巖土工程師輔導(dǎo)資料：山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防治1

　　山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防治

　　前 言

　　地質(zhì)災(zāi)害及其分類

　　災(zāi)害：大體可以說：凡危害人類生命財(cái)產(chǎn)和生存條件的事件通稱為災(zāi)害。 "天災(zāi)"是指自然災(zāi)害、"人禍"是指人為災(zāi)害。

　　地質(zhì)災(zāi)害是諸多災(zāi)害中與地質(zhì)環(huán)境或地質(zhì)體的變化有關(guān)的一種災(zāi)害，主要是由于自然的和人為的地質(zhì)作用，導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境或地質(zhì)體發(fā)生變化，當(dāng)這種變化達(dá)到一定程度，其產(chǎn)生的后果給人類和社會(huì)造成危害的稱之為地質(zhì)災(zāi)害，如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面沉降、地面塌陷、巖爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤層自燃、黃土濕陷、巖土膨脹、砂土液化、土地凍融、水土流失、土地沙漠化及沼澤化、土壤?堿化以及地震、火山、地?zé)岷Φ取?/p>

　　地質(zhì)災(zāi)害的分類，有著不同的角度與標(biāo)準(zhǔn)十分復(fù)雜。

　　就其成因而論，主要由自然作用導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害稱自然地質(zhì)災(zāi)害;主要由人為作用誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害則稱人為地質(zhì)災(zāi)害。

　　就地質(zhì)環(huán)境或地質(zhì)體變化的速度而言，可分為突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害與緩慢性地質(zhì)災(zāi)害兩大類，前者如崩塌、滑坡、泥石流等，即習(xí)慣上狹義地質(zhì)災(zāi)害;后者如水土流失、土地沙漠化等，又稱為環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。

　　根據(jù)不同的地質(zhì)作用引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，可分為兩大類，地球內(nèi)部動(dòng)力作用引發(fā)的稱為內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害。如地震、火山、地?zé)岷Φ?，地球外部?dòng)力作用引發(fā)的稱之為外動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害。如崩塌、滑坡、泥石流等。有時(shí)發(fā)生地震時(shí)，在山區(qū)亦會(huì)引發(fā)崩塌與滑坡，這就是地震誘發(fā)的次生災(zāi)害。

　　根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)的地理或地貌特征，可分為山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害，如崩塌、滑坡、泥石流等，平原地質(zhì)災(zāi)害，如地面沉降等等。

　　這里、主要介紹的是山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害：崩塌、滑坡、泥石流這一部分。

　　一、崩塌

　　1.崩塌的定義

　　崩塌(又稱崩落、垮塌或塌方)是從較陡斜坡上的巖、土體在重力作用下突然脫離山體崩落、滾動(dòng)，堆積在坡腳(或溝谷)的地質(zhì)現(xiàn)象。

　　大小不等，零亂無序的巖塊(土塊)呈錐狀堆積在坡腳的堆積物稱崩積物，也可稱為巖堆或倒石堆。

　　2.崩塌的類型

　　按崩塌體的物質(zhì)組成分為兩大類：一是產(chǎn)生在土體中的稱為土崩，二是產(chǎn)生在巖體中的稱為巖崩。當(dāng)崩塌的規(guī)模巨大，涉及到山體者，又俗稱山崩;當(dāng)其產(chǎn)生在河流、湖泊或海岸時(shí)，稱為岸崩。按照崩塌體的規(guī)模、范圍、大小可分為剝落、墜石和崩落等類型，剝落的塊度較小，塊度大于0.5米者占25%以下，產(chǎn)生剝落的巖石山坡一般在30-40度;墜石的塊度較大，塊度大于0.5米者占50-75%，山坡腳在30-40度范圍內(nèi);崩落的塊度更大，塊度大于0.5米者占75%以上，山坡角大于40度。

　　3.形成崩塌的內(nèi)在條件與外界的誘發(fā)因素

　　形成崩塌的內(nèi)在條件有：

　　(1)巖土類型.巖土是產(chǎn)生崩塌的物質(zhì)條件。不同類型、所形成崩塌的規(guī)模大小不同，通常巖性堅(jiān)硬的各類巖漿巖(又稱為火成巖)、變質(zhì)巖及沉積巖(又稱為水成巖)的碳酸鹽巖(如石灰?guī)r、白云巖等)、石英砂巖、砂礫巖、初具成巖性的石質(zhì)黃土、結(jié)構(gòu)密實(shí)的黃土等形成規(guī)模較大的巖崩，頁(yè)巖、泥灰?guī)r等互層巖石及松散土層等，往往以墜落和剝落為主。

