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          關于滑坡防治,主流經驗在這里

          發布時間:2019年05月22日
          來源:地質礦業信息交流平臺公眾號(2019-05-22)

          湖北秭歸千將坪滑坡 殷躍平


          據中國礦業報,2018年底,由自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所主編、中國地質調查局地質環境監測院等單位參編完成的《滑坡防治技術指南》圖書正式出版。該書對我國20多年來在滑坡災害防治方面的研究成果和實踐經驗進行了深入提煉和總結,并吸收借鑒了國外最新發展的防治技術方法,側重對滑坡防治各階段工作的技術指導。

          該書內容由625章構成,包括滑坡的識別與機理分析、勘查技術、穩定性評價、防治技術體系與技術方法、防治工程設計、監測與預警預報、防治工程案例分析等。在核心的滑坡防治技術體系建立方面,確定了由預防技術、抑制技術、改造技術、加固技術等四類技術構成的體系骨架,篩選了一批經實踐檢驗有效的常用措施方法,介紹了一些有推廣應用前景的最新技術,由此構成了適合我國國情的完整的滑坡災害防治技術體系,成為國內滑坡災害防治研究與實踐方面較為系統的一部指導性專著。

          1、什么是滑坡?怎么分類?

          滑坡是指地質體在重力作用下,沿地質軟弱面向下向外滑動?;峦ǔ>哂须p重含義,指重力滑動過程,或重力滑動的地質體和所形成的堆積體?;率且环N自然現象,是地球表層巖土體物質、能量均衡的結果,一旦這種作用結果對人類生命財產造成危害或潛在威脅時,滑坡現象則演變成為一種災害。

          按照國家標準《滑坡防治工程勘查規范》(GB/T 32864-2016)中的滑坡分類方案,可將滑坡按移動型式、物質種類等標準,分為巖質和土質滑坡兩大類,每類又有崩落、傾倒、旋轉型滑動、平移型滑動、側向擴展、流動、復合運動等型式。


          2、如何識別滑坡?

          1)滑坡的識別依據

          滑坡的發育條件

          導致滑坡發生的因素很多,但可歸納為形成條件(緩變因素)和誘發因素(急變因素)兩類。形成條件主要包括巖土類型(松散或軟巖地層通常易滑)、結構面(切割斜坡巖土體、促進雨水入滲)、地形地貌(發育有高陡的臨空面)、地下水(軟化巖土、降低巖土體強度、產生水壓力等);誘發因素則主要是降雨(尤其是集中強降雨)、地震、開挖與爆破等人類工程活動及流水沖刷等其他特殊地質環境因素。

          滑坡的空間特征

          滑坡常具有獨特的地貌形態,滑坡形態既是滑坡特征的一部分,又是滑坡力學性質在地表的反映。不同的滑坡及滑坡的不同發育階段有不同的形態特征,識別滑坡形態特征是認識滑坡的極其重要的方面。


          2)滑坡的識別方法

          滑坡支護結構常用監測布置示意圖(治理工程實施后)


          滑坡的識別主要通過遙感解譯、地面地質調查和勘探試驗三種途徑。前兩種方法判識的滑坡還有可能只是變形體,因此,只有通過勘探找到確切的滑面,方可最后確認滑坡的存在。三種方法體現了由宏觀到微觀、由粗到精的識別過程,具有相輔相成、優勢互補的作用。

          遙感解譯方法是一種高效、直觀的識別手段,適用于區域滑坡災害調查,尤其是交通不便地區的滑坡災害調查。其實質是識別滑坡的形態要素,然后結合搜集研究地區的地質資料進行綜合分析,從而確認滑坡的存在。需要提出的是,滑坡是一種復雜的工程動力地質現象,通過遙感手段識別的滑坡,必須通過地面地質測繪及勘探試驗等手段加以驗證。

          實地地質調查主要通過滑坡的形成條件和空間特征去綜合識別滑坡。主要的識別標志有:

          1、地物地貌標志:圈椅狀或馬蹄狀地形、兩側雙溝同源、斜坡有異常臺坎、鼻狀鼓丘、多級錯落平臺、地面開裂、發育有醉林、馬刀樹、建筑物傾斜或開裂、管線或道路變形等。

          2、巖土結構標志:巖土體較周圍破碎,結構較松散,巖層產狀與周圍巖石不一致,尤其是滑坡剪出口處的巖層破碎,在滑體上還可產生小褶皺和斷裂。

          3、滑坡邊界標志:在滑坡后緣,即不動體一側常呈陡壁,陡壁上有順坡向擦痕;滑體兩側多以溝谷或裂縫為界,當溝谷深切時,在側溝壁上??梢姷綌D壓剪切作用明顯的滑面(帶),其物質組成以不透水泥質或碎裂體為主;前緣多見舌狀凸起、巖土堆或小型坍塌。

