滑坡的形成机理及防治论文

滑坡的形成机理及防治论文（共9篇）

滑坡的形成机理及防治论文 篇1

1 概况

灵宝市地处河南省西部, 南部为之秦岭余脉小秦岭石质山地, 有古老的变质岩及火成岩组成, 地形险峻陡峭;北部为燕山运动所形成断陷盆地。以小秦岭山前纬向大断裂向北, 地形依次为山前洪积扇、黄土台塬、黄河阶地及河谷侵蚀堆积地形。区内地势的总特点是具南高北低, 由南向北呈阶梯状下跌, 自南部小秦岭老鸭岔脑2413.8m向北降至308m, 相对高差2015.8m, 自然比降34.4‰。

灵宝市属于暖温带半干旱大陆性季风型半干旱气候, 四季分明。降雨量、蒸发量、气温等气象要素年际、年内变化明显。多年平均气温13.8℃, 多年平均降水量609.7 mm, 年际最大降水量988.2mm (1964年) , 最小318.7mm (1997年) , 最大24小时降雨量217mm (2013年7月31日) ;年内降水多集中在6~9月, 占全年降水量的61.1%, 也是崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害高发期。

峪洼滑坡位于灵宝市苏村乡原坡村峪洼组。东经110°54′57.2″, 北纬34°26′59.5″。为大型土质滑坡。地势北东高南西低, 东高西低, 总体为一斜坡地形, 坡向南西, 坡度20~40°不等, 滑坡后缘人工削坡建窑, 局部陡峭, 近直立, 坡度60~85°。

2 峪洼滑坡的基本特征

2.1 滑坡周界与滑体特征

滑坡平面形态总体为“梯形”。后缘可看到明显的陡壁, 高约15m。滑体剖面近似为凹形, 坡向280°, 整体坡度约为35°。滑体宽510m, 长260m, 厚度约为15m, 体积198.9×104m3。滑体地表较平缓, 有多级小陡坎, 坎高1~3m。前缘有一北东向浅蚀沟, 南东向沟壁土层常呈潮湿状, 沟中有水流渗出。滑体中部地表低凹处可见季节性渗水带, 干旱季节无水流, 滑坡后部一水井水位随季节变化。滑坡顶部标高794m, 坡角标高680m。相对高差114m。

2.2 滑坡物质结构特征

滑坡物质由黄土夹古土壤组成, 土质不均, 含零星钙核, 具针虫孔、大孔隙。原土成分结构无明显变化, 结构疏松。雨水季节在暴雨的情况下极易沿软弱带滑动。据地表调查, 滑体下伏为中厚层状粘土岩 (下第三系) , 呈灰绿色。粘土岩层面沿坡向倾斜, 斜坡类型为顺向坡。

2.3 滑坡变形特征

峪洼滑坡于1954年雨季首次大规模滑动, 1964年再度复活, 现今仍有明显变形。据野外调查, 老裂缝 (1953年发生) 南北向延伸, 规模较大, 长约375m, 地面裂缝宽10cm, 裂缝填埋后, 其上部新建房屋部分墙体仍出现0.2~0.5cm宽的裂缝;近年来, 滑坡蠕动变形趋势明显, 时有地裂缝发生, 在地裂缝穿过地段, 部分房屋有不同程度的变形, 墙体开裂0.3~2cm。

滑坡体内地下水位受季节变化升降明显。滑体后部民井深3.0m, 水位埋深1.2m, 受气候影响, 水位有明显升降。地表潮湿区出水点旱季干枯。在水位附近及以下土体呈软塑、流塑状。土质松软, 强度降低, 是坡体中的较软弱部位。滑坡后缘多有削坡建窑, 后壁陡峭, 近直立, 坡度65~85°, 原始斜坡后壁陡峻, 也是坡体失稳的主要因素。

3 峪洼滑坡的失稳机理

峪洼滑坡是一处土质新滑坡。黄土垂直节理发育, 并不断扩张为拉张裂缝, 在雨水入渗侵蚀作用下, 裂缝逐渐加深至粘土岩。土体受雨水入渗浸泡, 其重度加大, 粘土岩接触面受水软化, 强度降低, 因此斜坡土体沿软弱面向坡下滑动, 形成滑坡。目前滑坡失稳的可能性依然存在。

