正文 第二章山走地滑——可怕的滑坡災害(1 / 3)

認識滑坡

滑坡是指山體斜坡上的土體或岩體,受降水、河流衝刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素的影響,在重力的作用下失穩,沿著坡麵內部的一個(或多個)軟弱麵(帶)發生剪切而產生的整體或分散地順坡向下滑動的現象,俗稱“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”、“山剝皮”等。滑坡體的物質成分就是那些構成原始斜坡坡體的岩土體,而斜坡坡麵上的其他物質(如雪體、冰體、貨物、動植物體等)順坡麵下滑都不是滑坡現象,甚至坡麵上的岩塊、土塊等岩土碎屑物質零星地順坡麵下滑也不屬於滑坡現象。滑坡是發生在地殼表部的處於重力場之中的塊體運動,產生塊體滑動的力源是重力。滑坡下部的軟弱麵(帶)即滑動麵(帶)是發生滑坡時應力集中的部位,斜坡坡體在這一位置上發生著剪切作用。自然界中的許多所謂“岩崩”、“山崩”現象實質上仍是滑坡現象。但是從滑坡體解體後的各個局部塊體來看,它們在滑動背景中還同時發生了傾斜甚至翻滾,塊體之間還發生擠壓和碰撞。這樣的滑坡具備了一些崩塌現象的特征,所以又往往被統稱為“岩崩”或“山崩”。這類滑坡可以看作是滑坡與崩塌之間的過渡類型,稱為崩塌性滑坡。坡體內的軟弱麵(帶)往往有很多,有的坡體內同時發生滑動剪切的軟弱麵(帶)也不止一個。有的滑坡雖然隻有一個發生剪切作用的軟弱麵(帶),但隨著邊界條件的變化,也可能會向上或向下轉移到一個新的軟弱麵(帶)位置上繼續發生剪切滑動作用。整體性是滑坡體的重要特征,滑坡體至少在啟動時呈現整體性運動。許多滑坡體在運動過程中也都還能大體上保持自身的完整狀態,但也有些滑坡體因岩土體結構、滑動麵(帶)起伏、含水量、剪出口位置等原因而發生變形或解體,從而表現為崩塌性滑坡,或更進一步轉變為崩塌、坡麵(或溝穀)泥(石)流。通常情況下,滑坡是包含著滑動過程和滑坡堆積物的雙重概念。滑動過程帶來災害早已引起人們的重視,而滑坡堆積物是滑坡運動後的產物,它不僅是指那些直接參與了滑動過程後停積下來的物質——滑坡體本身所形成的堆積物,而且也包括由於滑坡作用的影響而間接形成的堆積物,如水下的濁流堆積物、滑坡堰塞湖中的靜水堆積物等等。

一個完整的滑坡可由以下要素組成:滑坡體——指滑坡的整個滑動部分,簡稱滑體;滑坡壁——指滑坡體後緣與不動的山體脫離開後暴露在外麵的形似壁狀的分界麵;滑動麵——指滑坡體沿下伏不動的岩、土體下滑的分界麵,簡稱滑麵;滑動帶——指平行滑動麵受揉皺及剪切的破碎地帶,簡稱滑帶;滑坡床——指滑坡體滑動時所依附的下伏不動的岩、土體,簡稱滑床;滑坡舌——指滑坡前緣形如舌狀的凸出部分,簡稱滑舌;滑坡台階(階地)——指滑坡體滑動時,由於各種岩、土體滑動速度差異,在滑坡體表麵形成台階狀的錯台;滑坡周界——指滑坡體和周圍不動的岩、土體在平麵上的分界線;滑坡窪地——指滑動時滑坡體與滑坡壁間拉開而形成的溝槽或中間低四周高的封閉窪地;滑坡鼓丘——指滑坡體前緣因受阻力而隆起的小丘;滑坡裂縫——指滑坡活動時在滑體及其邊緣所產生的一係列裂縫。位於滑坡體上(後)部多呈弧形展布者稱為拉張裂縫;位於滑體中部兩側,滑動體與不滑動體分界處者稱剪切裂縫;剪切裂縫兩側又常伴有羽毛狀排列的裂縫,稱羽狀裂縫;滑坡體前部因滑動受阻而隆起形成的張裂縫,稱鼓張裂;位於滑坡體中前部,尤其在滑舌部位呈放射狀展布者,稱扇狀裂縫。當然,上述要素隻有在發育完全的新生滑坡才同時具備,並非任一滑坡都完全具有。