          4、水文地質標志:滑體與不動體之間原有的水力聯系破壞,造成地下水在滑體前緣成片狀或股狀溢出,正在滑動的滑坡,其溢出的地下水多為混濁狀;已停止滑動的滑坡,其溢出地下水多為清水,但溢流點下游多有泥砂沉積,有時還有濕地或沼澤。

          滑面的勘探手段:主要包括鉆探和坑、槽探。采用坑、槽探揭露地層后,對于滑面的識別主要利用揭露面的地質特征加以綜合判斷。采用鉆探時,則通過提取滑帶巖心和觀察鉆進過程情況來定性判斷。

          典型抗滑樁揭露照片(蘭州市徐家灣滑坡)


          3.滑坡防治技術有哪些?

          廣義的滑坡防治包括預防治理兩個層面的工作,基本原則是預防為主、預防與治理結合?;碌念A防包括繞避、監測預警、搬遷避讓等,滑坡的治理是采用各種工程手段提高滑坡的穩定性。狹義的滑坡防治,是指滑坡防治工程,是除繞避及搬遷避讓之外的滑坡預防與治理工作,包括治理工程與監測預警工程。通常所說的滑坡防治技術則更進一步局限在滑坡的治理工程技術,滑坡監測預警技術與之并列。

          滑坡防治的總體原則是安全可靠,經濟合理。為確保安全,首先要求防治方案符合成熟的工程地質理論,每一個技術環節也都應經過實踐的檢驗。經濟合理性則要從防治工程的工程量、工藝難易、設備和材料的價格與消耗量,工期長短等通過成本與效益對比來確定。對于經濟效益,有短期與長期之分,小范圍和大范圍(如小流域綜合效益)之別,因而需從多方面進行權衡。

          1)滑坡防治的思路與方法

          根據滑坡的成因機制與風險特性,滑坡防治工作可從以下幾個方面入手:

          1. 預防滑坡危害。從滑坡災害風險控制的角度講,能夠提前預防和規避滑坡風險是最有效的,經濟上往往也是最合理的。

          2. 消除或減小外部致災因素影響,抑制滑坡發生發展?;碌陌l生發展受多種外部因素影響,如降雨、水體侵蝕、人類工程活動,以及風化剝蝕、地震等?;路乐喂こ淌紫纫槍ν獠恳蛩厝胧?,采取措施消除或減小其影響,從而穩定滑坡。

          3. 改造滑坡,提高自身穩定性。根據滑坡的成因,除了外部致災因素,內部因素主要是自身抗滑能力不足、自穩能力差。在條件具備時,可通過改變滑坡自身形態或滑動面(帶)物理力學特性,減小下滑力提高抗滑力,從而提高滑坡穩定性。

          4.施加外力加固,阻止滑坡滑動。在以上措施無法實施或不能有效解決滑坡的穩定問題時,最后就要借助外力平衡下滑力,來阻止滑坡變形發展,最終保證滑坡的穩定。提供外力平衡的工程措施總體分為支擋和錨固兩種。


          2)滑坡防治技術體系構成及主要技術方法

          根據上述滑坡防治思路與方法,滑坡防治技術可分為預防技術、抑制技術、改造技術、加固技術四大類,這四類技術構成了滑坡災害防治的技術體系骨架。

          預防技術是預防滑坡危害,主要防治方法包括繞避、監測預警、搬遷避讓;抑制技術是消除或減小外部致災因素影響,抑制滑坡發生發展,主要方法包括地表截排水、地下排水、坡面防護、涉水滑坡坡腳防沖;改造技術是改變滑坡形態或物理力學特性,提高自身穩定性,主要方法包括滑體改造、滑帶改造;加固技術是施加外力加固,阻止滑坡滑動,主要方法包括支擋、錨固。

          3)錨固技術

          滑坡災害防治工程中的錨固技術,是通過造孔將鋼絞線或鋼筋(束)等受拉桿件穿過不穩定地層安放到穩定地層中,利用注漿等方式固定桿體,并將孔口段桿體與格構梁等工程結構物相聯結,采取主動加載平衡地層壓力的方法,或被動承受地層壓力的方法來維持巖土體的穩定。

          當滑坡表面巖土體易風化、剝落且有淺層崩滑、蠕滑等現象,以及需要對坡面進行綠化美化時,宜采用格構錨固進行綜合治理。當滑體較厚時,應采用鋼筋混凝土格構+預應力錨索進行滑坡治理。當滑體厚度不大時,可采用鋼筋混凝土格構+錨桿進行滑坡治理。