滑体后缘斜坡陡峭, 土体横向和垂直节理发育, 具大孔隙, 结构疏松。植被稀疏, 沿陡壁形成危岩危坡。滑体表部地势较缓, 雨水排泄不畅。坡体前缘浅蚀沟谷为滑坡堆积提供了空间条件。雨水、地表水沿黄土空隙下渗, 汇聚于粘土岩表面, 在黄土层内形成一定厚度的饱水层, 同时, 基岩层面强度降低。在雨季或暴雨季节, 滑体沿基岩层面或其以上软弱带失稳的可能性极大。

4 稳定性分析

峪洼滑坡的稳定性较差。滑体后缘土体空隙发育, 存在拉张裂缝, 土体破碎, 有危坡危岩。滑体中部土体不断出现裂缝, 究其原因, 主要是在基岩面上长期存在一定厚度的软湿土层。在暴雨情况下, 雨水入渗, 软湿土层极易被饱和, 形成软弱带;黄土与粘土岩接触面受水浸润, 抗剪强度降低。因此, 滑坡在强降雨作用下, 滑体沿软弱带或粘土岩接触面复活的可能性较大 (图1) 。

5 峪洼滑坡防治措施

峪洼滑坡地质灾害防治坚持“以人为本”的原则, 采取“预防为主避让与治理相结合”的方针, 变消极被动的应急避灾为积极主动的减灾防灾, 使地质灾害防与治协调统一。考虑到峪洼滑坡区地形地貌、地层岩性、水文地质条件, 可采取场地排水、工程加固等措施。

5.1 场地排水

水是影响边坡变形和稳定性的重要因素, 孔隙水压力是影响边坡滑动面上土体抗剪强度的重要因素。在雨季, 随着大气降水的急剧增加, 地表水下渗进入滑坡体, 增加了水压力及坡体重度, 减小的软弱面的抗剪强度, 使边坡稳定系数直线下降。这也是雨季滑坡多发的根本原因所在。所以对于边坡的防护治理, 最大的问题是解决水的问题。 (1) 首先是拦截和旁引滑坡范围外的地表水, 包括泉水和雨水, 在滑坡变形破坏区外设置环形排水渠和截水沟。 (2) 对滑坡破坏区内裂缝进行填埋, 整平地表, 夯实松动地面, 设置防渗层, 修建排水系统, 使地表水尽快排出滑坡体, 减少地表水下渗。 (3) 由地表井及季节性出水点可知, 滑坡区存在一定强度的地下水径流带, 主要集中在水井附近, 可用明渠或盲沟将地下水输入滑坡区以外的集水构筑物。这样不仅缩小了滑坡软弱层的范围, 而且亦能控制滑坡发生的几率, 同时也不会给该村居民用水造成大的影响。

5.2 工程加固

滑坡的加固治理措施主要有挡墙、抗滑桩、锚杆 (索) 、减载反压等。通过一定的工程加固措施, 能够改善滑坡岩土体的力学强度, 提高其抗滑能力。一般滑坡后缘采用减载, 中部采取抗滑桩, 前缘采取挡墙。

挡墙一般设置在滑坡的前缘, 单独使用挡墙只适合于中小型滑坡。挡墙的优点是结构比较简单, 可就地取材, 能够较快地起到稳定滑坡的作用。在修筑挡墙时, 要注意排水, 挡墙的基础要砌置于最低滑动面以下。

抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱, 用以支挡滑体的下滑力, 起到稳定滑坡的作用, 适用于浅层和中厚层的滑坡。抗滑桩一般设置在滑坡的前缘附近, 应将桩身全长的1/3~1/4埋置于滑动面以下完整岩土体中, 并灌浆使桩和周围岩土体构成整体。抗滑桩能承受较大的土压力, 所以成排的抗滑桩可用来治理巨型滑坡体。因其经济性和抗滑效果兼具, 是一种滑坡治理的主要措施。锚杆 (索) 是一种有效的防治滑坡的方法, 最大的特点是尽可能少的扰动被锚固的岩土体。锚杆 (索) 的方向和设置深度应根据滑坡的结构特点而定, 利用锚杆或锚索上所施加的预应力, 以提高滑动面的正应力, 进而提高滑面上的抗滑力, 有事可用锚杆挡墙代替混凝土挡墙。减载反压法的目的在于降低坡体的下滑力, 将坡体后缘的岩土削去一部分, 与反压措施结合起来, 将减削下的土石对于边坡或滑坡前缘阻滑部位, 使之既能起到降低下滑力, 又能增加抗滑力的良好效果。