　　(2)地質(zhì)構(gòu)造.各種構(gòu)造面，如節(jié)理、裂隙、層面、斷層等，對(duì)坡體的切割、分離，為崩塌的形成提供脫離體(山體)的邊界條件。坡體中的裂隙越發(fā)育、越易產(chǎn)生崩塌，與坡體延伸方向近乎平行的陡傾角構(gòu)造面，最有利于崩塌的形成。

　　(3)地形地貌.江、河、湖(岸)、溝的岸坡及各種山坡、鐵路、公路邊坡，工程建筑物的邊坡及各類人工邊坡都是有利于崩塌產(chǎn)生的地貌部位，坡度大于45度的高陡邊坡，孤立山嘴或凹形陡坡均為崩塌形成的有利地形。

　　巖土類型、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌三個(gè)條件，又通稱為地質(zhì)條件，它是形成崩塌的基本條件。

　　誘發(fā)崩塌的外界因素很多，主要有：

　　(1)地震.地震弓l起坡體晃動(dòng)，破壞坡體平衡，從而誘發(fā)坡體崩塌，一般烈度大于7度以上的地震都會(huì)誘發(fā)大量崩塌。

　　(2)融雪、降雨 特別是大暴雨，暴雨和長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)降雨，使地表水滲入坡體，軟化巖土及其中軟弱面，產(chǎn)生孔隙水壓力等從而誘發(fā)崩塌。

　　(3)地表沖刷、浸泡 河流等地表水體不斷地沖刷邊腳，也能誘發(fā)崩塌。

　　(4)不合理的人類活動(dòng).如開挖坡腳，地下采空、水庫(kù)蓄水、泄水等改變坡體原始平衡狀態(tài)的人類活動(dòng)，都會(huì)誘發(fā)崩塌活動(dòng)。

　　還有一些其他因素，如凍脹、晝夜溫度變化等也會(huì)誘發(fā)崩塌。

　　4.崩塌體邊界的確定

　　崩塌體的邊界條件特征，對(duì)崩塌體的規(guī)模大小起著重要的作用。崩塌體邊界的確定主要依據(jù)坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

　　首先、應(yīng)查明坡體中所有發(fā)育的節(jié)理、裂隙、巖層面、斷層等構(gòu)造面的延伸方向，傾向和傾角大小及規(guī)模、發(fā)育密度等，即構(gòu)造面的發(fā)育特征。通常，平行斜坡延伸方的陡傾角面或臨空面，常形成崩塌體的兩側(cè)邊界;崩塌體底界常由傾向坡外的構(gòu)造面或軟弱帶組成，也可由巖、土體自身折斷形成。

　　其次.調(diào)查結(jié)構(gòu)面的相互關(guān)系、組合形式、交切特點(diǎn)、貫通情況及它們能否將或已將坡體切割，并與母體(山體)分離。

　　最后，綜合分析調(diào)查結(jié)果，那些相互交切、組合，可能或己經(jīng)將坡體切割與其母體分離的構(gòu)造面，就是崩塌體的邊界面。其中，靠外側(cè)、貫通(水平或垂直方向上)性較好的結(jié)構(gòu)面所圍的崩塌體的危險(xiǎn)性最大。

　　例如1980年6月3日發(fā)生在湖北省遠(yuǎn)安縣?池河磷礦區(qū)的大型崩塌，其崩塌體的邊界面就是后部垂直裂縫、底部白云巖層面及其他兩個(gè)方向的臨空面組成的

　　又如、黃土高原地區(qū)常見的黃土崩塌體的邊界面多由具90度交角的、不同方向的垂直節(jié)理面、臨空面及底面黃土與其他不同巖性的分界面組成。此外、明顯受斷層面控制的崩塌體也是非常多見的。

　　5.巖崩發(fā)生的時(shí)間規(guī)律

　　巖崩發(fā)生的時(shí)間大致有以下的規(guī)律：

　　(1)降雨過程之中或稍微滯后。這里說的降雨過程主要指特大暴雨、大暴雨、較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)降雨。這是出現(xiàn)崩塌最多的時(shí)間。

　　(2)強(qiáng)烈地震過程之中。主要指的震級(jí)在6級(jí)以上的強(qiáng)震過程中，震中區(qū)(山區(qū))通常有崩塌出現(xiàn)。