什麼是滑坡侵蝕

在概括滑坡的概念時,用“整體的”滑動就不能將有時是分塊運動的滑坡包含進去;以“緩慢的”來歸結,就不能把高速的滑坡包含進去;而用“某些自然因素影響下”就不能把在人為因素影響下所產生的滑坡包含進去。對同一事物來說,對它的看法也會隨著不同的觀點角度而出現不一致的情況。比如,把滑坡說成一種常見的山地地質災害,會給社會與經濟建設帶來一定損失的斜坡變形破壞事件的是災害學家;把它認為是一種表示動力地質作用、物理地質自然現象的是地質學家;而將它稱為坡體運動現象、以水平位移動為主的變形現象、指邊坡或山坡各種破壞的統稱則是希望鐵路能安全運營的鐵道部門。侵蝕一詞已被地學界應用了很長的時間,當初,外營力的夷平地質作用就是用侵蝕來表達的。在柯茲緬柯的著作中,把土壤侵蝕引入了水土保持界,之後,各國對其的運用漸漸廣泛起來,在20世紀20年代末30年代初,我國也開始采用此概念,迄今為止,它仍然被我國使用,對其定義的概括較為一致,具有代表性的有:

土壤及其母質在水力、風力、凍融、重力等外營力作用下,被破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。在陸地表麵,水力、風、凍融和重力等外力作用下,土壤、土壤母質及其他地麵組成物質被破壞、剝蝕、轉運和沉積的全部過程。土壤及其母質和其他地麵組成物質在水力、風力、凍融及重力等外營力作用下的破壞、剝蝕、搬運和沉積過程。從這三個比較有代表性的概念中,我們可以看出,第一個定義對土壤侵蝕的定義中少了其他地麵組成物質這個作用對象,這就使之有了一定的局限性,而其他兩種定義則沒有本質的區別。地質侵蝕是指水流對坡麵、河床等的破壞作用,它的含義遠遠不及土壤侵蝕的含義廣泛。對土壤侵蝕的定義進行分析,我們知道,作用力是土壤侵蝕的必須條件,被作用對象是這個作用力的承受體,從而使之發生破壞、運移、沉積現象。為了方便,我們可以把土壤侵蝕認為是岩土體在內外營力作用下的破壞、搬運和沉積過程,這個定義相對要簡單一些。

滑坡侵蝕的含義有三個方麵:

1.滑坡既是應力的來源,又是被作用對象,在運動過程中,破壞也會作用於本身,即其本身就是一種重力侵蝕現象。2.滑坡侵蝕體是多個侵蝕體的複合體,因為有其他侵蝕體在其滑動過程中發育。比如,遠距離搬運、高速運動的滑坡侵蝕體的各部位就有差異,其前部是泥流,中部是土流、沙石流,後部則是基岩或土體。3.滑坡侵蝕既作為母質體,又作為侵蝕體,使滑坡侵蝕體在經過多次滑動後再次滑動。最後,滑坡侵蝕體就會以一種鬆散堆積體為形式“為各類侵蝕提供母質,即物質來源,如水力、重力、人力等,最終將滑坡侵蝕體轉化為土流和泥石流等。

滑坡侵蝕可以依據上述的觀點定義為:在重力作用下,坡體上部分岩土體沿著一定的破裂麵發生破壞,並向下向前滑動,在不遠處堆積的過程。這樣定義的滑坡侵蝕是一種重力侵蝕,重力侵蝕有五種類型,即滑坡侵蝕、崩塌侵蝕、滑塌侵蝕、溜坍侵蝕、泥石流侵蝕。