6 结论

峪洼滑坡位于灵宝市苏村乡原坡村峪洼组, 其类型为土质滑坡, 规模级别为大型。目前该滑坡处于不稳定状态, 若与强降雨或地震等诱发因素, 极可能发生失稳而形成新的滑坡, 滑坡范围也会进一步扩大, 威胁到滑坡体下方178人及大量房屋, 建议加强监测, 对已形成的裂缝进行回填夯实, 修建截排水工程加强对雨水的排泄, 降低发生新的滑动的可能性。

摘要：论述了灵宝峪洼滑坡形成的地质环境背景, 分析了峪洼滑坡变形特征和失稳机理, 并对其稳定性进行了分析, 提出峪洼滑坡的防治措施。

关键词：峪洼滑坡,滑体特征,失稳机理,防治措施

参考文献

[1]河南省地质环境监测院、河南省郑州地质工程勘察院.河南省三门峡市灵宝市地质灾害详细调查报告[R].郑州:2013.

[2]陈建兰.冻融期滑坡形成机理与滑移特征[J].甘肃科学学报, 2009 (01) .

[3]沈松林.义乌市中宝公司滑坡形成机理及治理方案[J].西部探矿工程, 2003 (12) .

滑坡的形成机理及防治论文 篇2

闽南山地滑坡成因和形成机理探讨

通过对福建省闽南地区地质灾害调查与区划中的`典型地质灾害点-滑坡的特性、成因和形成机理进行分析总结,同时进一步证明了对典型地质灾害点调查、治理的重要性.

作 者：许碧铨 XU Bi-quan 作者单位：福建省地质工程勘察院,福建,福州,350002刊 名：山东交通科技英文刊名：SHANDONG JIAOTONG KEJI年，卷(期)：2009“”(4)分类号：P642.22关键词：滑坡 成因 机理 探讨

滑坡的形成机理及防治论文 篇3

关键词：黄土滑坡 形成机理 防治措施

地质灾害是指地球岩石圈地壳表层,在大气圈、水圈和生物圈相互作用和影响下, 地质环境或地质体,由于自然地质作用或人为地质作用,给人类生命、物质财富造成损失或使生态环境遭受破坏的灾害事件[1]。黄土滑坡作为黄土地区发育的一种斜坡表生地质灾害,以其对人类的危害性、灾害过程的复杂性和对其研究的迫切性,严重制约着地区经济、社会的发展。

1、灾变机理分析

现场调查发现,绝大多数黄土滑坡之间存在相互制约或叠加的链状关系,其发育、分布在时空上环环相扣、彼此影响;同时与人类工程活动有着明显的成生关系,表现为灾害的分布范围与工程分布范围、发生时间与工程活动时间存在比较明显的一致性。这两种关系相互作用,共同决定着黄土滑坡的类型、规模、分布和发展趋势。

黄土滑坡具有特有形成条件、产生原因、变形破坏机制、几何边界条件、起动—运动—停止阶段,其形成是在重力作用下,经历了前部长期变形破坏引发后部滑坡叠加的地质过程。概括起来,可以分为以下几个过程。

1.1蠕动—拉裂阶段

滑坡区地层上部多为Q2黄土,下部为T3(三叠系)砂泥岩互层,岩层倾向与坡向基本一致。大气降水沿黄土垂直节理入渗,在泥岩顶部形成饱和带,斜坡在入渗条件下由不饱和状态转化为饱和状态,在地下水及外动力作用下滑面逐渐形成, 降低了黄土的抗剪强度S值,导致坡体在自重作用下开始向临空方向蠕动。随着斜坡土体强度的逐渐减弱,最终因抗剪强度小于剪切应力而发生变形,其后缘处于拉应力状态。当拉应力超过后缘坡体的抗拉强度时, 便产生拉裂, 坡面表现为断续的拉张裂缝, 为地表水的进一步渗入提供了条件, 导致蠕动变形加剧,拉裂向下逐渐加深。随着坡体的进一步蠕动,坡面上的拉张裂缝不断扩展、加长,坡体两侧也相继出现剪切裂缝, 滑体的雏形基本形成。

