滑坡治理稳定后其滑移面(带)演化规律探讨

1、滑坡治理稳定后其滑移面(带演化规律探讨 1魏作安 1,3,万玲 1,3,沈楼燕 2,赵洪宝 31. 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆(4000442. 南昌有色冶金设计研究院,南昌 (3300023.重庆大学资源及环境科学学院,重庆 (400044摘 要:滑坡灾害已成为制约我国经济及社会可持续发展的一个重大问题。滑移面(带是 滑坡的重要组成部分,系统地掌握滑移面(带的演化信息是滑坡治理成败的关键。滑坡治 理稳定前,其滑移面(带如何产生、发展等已被广泛深入研究,也取得了可喜的成果;那 么治理稳定后,其滑移面(带如何演化,破裂面能否愈合,愈合程度如何,采用什么指标 来定

2、量评价等规律, 亦是进行滑坡研究与防治所应该掌握的信息。 为此, 本文就上述问题的 研究意义、研究内容和方法等进行了探讨。关键词:滑坡,滑移面,愈合度,岩土力学,地质灾害1. 前言滑坡灾害已成为制约我国经济及社会可持续发展的一个重大问题。 据初步统计, 每年由 地质灾害所造成的经济损失平均在 200亿500亿元 (人民币 之间, 死亡数百人 1(图 1 。 在所有地质灾害中,滑坡灾害发生次数最多、造成的损失最为严重。 2004年,全国所发生 中等规模以上地质灾害 875起,其中滑坡占了 572起,崩塌 181起,泥石流 77起,地面塌 陷 25起,地裂缝 13起 1(图 2 。 2005年 1

3、月6月,发生地质灾害 7151起中,滑坡占了 6278起,崩塌 732起,泥石流 63起,地面塌陷 62起,地裂缝 10处,地面沉降 6处 1(图 3 。为此,国家不仅制定了专门的地质灾害防治法律法规,而且为地质灾害产生机理和防 治技术的研究以及实际工程治理投入了巨资,以达到建设一个平安和谐社会的目的。滑移面(带是滑坡的重要组成部分,系统地掌握滑移面(带的演化规律是滑坡治理 成败的关键。滑坡治理稳定前,其滑移面(带如何产生、发展等已进行了广泛研究,也取 得了可喜的成就;而滑坡治理稳定后,其滑移面(带演化规律如何 , 破裂的滑移面能否愈 合等等,目前鲜有人涉及。为此,本文就滑坡治理后其滑移面(带

4、演化规律如何,愈合程 度等问题进行探讨,将为深入研究滑坡、更有效地防治地质灾害的发生提供借鉴。1本课题得到西部资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室访问学者基金, 中国博士后科学基金 (NO. 2005037443和江西省自然科学基金(NO. 0650081的资助。人数 1998199920002001200220032004年份图 1 1998-2004年全国突发性地质灾害造成人员死亡情况 Figure 1 Nationwide death number for geologic hazard from 1998 to 2004 图 2 2004年不同地质灾害类型发生情况Figure 2

5、 Different geologic hazard types in 2004 图 3 2005年上半年不同地质灾害类型发生情况Figure 3 Different geologic hazard types in first half year in 20052. 问题的提出滑坡是在一定的地形地质条件下,由于自然或人为因素影响,破坏了岩(土体的力学 平衡,使坡上不稳的岩(土体在重力作用下,沿着一定的软弱面(带作整体、缓慢、间 歇性的向下滑动的不良地质现象 2。当滑体下滑时,在滑体与滑床之间产生的剪切破裂面, 称为滑移面。滑移面以上、因受揉皱而形成的一定厚度的扰动带称为滑移带。实际应用中,

6、往往把滑移面和滑移带结合在一起,简称滑移面或滑移带。国内外许多学者通过研究滑移面(带的产生与发展过程,包括裂纹如何扩展、贯通, 滑移面(带的强度如何弱化以及影响因素,滑体如何在滑移面(带上滑动等来探讨有关 滑坡产生的机理以及提出滑坡的治理方法和措施 3-19。我国在滑坡灾害及其防治研究方面, 从滑坡形成的条件、 影响因素到滑坡的分类和分布 规律、 滑坡灾害的防治技术措施以及预测预报等基本处于世界领先水平, 已成功地治理了数 以千计的滑坡, 取得了可喜成绩 20-25。 2004年成功预报地质灾害 984起, 其中较大规模 213起,安全转移 47614人 26。 2005年地质灾害监测预警成效