　　(3)開挖坡腳過程之中或滯后一段時(shí)間。因工程(或建筑場(chǎng))施工開挖坡腳，破壞了上部巖(土)體的穩(wěn)定性，常發(fā)生崩塌。崩塌的時(shí)間有的就在施工中，這以小型崩塌居多。較多的崩塌發(fā)生在施工之后一段時(shí)間里。

　　(4)水庫(kù)蓄水初期及河流洪峰期。水庫(kù)蓄水初期或庫(kù)水位的第一個(gè)高峰期，庫(kù)岸巖、土體首次浸沒(軟化)，上部巖土體容易失穩(wěn)，尤以在退水后產(chǎn)生崩塌的機(jī)率最大。

　　(5)強(qiáng)烈的機(jī)械震動(dòng)及大爆破之后。

　　6.崩塌體的識(shí)別方法

　　對(duì)于可能發(fā)生的崩塌體，主要根據(jù)坡體的地形、地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征進(jìn)行識(shí)別。通常可能發(fā)生的坡體在宏觀上有如下特征：

　　(1)坡體大于45度、且高差較大，或坡體成孤立山嘴，或凹形陡坡;

　　(2)坡體內(nèi)部裂隙發(fā)育，尤其垂直和平行斜坡延伸方向的陡裂隙發(fā)育或順坡裂隙或軟弱帶發(fā)育，坡體上部已有拉張裂隙發(fā)育，并且切割坡體的裂隙、裂縫即將可能貫通，使之與母體(山體)形成了分離之勢(shì)。

　　(3)坡體前部存在臨空空間，或有崩塌物發(fā)育，這說明曾發(fā)生過崩塌，今后還可能再次發(fā)生。

　　具備了上述特征的坡體，即是可能發(fā)生的崩塌體，尤其當(dāng)上部拉張裂隙不斷擴(kuò)展、加寬，速度突增，小型墜落不斷發(fā)生時(shí)，預(yù)示著崩塌很快就會(huì)發(fā)生，處于一觸即發(fā)狀態(tài)之中。

　　如位于長(zhǎng)江兵書寶劍峽出口右岸的鏈子崖危巖體即是有名的還在崩塌的崩塌體。組成坡體的灰?guī)r形成高達(dá)100多米的陡壁，陡崖被眾多的寬大裂縫深深切割，致使臨江絕壁大有搖搖欲墜之勢(shì)。對(duì)長(zhǎng)江航運(yùn)構(gòu)成了很大的威脅。據(jù)史書記載，該處歷史上幾千年來曾多次發(fā)生崩塌堵江斷航事件，這說明崩塌作用具有多發(fā)性的特點(diǎn)，在預(yù)測(cè)崩塌的可能性時(shí)，應(yīng)考慮這個(gè)特點(diǎn)。

　　7.人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)可能誘發(fā)崩塌

　　在形成崩塌的基本條件具備后，誘發(fā)因素就顯得重要了。誘發(fā)因素作用的時(shí)間和強(qiáng)度都與崩塌有關(guān)。能夠誘發(fā)崩塌的外界因素很多，其中人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)是誘發(fā)崩塌的一個(gè)重要原因。

　　(1)采掘礦產(chǎn)資源。我國(guó)在采掘礦產(chǎn)資源活動(dòng)中出現(xiàn)崩塌的例子很多，有露天采礦場(chǎng)邊坡崩塌，也有地下采礦形成采空區(qū)引發(fā)地表崩塌。較常見的，如煤礦、鐵礦、磷礦、石膏礦、粘土礦等。

　　(2)道路工程開挖邊坡。修筑鐵路、公路時(shí)，開挖邊坡切割了外傾的或緩傾的軟弱地層，大爆破時(shí)對(duì)邊坡強(qiáng)烈震動(dòng)，有時(shí)削坡過陡都可以引起崩塌，此類實(shí)例很多。

　　(3)水庫(kù)蓄水與渠道滲漏。.這里主要是水的浸潤(rùn)和軟化作用，以及水在巖(土)體中的靜水壓力、動(dòng)水壓力可能導(dǎo)致崩塌發(fā)生。

　　(4)堆(棄)渣填土。加載、不適當(dāng)?shù)亩言?、棄渣、填土，如果處于可能產(chǎn)生崩塌的地段，等于給可能的崩塌體增加了荷載，從而破壞了坡體穩(wěn)定，可能誘發(fā)坡體崩塌。

