滑 坡的地区,往往出现独特的地貌形态,可作为鉴别滑坡的

2、标志。水利水电工程的施工建设期间和蓄水运行以后,坝址基坑、库区边坡都曾发生巨大滑坡,造成 严重危害。库区岸坡的稳定性,特别是地下水位升降变化的库区岸坡的稳定性,是大坝、水库设计, 建设的三大潜在问题之一,必须考虑的重要方面。三峡库区,滑坡点多而广,潜伏多年,经暴雨等触发,破坏岸坡。蓄水后如何演变,是否影响 综合效益和库区安全,分歧尚多,更值得深入探讨。一、主要实例国内外的水利、铁道、公路工程建设现场,普遍存在滑坡问题或出现滑坡现象,只是规模或危 害大小不同。因此,与其说工程上出现滑坡问题是罕见的事,不如说工程上不出现滑坡才是罕见的 事更符合实际。了解国内外水利工程的滑坡情况,便于深入认识三峡库

3、区的滑坡及其危害,采取适当的防治措 施。(一)国内库区滑坡中国的高山深谷和地质复杂地区,经常发生山坡失稳现象,大规模开挖工程边坡或大型水库的 岸坡稳定问题也很突出。近三万座病险水库,大都与基岩岸坡或松散层岸坡局部破坏有关。1、湖南资水上的柘溪水库,库容 27.5 亿立方米,大头坝高 104 米,唐岩光顺层滑坡体 165 万立方米,距大坝1.55千米,以每秒25米滑落,涌浪高 21米。甘肃黄河上的刘家峡水库也曾发 十六生顺层基岩滑坡。2、碧口、宝珠寺水库的基岩岸坡较陡,库水渗入滑动面,复活已稳定的老滑坡。3、河南黄河上的三门峡水库,黄土岸坡浸水湿陷,坡脚失稳,大范围层层坍滑。4、湖南沅水上的夙滩

4、水库,库容 13.9亿立方米,空腹拱坝高 112.5 米,上游900 米范围内的 岸坡,基岩面倾向河床,上有 130 万立方米的崩坡堆积层,蠕变31厘米,五家寨库岸也有松软的 崩坡堆积层带,裂缝宽1米,左岸的刺枘溪为土石边坡。水库水位升高40米后,各层的透水性不 一致,孔隙水压力增大,排水慢,坡脚冲淘,于1977年4 月16日发生 20 万立方米的大范围坍滑 及二次滑坡。5、湖北堵河上的黄龙滩水库,库水浸入滑动面,降低磨擦系数,复活古滑坡。6、广西的龟石,云南的漫滩、贵州的乌江渡、天生桥、青海的李家峡,浙江的天荒坪等等大 中型水利工程,都曾发生重大滑坡问题或事故,增加工程难度,威胁工程安全,推

5、迟施工进度或被 迫改变设计,许多工程还造成人员伤亡。7、新安江水电站在施工中,左岸山头失隐,十多万立方米的滑坡下落,填没基坑,给工程、 安全、进度和造价带来重大影响。后来付出极大代价,削去数十万立方米山坡,并采取许多措施才 稳定了边坡。8、黄坛口水电站西山滑坡,迫使该工程停工数年,完全修改原设计才得建成。9、 龙羊峡水库,黄河上游第一坝 龙羊峡工程遇到查纳等大滑坡。库区为湖相沉积,边坡 陡峻,岩层松散,平缓层面有细颗夹层。在距坝址 2.6-6 千米的 2 号沟、农场、龙西,龙羊、磨坊、 查纳等 6 处地段,曾发生0.04-2 亿立方米的大规模滑坡。 1942 年春节那天,坝址上游不远的左岸 黄

6、土高坡突然失稳,数亿立方米的巨大滑坡体,以极高的速度运动,使黄河堵塞断流,并越过黄河 冲向右岸数百米高处。坡脚的查纳村瞬间被“搬”到对岸山头上而千毁灭。设计龙羊峡工程时,灾 难又过去 30 多年,黄河又切出它的河道,但古滑坡遗迹仍斑斑可考。被推到右岸的滑坡体尚不稳 定,出现裂缝、“走山”现象,附近还有大量不稳定的岩土体。水库蓄水后,这些滑坡是否复活, 会出现什么后果?成为建设龙羊峡工程的头号“拦路虎”。后来,通过长期深入查勘、分析、试验、 研究,并采取一系列措施,才建起库容达 247亿立方米的水库。(二)国外库区滑坡1963年10 月9 日22时41分40 秒,意大利运行才3.5年的瓦依昴水库