7、显著,成功避让地质灾害 500起, 安全转移 11376人,避免财产损失 3.41亿元 27。根据极限平衡原理和力学分析, 滑体在重力作用下, 将产生平行于滑移面的下滑力和与 之相反的抗滑力(滑移面上的摩擦力和粘结力 。工程治理的作用机理就是通过实施工程措 施,来改变滑体的受力状态,使其由非稳态过渡到稳定(或超稳定状态。那么随着这种受 力状态的改变,即滑坡经过治理稳定后,已开裂而未贯通的滑移面(带的演化规律如何? 这些破裂面是否会愈合复原?贯通了的滑移面 (带 是否会因滑体的挤压、 镶嵌使滑移面 (带 愈合?愈合程度如何?滑移面 (带 土的力学特性是否会因滑体的稳定而得以改变, 其强度 等指标

8、能否有相应的提高?比残余强度提高多少?等等, 都值得研究。 因为滑坡治理的根本 目的就是使滑体保持长久稳定,消除灾害的发生。3. 研究意义我国是一个滑坡灾害多发国家, 尤其是西部地区。 随着我国国民经济的快速发展, 大量 水电等工程建设不可避免地会导致或加重滑坡灾害, 比如, 三峡工程的建设加重了库区的滑 坡灾害; 库区内的移民建设也是如此, 比较典型的有, 巫山新建县城基本坐落在古滑坡体上, 一些城市道路、 房屋受到不同程度的破坏等。 为此, 我国每年要投入大量资金用于滑坡灾害 防治,仅三峡库区滑坡治理的资金就高达 100亿元。目前针对具体滑坡进行治理的基本程序为:先进行工程地质勘察, 找出

9、滑移面的位置和 相关参数, 然后进行稳定分析与设计, 最后进行工程施工。 施工完成后将施工期间进行的滑 坡监测工作继续延长两到三年, 如果滑体不发生位移, 就说明这个滑坡治理成功。 众所周知, 滑坡治理工程,像抗滑桩、挡土墙等都是有工程使用寿命的, 50年或 70年不等。如果滑坡经 过工程治理稳定后(了 ,但滑移面(带没有改观,那么治理工程达到(到了使用寿命 失效后,则与滑体一起滑下,产生更大的灾难。事实亦是如此,在实际滑坡治理中,有些滑 坡经过多次治理但仍未治理成功(治住 ,有些滑坡通过工程治理稳定十几年后又复活,都 给社会带来极大的危害。全面准确地掌握滑移面 (带 的信息是滑坡治理成败的关

10、键。 滑坡研究的重点一直放在 治理前滑移面(带的产生和形成等规律,对治理后的滑移面的演化规律很少有人涉及,研 究成果也基本空白。 然而, 对治理后的滑移面 (带 的变化状况进行研究, 像愈合 (程 度、强度变化等, 同样重要。 如果把滑坡比喻成一个腿骨折的病人, 对滑坡治理就像医生给病人 看病一样,医生会给病人在腿骨折处打石膏,上夹板,甚至是钢板或钢钉,目的是使骨折处 痊愈。 采取这些措施后病人看上去应该没有问题了, 时间长的还可以行走, 但如果骨折处没 有愈合或愈合不好, 那么最后会给病人的正常行走造成更大地影响。 所以, 对治理后的滑坡 的滑移面 (带 的演化规律进行研究亦非常重要, 它不