　　(5)強(qiáng)烈的機(jī)械震動(dòng)。如火車、機(jī)車行進(jìn)中的震動(dòng)、工廠鍛軋機(jī)械震動(dòng)，均可引起誘發(fā)作用。

　　8.防治崩塌的工程措施

　　我國(guó)防治崩塌的工程措施主要有：

　　(1)遮擋。即遮擋斜坡上部的崩塌物。這種措施常用于中、小型崩塌或人工邊坡崩塌的防治中，通常采用修建明硐、棚硐等工程進(jìn)行，在鐵路工程中較為常用。

　　(2)攔截。對(duì)于僅在雨后才有墜石、剝落和小型崩塌的地段，可在坡腳或半坡上設(shè)置攔截構(gòu)筑物。如設(shè)置落石平臺(tái)和落石槽以停積崩塌物質(zhì)，修建擋石墻以攔墜石;利用廢鋼軌、鋼釬及綱絲等編制鋼軌或鋼釬棚欄來欄截這些措施，也常用于鐵路工程。

　　(3)支擋。在巖石突出或不穩(wěn)定的大孤石下面修建支柱、支擋墻或用廢鋼軌支撐。

　　(4)護(hù)墻、護(hù)坡。在易風(fēng)化剝落的邊坡地段，修建護(hù)墻，對(duì)緩坡進(jìn)行水泥護(hù)坡等。一般邊坡均可采用。

　　(5)鑲補(bǔ)溝縫。對(duì)坡體中的裂隙、縫、空洞，可用片石填補(bǔ)空洞，水泥沙漿溝縫等以防止裂隙、縫、洞的進(jìn)一步發(fā)展。

　　(6)刷坡、削坡。在危石孤石突出的山嘴以及坡體風(fēng)化破碎的地段，采用刷坡技術(shù)放緩邊坡。

　　(7)排水。在有水活動(dòng)的地段，布置排水構(gòu)筑物，以進(jìn)行攔截與疏導(dǎo)。

　　9.崩塌災(zāi)情實(shí)例：

　　如1980年6月3日、湖北省遠(yuǎn)安縣鹽池河磷礦突然發(fā)生了一場(chǎng)巨大的巖石崩塌。山崩時(shí)、標(biāo)高830米的鷹嘴崖部分山體從700米標(biāo)高處俯沖到500米標(biāo)高的谷地，在山谷中亂石塊挾蓋面積，南北長(zhǎng)560米，東西寬400米，石塊加泥土厚度20米，崩塌堆積的體積共100萬立方米。最大的巖塊有2700噸重。頃刻之間鹽池河上筑起一座高達(dá)38米的堤壩。構(gòu)成一座天然湖泊。亂石塊把磷礦區(qū)的五層大樓掀倒、掩埋。死亡307人。還毀壞了該礦的設(shè)備和財(cái)產(chǎn)，損失十分慘重。

　　鹽池河山體產(chǎn)生災(zāi)害性崩塌，具有多方面的原因，除地質(zhì)基礎(chǔ)因素外，地下磷礦層的開采，是上模山體變形發(fā)生崩塌的最主要的人為因素。這是因?yàn)椋毫椎V層賦存在崩塌體的下部，在谷坡底部出露。該礦采用房柱采礦法及全面空?qǐng)霾傻V法。1979年7月采用大規(guī)模爆破房間礦柱的放頂管理方法。加速了上部山體及地表的變形過程。采空區(qū)上部地表和崩塌山體中先后出現(xiàn)地表裂縫十條。裂縫產(chǎn)生的部位，都分布在采空區(qū)與非采空區(qū)對(duì)應(yīng)的邊界部位。說明地表裂縫的形成與地下采礦有著直接的關(guān)系。后來、裂縫不斷發(fā)展，在降雨激發(fā)之下，終于形成了嚴(yán)重的崩塌災(zāi)害。

　　在發(fā)現(xiàn)山體裂縫后，該礦曾對(duì)裂縫的發(fā)展情況進(jìn)行了設(shè)點(diǎn)的簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)，雖已掌握一些實(shí)際資料，但不重視分析監(jiān)測(cè)資料，沒有密切注意裂縫的發(fā)展趨勢(shì)，因而不能正確及時(shí)預(yù)報(bào)。也是造成這次災(zāi)難性崩塌的主要教訓(xùn)之一。

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