          4)抗滑樁技術

          抗滑樁是在滑坡體及滑床中開挖巖土澆筑鋼筋混凝土形成的構件,具有抵抗滑坡變形的功能??够瑯妒潜粍映休d的支擋構件,在滑體變形擠壓樁身時被動承受滑坡推力。

          抗滑樁一般成排布置,除單樁自身承載外,在完整性較低、較軟弱的巖土體中,通過合理的樁間距在樁間所產生的土拱效應,實現樁與樁間巖土體共同作用,從而利用疏樁達到承擔樁排方向連續滑坡推力的作用。成排布置的抗滑樁樁間可根據需要設置擋墻或擋土板進行臨空面支擋。樁頂可通過鋼筋混凝土聯系梁(冠梁)聯結,提高各樁協同承載能力。

          自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所還研發出了小口徑組合抗滑樁技術,亦稱微型組合抗滑樁、小口徑樁群、微型樁群,是利用小口徑樁、樁頂聯系梁及樁間巖土體構成共同承載體,以充分調動和利用巖土體自身承載能力,通過樁土復合結構承載而進行滑坡防治的一種組合抗滑結構。其主要特點是樁位布置靈活,可采用輕型施工機具,施工簡便,可以快速施工快速承載,常用于中、淺層滑坡的應急處治。

          5)抗滑擋墻技術

          抗滑擋墻是設置在滑坡或變形體前緣的條帶狀支擋構筑物,利用自身重力結構或錨固構件、嵌固構件承載,以阻擋滑坡滑動。其與一般擋土墻的根本區別在于承受的荷載中包含了滑坡推力??够瑩鯄σ话闶潜粍映休d結構,在滑體變形擠壓墻背時被動承受滑坡推力或主動土壓力,常用于淺層中、小型滑坡的防治。

          按結構型式,擋墻可分為單一結構與組合結構。其中單一結構是指擋墻各斷面形態及物質組成一致,依靠墻體自身來承載,受力狀態與破壞形式簡單,可簡化為平面應變狀態進行計算分析,如重力式擋墻、懸臂式擋墻、扶壁式擋墻等。

          同時,還可采用由兩種或以上的構件組成組合結構,如樁板式擋墻、錨桿式擋墻、錨定板式擋墻、加筋土擋墻等。

          a)重力式抗滑擋墻

          b)石籠式抗滑擋墻

          c)樁板式抗滑擋墻

          d)扶壁式抗滑擋墻

          滑坡防治常用抗滑擋墻結構示意圖


          6)坡面防護技術

          坡面防護包括坡面工程防護和坡面植物防護,前者有噴混凝土防護、掛網防護、圬工防護等,后者有植草防護、植灌木防護等。坡面防護能夠消除或減小降雨等外部致災因素的影響,抑制滑坡發生發展,是滑坡主體治理工程有效的輔助手段,有時也是不可缺少的手段。


          4.滑坡可以監測與預警預報嗎?

          滑坡監測技術是為研究滑動巖土體及防治工程結構的穩定性與安全性,采用一定的技術手段安裝或埋設儀器設備,對巖土體或工程結構物的穩定性狀態及變化規律進行動態化測試和評估的應用技術。其目的和任務為監測滑坡時空域演變信息、誘發因素等,最大程度獲取連續的空間變形數據。應用于地質災害的穩定性評價、預測預報和防治工程效果評估。目前主要的滑坡監測方法按照監測的內容大致可以分為:地表變形監測、環境因素監測、內部變形監測、支護結構監測、巡視監測。

          由自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所設計制造的GS型光纖光柵地質災害監測系統,是一款高精度、高分辨率、多功能、多通道的監測設備系統,主要用于滑坡地質災害及其他巖土工程的多參數(推力、位移、溫度、應力、應變等)的監測,為地質災害監測預警提供可靠依據。該監測系統利用光纖光柵的反射中心波長隨光纖光柵所受的應變或溫度的改變產生移動,其波長移動量的多少直接反映應變或溫度大小的工作原理。利用光纖光柵封裝結構的變化,實現應變、應力、推力、溫度、位移等多種參量的測試;對多個光纖光柵的中心波長進行排布上的設計,則實現多點的準分布式測量。

          滑坡的預警預報是根據滑坡發展的四個階段,即勻速變形階段、初加速階段、中加速階段、臨滑階段分別設置不同的閾值來進行的。從滑坡預報發展階段來講,已經歷了從現象預報、經驗預報到統計預報、灰色預報再到非線性預報的歷程,目前已進入了根據檢測反饋信息進行實時跟蹤動態預報,以及將定性預報、定量預報以及現代數值預報技術有機結合的綜合預報階段。從技術方法角度,已從手工、經驗預報,到開發基于理論預報模型的滑坡預報系統,發展到基于GIS平臺,借助于專家系統的思路和方法,開發滑坡綜合預測預報系統的階段。

          本文引用中國礦業報,石勝偉、楊東旭,作者單位:中國地質調查局探礦工藝研究所

          [責任編輯:dc]

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