11、仅可以检验治理措施的长效性和治本 效果, 而且对滑坡防治技术的选择和开发具有理论指导意义, 从而对滑坡评价与防治有一个 全新的认知。 如前所述, 目前是通过位移监测来判定滑坡的稳定状态, 如果通过研究滑移面 (带的愈合(程度来判断滑坡的稳定状态,这种判断会更科学、更可靠。4. 滑移面(带演化规律研究内容、方法与展望4.1研究内容滑移面(带是滑坡主要组成部分,它具有多样性、复杂性和多变性的特点。就滑移面 的几何形态而言, 可分为:折线型、 直线型、 弧型、 圆弧型以及组合型等。 组成滑移面 (带 岩土也很复杂。同时滑移面(带的几何形态、岩土体的物理力学性质等会随着滑体状态的 变化而变化。所以,对

12、整治稳定后的滑坡的滑移面(带演化规律的研究,应该是以滑移面 (带为研究对象,从几何形态、岩土物理力学特性等方面进行研究,全面系统地研究它们 的演化与变化规律。主要研究内容包括:(1基于时间序列的滑移面(带的几何形态的变化与演化特征与规律;(2基于时间序列的滑移面(带岩土材料的工程力学特性变化与演化规律,包括材 料的抗剪强度、渗透性和压缩性等;并与滑坡整治前的特性进行对比分析;4.2研究方法滑坡防治问题是一个复杂系统工程。 由于研究对象的复杂性, 研究工作中应广泛吸收工 程地质学、现代数学力学的新理论新方法。对于整治稳定后的滑坡的滑移面(带演化规律 的研究, 拟采取:现场测试与室内试验为主、 理

13、论分析和工程实践相结合的综合性研究方法。 (1以典型滑坡为对象进行现场实测研究。选择已整治且已稳定的、滑移面(带曾 经非常清晰的几个典型的滑坡为对象, 对滑移面 (带 的变化与演化进行长期的现场观测与 测试,同时现场取样进行室内测试,研究滑移面(带的几何形态和力学特性的演化。 (2利用大型滑坡物理模型试验进行研究。在模拟滑坡及其整治的基础上,除了在治 理工程的模型中安装光纤传感器、微型压力盒、位移计等测试器件外,在滑移面(带处安 装一些高精尖测试仪器,用以测试滑移面(带处的受力大小、土体的位移与变形、挤压密 实度和渗透性以及细观上的物理愈合程度等。4.3展望通过对整治后的滑坡滑移面(带演化规律

14、的研究,揭示滑移面(带的产生、发展以 及(可能消亡的整个变化过程,全面、完整、系统地掌握滑坡滑移面(带演化规律,为 开发新的滑坡防治技术提供理论依据与技术支撑。具体目标为:(1基于滑移面(带的挤压、镶嵌等几何形态、岩土材料物理力学性质变化等规律 基础上,建立一套判断滑移面(带愈合度的量化模型;(2对不同治理技术措施下、治理成功后的滑体的稳定性有较全面真实的了解。(3基于愈合度的准则,对现有防治技术进行分类,集成一套有助于改善或提高滑移面(带愈合度、既治标又治本的滑坡治理原则、方法和技术措施。5. 结语以整治后滑坡的滑移面(带为对象,研究滑移面(带的演化规律,属于滑坡灾害防 治理论与实际研究领域

15、中的一个新课题, 当前鲜有人涉及。 预期通过这项课题研究所获得的 成果,必将会给滑坡灾害防治理论和工程应用方面带来较为重大突破。掌握治理后的滑移面 (带 演化规律, 不仅可以检验治理技术措施的长效性和治本效果, 而且对滑坡防治技术的选择和开发具有理论指导意义, 使滑坡防治既治标更治本, 从另一个 角度来认知滑坡的评价与防治。参考文献1中国地质环境监测信息网, www. cigem. gov. cn2铁道部科学研究院西北研究所 . 滑坡防治 M .北京:人民铁道出版社, 1977。3陈祖煜, 汪小刚, 杨健等 . 岩质边坡稳定分析 -原理 、 方法 程序 M. 北京:中国水利水电出版社, 200

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23、. The Key Laboratory of the Exploitation of Southwest Resources & the Environmental Hazards Control Engineering, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing, China (400044 2. Nanchang Design and Research Institute of Non-ferrous Metal, Nanchang, China (330002 3. College of Resource and Environmental Sciences, Chongqing University, Chongqing, China (400044 Abstract Landslide has been one of important problems which will restrict the development of economy and society. The slip surface is one of major part