7、和当地世界最高(262 米)的双曲拱坝,左岸山坡发生总体积约 2.7(2-3)亿立方米,滑速达每秒 25 米(每小时 90 千 米)持续约20 秒的巨大滑坡。滑落体迅速填塞1800 米长的库盆,还高出水面150 米,离拱坝最近第五章 化害为利 第三节 山体滑坡 处仅50米。滑落体上部50-100米凌空飞过80米宽河谷,冲向对岸,堆进400米,在右岸爬坡高 140米。滑落体高速坠入水库时,激起大浪,漫过全坝顶冲向下游。右坝头超过坝顶260米,左坝 头高出坝顶100米,扫平坝顶所有建筑物;坝顶桥、办公楼、观光台和位于坝顶60米以上的临时 房屋,剥掉地面植被及几十百厘米厚的风化层。涌浪达到之前有巨大

8、的空气冲压波,涌浪过后出现 负压波,破坏了坝内所有观测设施和左岸地下厂房,扭曲剪断,厂房内的行车钢梁,将廊道内销住 的安全钢门,推出 12 米远。位于库区右岸高出坝顶 259 米的凯索村遭到水淹,住房被卷走。当时,库内蓄存约 1.2(3)亿立方米清水。被滑落体挤出的水,翻越坝顶,注入 200 多米深 的下游河谷, 22时45 分立波高约70米的涌浪前锋到达距大坝1400米的瓦依昂河口,涌入派夫河, 冲毁河口对岸大(全)部分朗格罗尼镇和附近的5个村庄、4600居民有1925(1985、2500、260) 人死亡。蓄存在库中供电站用一年的巨大水(能)量在几分钟内排泄殆尽。这座在当时受全世界关注的最

9、高拱坝,是著名的权威机构、权威专家设计的,在他死后不至两 年竟出现如此悲剧性的结局,沦为供人凭吊的遗迹。瓦依昂水库事故震动了世界坝工界,水库边坡 稳定与滑坡涌浪危害引起高度重视,经过数十年的研究实践,归纳为5 条经验:1、必须重视了解河谷岸坡的地质发展历史、从地质、地形条件查明岸坡的稳定性。瓦依昂库 盆两岸岩层分布的卸荷裂隙,层面裂隙,构造断裂,互相交错切割,构成滑动面。滑坡区内上部岩 层倾向河床,倾角 33,下部受河水冲刷,失去稳定的支撑,当滑动面阻力受损减少后,库岸岩 体的巨大势能迅速转化为动能,使缓慢、蠕变转成高速滑落。2、地下水作用与地震活动是影响岸坡稳定的重要触发因素。长期的岩溶活动

10、使库岸表面落水 洞和地下孔洞发育,加强地下水循环作用,软化夹泥层和泥灰岩,特别是水库蓄水后,改变了原有 的水文地质环境,扩大软化作用范围,加速降低其强度。3、滑坡前一段时间,降雨集中、增大蓄水量和库水浮托效应,减少岩体的抗滑阻力。滑坡发 展过程中,应力不断恶化,强度迅速降低,量变引起质变,缓慢蠕动变成高速下滑。4、对于水库岸坡失稳这类重大问题,不能只依靠个别专家,权威的意见和盲目信赖计算,试 验结果。5、加强观测和预防,是弥补人的认识不足和判断不准的重要手段。 显然,这些经验教训非常值得三峡库区借鉴。二、滑坡机理滑坡分布为什么如此广泛,甚至无处不在呢?因为世上万物(物质因素)受地心吸引(能量、

11、重力因素)都有向下移动的趋势,力求使重心降到最低。由于受到两项条件的制约不能下滑:一是 没有让它下滑的空间,即不存在“临空面”,称为几何制约;二是吸引下滑的重力不足以克服滑裂 面上的最大抗滑阻力,即力学制约。没有这两项制约条件,物体就必然向下滑动。河流岸坡的这两 项制约条件最容易被破坏,也最常发生滑坡。水流在千万年间不断下切软弱地层形成河槽后,两岸边坡裸露,给下滑的岩土体提供了临空面, 解除岸坡上原来存在的侧向压力,岸坡朝河槽方向变位,释放原有的应力,即卸荷作用,把原来压 紧的断层、节理、裂隙拉开,形成裂缝。雨水和地表水沿着这些裂缝下渗,提高地下水位。地下水 通过裂隙网向河道排泄,起润滑作用,