滑坡的分類

1.滑坡的不同分類

(1)按滑坡體物質分類此類滑坡可分為三種類型,即土質滑坡、半岩質滑坡和岩質滑坡。此外,按照物質的類型和性質,還可以對其進行更為細致的分類,這裏,我們就不一一例舉了。(2)按滑坡誘發因素分類20世紀70年代以來,根據誘發滑坡的主要因素,人們將其劃分為多種類型,如:地震滑坡、暴雨滑坡、衝刷滑坡、融凍滑坡、侵蝕滑坡、滲漏滑坡、加載滑坡、人為(工程)滑坡和液化(浮湧)滑坡等。(3)按滑坡發生時代分類此類分類方式比較特殊,可將滑坡分為三種類型,即新滑坡、老滑坡、古滑坡。它是以河流侵蝕期作為劃分滑坡發生時代的依據。(4)按滑坡體規模大小分類以滑體體積反映滑坡規模大小為主要指標,將其分為:微型滑坡:此類滑坡的規模最小,體積在1萬立方米以下;小型滑坡:此類滑坡的體積在1~10萬立方米之間;中型滑坡:此類滑坡的體積在10~100萬立方米之間;大型滑坡:此類滑坡的體積在100~1000萬立方米之間;特大型滑坡:此類滑坡的體積在1000~1億立方米之間;巨型滑坡:此類滑坡的規模最大,體積在1億立方米之上。(5)按滑坡的運動速度分類根據滑坡在滑動過程中的速度,將其分為:蠕動型滑坡:此類滑坡的滑速最慢,在0.1米/秒以下;慢速滑坡:此類滑坡的滑速在0.1~1.0米/秒之間;中速滑坡:此類滑坡的滑速在1.0~5.0米/秒之間;高速滑坡:此類滑坡的滑速在5.0~20米/秒之間;劇衝型滑坡:此類滑坡的滑速最快,在20米/秒以上。(6)按滑坡受力狀態分類此類滑坡與力有關,所以,可以根據受力情況將滑坡劃分為:牽引式滑坡:此類滑坡首先發生滑動的部位是滑坡體前部,由於失去支撐,後部坡體隨即也會發生滑動情況,滑坡範圍的擴展狀況是由前向後的。推動式滑坡:此類滑坡與牽引式滑坡不同,首先發生滑動的部位是滑坡後部,然後,由於推擠作用,前部坡體隨即也會發生滑動情況,滑坡範圍的擴展狀況是由後向前的。混合式滑坡:結合以上兩種滑坡的特性,在前後共同作用力下發生的滑坡。滑坡體的力學特征和發展趨勢的判斷受益於這種分類方案,它是一種常用的分類方法,能夠合理地布置有效滑坡治理工程。(7)按滑動麵埋藏深度分類為了滿足工程上的需要,可以按照滑移麵的埋藏深度將其分為:表層滑坡:此類滑坡極易施工,其滑麵埋深在3米以下;淺層滑坡:此類滑坡容易施工,其滑麵埋深在3~10米之間;中層滑坡:此類滑坡可以施工,其滑麵埋深在10~30米之間;深層滑坡:此類滑坡施工有困難,其滑麵埋深在30~50米之間;超深層滑坡:此類滑坡很難施工,其滑麵埋深50米。(8)按易滑岩組分類可以根據易滑岩組種類將滑坡分為10種類型,即融凍滑坡、偶滑地層滑坡、黏土滑坡、紅色地層滑坡、煤係地層滑坡、玄武岩地層滑坡、半成岩地層滑坡、千枚岩地層滑坡、砂板岩地層滑坡、黃土滑坡與紅色黏土(岩)滑坡。此處,我們隻把紅色地層滑坡和煤係地層滑坡作為重點介紹。紅色地層滑坡:紅層是一套中生代紅色、紫紅色砂頁泥岩互層地層的簡稱,它分布於中國西南地區。受其中遇水後易泥化、軟化的頁岩和泥岩的影響,如果出現岩層與坡向相同的傾向情況,那麼,順層滑坡和地層的鬆散堆積物沿岩層風化麵,就很容易發生基岩麵滑動的情況,而由紅層所形成的滑坡堆積物則更容易發生再次滑動的情況。地表水下滲的通道往往就是紅層中的陡傾角裂隙,當出現暴雨時,坡體極易突然滑動,因為暴雨會形成極大的孔隙水壓力。不過坡體很快就會恢複穩定狀態,因為孔隙水壓力會隨著坡體的滑動大幅度降低或立即消失掉。