12、降低面上的阻力;还带进泥土形成软弱的层面,带出泥土淘 空坡脚,继续形成临空面,解除侧向力。另外,裸露的岸坡容易风化,坚硬的基岩逐渐变成破碎软 弱的山体,降低对下滑岩土体的支承能力。所有这些作用,都使岸坡失稳,在量变达到引起质变的 临界点时,山体便会滑落。因此,河岸往往存在许多老滑坡,只是在长期的变化中已面目全非,但 有经验的地质人员还是容易查明。还有一些岸坡经过长期演变,已接近临界滑动状态。这些老滑坡 和稳定性不高的岸坡,受到扰动激发,便会复活或失稳,爆破、削坡、筑路、挖基坑、水库蓄水, 遇到暴雨或发生地震等都会触发滑坡。岸坡愈高愈陡,地质条件愈不利,人类活动的影响愈大,山 坡失稳的可能性也愈

13、大。因此,野外作业,出外旅游。在欣赏两岸秀丽风光的同时,也要注意滑坡 隐患险情。详细进行勘察和体质和能避免发生瓦依昂水库一样的悲剧。三、相关因素三峡水库在蓄水过程中和蓄水后,改变岸坡的自然平衡状态;在其它相关因素的共同作用下, 改变软弱岸坡形状和稳定性。(一)地形三峡库区的岸坡陡峭,山高谷深,有巨大的临空面,具备产生滑坡的几何条件。(二)地质在正常蓄水位上下和变动水位区间的岩土岸坡,常有大量松散物质或岩体结构面组合的不稳定 体,具有不同的抗剪强度和抗冲刷能力。它们决定着坍滑类型、范围、作用强度。宽谷岸坡多由泥 沙、黄土、砂质粘土等松散物质组成,经波浪冲刷和地下水作用,使岸坡变陡,临空面很大,容

14、易 失去力学平衡,引发塌岸、滑坡。峡谷基岩岸坡,由于前缘临空,两侧冲沟深切,后缘常有孔隙、 裂隙、地下水通道,很容易形成滑坡或崩塌。(三)水文蓄水位和地下水位升高,降低变化,都可能促成滑坡。1、水位升高、水文地质条件改变,岩土物理、力学发生恶化,岩体内的抗剪强度降低,浮托 力增大。水位升高的同时水面展宽,浪峰增高,对岸坡的冲蚀作用增强。因为波浪的动水压力常为 波高的 1.5 倍。2、水位降低,处于临界(极限)稳定或接近临界(极限)稳定的岸坡,特别是松散土石或风 化松软破碎岩质岸坡,在水位骤降时,由于岩土体中排水不畅,形成滞后动水压力,拉动作用,加 上失去浮托力,突发变形,造成滑坡、塌岸。3、水

15、位变化,水库“蓄清排浑”丰枯高度,水们经常升降,产生横向冲刷,重复干湿引起坡 面变形,导致岸坡失稳。不同库段的水位变幅不同,愈靠坝前库首,变化幅度愈大,岸坡稳定,相 对较差。变形的延续时间视水库蓄泄水运动方式,以及岩土体透水饱和时间等情况而异。有些库岸 逐渐蠕变,有些库岸在水库运行一段时间后突然变形滑移,需观测分析各种地形、地质条件、进行 模拟试验、水位变幅、频繁程度,持续时间等等不稳定因素。(四)分类根据前述内容和不同的侧重点,可将滑坡分为多种类型:1、按力学特征 分为牵引式、推动式;2、按山体结构 分为沙土质、基岩质、均质、非均质、顺层、切层等滑坡;3、按滑动面埋深或滑体厚度 分为浅层、中

16、层、深层等滑坡。地下水的富集部位在三峡库区,地下水富集于下列地质环境,背斜轴部及其倾没端、断层带,几组构造或断裂交 结的复合部位,夷平面或阶地之间的折坡陡坎地带;第四系松散堆积层与基岩交界接触带,并形成 多种地下水。一)河谷潜水第五章 化害为利 第三节 山体滑坡 分布于长江及其支流两岸的一、二级阶地,即岸坡与现代河床的交界处。接受大气降水补给,包括含水层分布区坡面降水、地表水、库、塘、堰、渠、田漏水及冲沟入渗的水。径流于砂卵石层 中,纵向径流与补给区径流一致,将岸坡地下水潜流统一排泄到长江。其水位、水量受大气降水和 长江水位影响,极不稳定,水文动态变化较为复杂,雨季水拉上升,水量增大,旱季水位下降,水 量减少。这种周期性的地下水位涨落,水量增减,以及相应的地下水运动,直接影响库岸、崩塌的 发育和危害程

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