1982年、1989年和2002年,重慶市境內和四川東部因為暴雨,致使孔隙水壓力突然增大而引發了滑坡,其中有85%以上就是在紅層中發生的。雞扒子滑坡就是最為典型的一個實例,它是在侏羅係地層中發生的老滑坡的局部複活現象。盡管該滑坡在多年之內都是穩定的,但是,1982年7月18日14時,連續的暴雨使得它再次快速滑動起來,在幾個小時之內,就滑移了100~300米,其滑坡體有1200米長,300~850米寬,體積估計有1300萬立方米,最後,滑坡前部進入了長江。連續的暴雨和暴雨過程中因小滑坡引起的側方石板溝堵塞,使得坡體完全承載了上遊的彙水,從而使空隙水壓力不斷增大,引發其複活。紅層滑坡的規模有小有大,其中,小的滑坡體積僅僅數千立方米,而大的滑坡體積可達數千萬立方米,有著相當大的差距。此外,其滑動速度也有著較大的差異,這受孔隙水的壓力或滑動麵傾斜度的限製,如果滑動極為快速,那就說明孔隙水壓力很大或滑動麵較陡。煤係地層滑坡:一些灰色砂頁泥岩地層中含有的煤層常被稱為煤係地層,它分布在中國西部地區。上覆地層沿煤層或其頂、底板黏土岩層滑動的現象就常常發生在煤係地層中。此類滑坡往往有著很大的規模,在貴州西北部煤田區和川南煤田區,就有一些是巨型滑坡。此外,還有次一級滑坡經常發生在這些巨型滑坡之上。較易發生滑動的還有煤係地層所形成的鬆散堆積物。這裏有一個煤係地層滑坡的典型實例,即貴州大方縣城裏的古滑坡。該滑坡體有著極大的規模,其長為2300米,平均寬為1600米,體積約4.4億立方米。滑坡體有著明顯的分級,能清楚地辨別滑坡平台、階坎,出水點廣泛分布在沿各級滑坡間的階坎處。隨著城鎮人口的不斷增加,生活與生產中的大量廢水隨著坡體漫流而下,又沒有對原有的排水係統進行修補,因此,導致幾處表層滑坡得以複活,造成損失與災害。四川古藺縣複陶-柏陽壩古滑坡,可以說是中國滑坡之最,滑體的平均厚度為250米,最厚處達到300米,表麵積為10平方千米,體積竟達25億~30億立方米。因為滑動,其上部的煤層已經隨著坡體而流失,盡管如此,滑坡體之下仍有厚75米的煤層,這是一筆巨大的財富。能直接影響坡體穩定性並誘發大型滑坡,且能導致古滑坡複活的積極因素是地下采空。人為因素在煤係地層滑坡的發生發展過程中起著相當明顯的誘發作用。

滑坡的形成

1.滑坡變形與作用力的關係

滑坡之所以能發展並形成最終破壞,總是和一定的內外營力對斜坡的改造作用相聯係的,這些作用對滑坡穩定性造成的影響有的是可逆轉的,有的是不可逆轉的。它們主要通過以下幾方麵來改變滑坡的穩定性:

(1)改變斜坡的外形,實際上是改變了坡體的臨空狀況及應力場。屬於這方麵的作用包括流水、海、湖(包括人工湖泊)的蝕淤,泥石流的侵蝕刨蝕和堆填以及人工開挖、堆放等。(2)改變坡體岩體的結構特征和力學性質,即降低斜坡的抗變形、抗破壞能力。屬於這方麵的作用包括風化作用、凍融作用和地下水的作用等不可逆因素以及水的浸濕軟化作用等可逆因素。(3)改變坡體、岩體的應力狀況。屬於這方麵的作用包括地下水動水壓力和空(孔)隙水壓力的作用、區域構造應力場的變化、地震力、人工爆破震動力以及開挖坡體、工程荷載等。這些動力如果已使斜坡造成變形或破壞,其影響為不可逆的,否則為可逆的。

在影響某一滑坡穩定性的諸多因素中,往往可以確定起關鍵性作用的主導因素,這些因素是在斜坡演變曆史中不斷降低斜坡穩定性的動力因素。某些可逆因素,如降水、洪水、地震及氣溫的變化等,可以使已接近失穩狀態的斜坡突然破壞,稱為觸發或誘發因素。各種動力因素對滑坡的作用又往往集中在坡體的某些部位、某些麵或某些帶中。坡體中的這些活躍麵(帶)與斜坡中的軟弱結構麵(帶)和應力集中帶一樣,對坡體的演變起著極為重要的作用,一些原來並非最薄弱的部位,由於它是某種動力作用的長期活躍帶,隨著作用的進展,它甚至可成為斜坡演變的控製帶,則該動力因素為導致坡體穩定性不斷下降的主導因素。

2.滑坡主導因素

(1)岩土地質類型

結構鬆散,抗剪強度和抗風化能力低,在水作用下易發生變化的鬆散覆蓋層、黃土、黏土、頁岩、泥岩、煤係地層、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等是產生滑坡的內在物質基礎。岩土力學強度較弱與較堅硬岩層互層結構的碎屑岩組亦利於滑坡的形成。

(2)地質構造及岩土結構

岩層中的各種節理、裂隙、層理麵、岩性界麵、斷裂發育的斜坡,平行和垂直的陡傾構造麵及順坡緩傾的結構麵是產生滑坡的內在地質環境條件。