1.2滑动—破坏阶段

饱和土层在外动力作用之前, 土骨架未产生滑移, 外部重力全部由土骨架来承当。拉裂逐渐加深, 待坡体的软弱带全面贯通后, 坡体后缘段便以一定推力推动主滑段。当此推力加上主滑段自重分力的复合作用使主滑带面上的剪切力大于其自身的抗剪力时,坡体便开始整体向下蠕动,前一级牵引着后一级,同时后一级滑体楔形体也推挤前一级滑体。受剪应力作用的土颗粒就会产生相应滑移,改变排列状态,产生孔隙水压力,导致有效应力降低,产生轻微液化,加速了滑坡体变形的发展,产生滑动—破坏。

1.3逆掩—压密阶段

在滑体滑移的过程中, 前缘坡体选择最能消除剪应力的面, 以最易散能的方式不断挤出。由于前缘地形平缓, 不具有明显的临空高度, 所以大多数坡体选择坡内缓倾的面,以逆掩形式,沿最小阻力的地带挤出,表现为地面隆胀、路面缩窄等破坏形式。其中, 以黄土滑坡最为典型, 其表部及前舌被黄土覆盖, 前舌一带出现地面鼓胀隆起变形,楼房及马路被堆挤破坏, 古河道推移改道, 由昔日的大河曲变成现在的小河曲。

经历上述3个过程后, 坡体在滑动面摩擦阻力的作用下逐渐趋于稳定。滑动面附近的土体由于压密,固结程度提高,整个滑坡的稳定性也有所提高。

2、防治对策

黄土滑坡的防治工作事关人民群众的生命财产安全、社会稳定发展的大事,必须遵循“预防为主,及时治理”的原则[2],建立一整套科学合理的防治方案。

2.1建立完整的预防灾管理体系

黄土滑坡数量多、危害大、威胁面积广。管理体系的建立,能为有效的减轻滑坡造成的损失提供重要的保证。建立县、乡、村三级管理体系和监测网络体系,层层落实责任,确保地质灾害的监测工作实现信息化、科学化、规范化。搞好矿区内现有滑坡及萌生滑坡区的动态监测工作,完善监测制度,切实做好滑坡的预测预报工作,尽量减少滑坡带来的损失。合理规划人类工程活动:科学地规划工程项目、合理利用土地资源、禁止乱挖乱切,是减少滑坡的有效途径。

2.2采取及时有效的工程防治措施

对现有的黄土滑坡隐患点,要及时采取积极的工程防治措施,主要包括:

(1)抗滑工程。主要有挡墙、抗滑桩、锚杆和支撑工程等。

(2)表里排水。表里排水包括排除地表水和地下水。要拦截流入斜坡变形破坏区的地表水流,在变形破坏区外设置环形截水沟和排水渠,将水引走。

(3)削坡卸荷。将较陡的边坡减缓或将滑坡体后缘的岩土体削去一部分,以降低滑坡体的下滑力。

(4)防冲护坡。黄土层的抗冲蚀性较差,地表径流会造成河床的急剧下切, 为滑坡的形成提供失稳条件。需要修筑导流堤并植树种草,有效保护生态环境和地貌环境,进而提高斜坡的稳定性。

3、结语

黄土滑坡的灾变过程,是一个极其复杂的动态力学过程,本文仅简略探讨了黄土滑坡的灾变机理及其防治策略,如何切实做好广大黄土滑坡的机理研究和防治工作,还有大量的工作需要开展。

参考文献:

[1]胡海涛, 周平根.论地质灾害与防治[J].西部探矿工程, 1997,9(1): 1- 5.

滑坡的形成机理及防治论文 篇4

1 公路路边滑坡的形成机理

1.1 地形地质面貌本身存在的缺陷

就地质面貌本身而言。无论工程地质或者水文地质, 还是另外其他的地质地貌, 自身都存在着各方面的缺陷和不足, 在一定程度上都不利于水泥混凝土和路面的组合。甚至存在某些坡体呈多级台阶状、坡体较高且陡峭、风化程度大等诸多因素。虽然地形的选择至关重要, 然而却不能够排除某些道路的建设必须克服地形的劣势, 这也就是人们常说的“明知山有虎, 偏往虎山行”。因此, 在这些地形地质的地貌处理上, 不仅仅在路面施工上存在较大难度且有很多的束缚, 还不利于公路的保存及长久运行, 这就要求建设者可以合理措施及安排。

1.2 人类肆意破坏生态平衡, 导致坡滑现象的屡次发生

不仅仅是局限于地质地貌的本身缺陷, 随着社会的进步与时代的快速发展, 人们在道路边的肆意乱挖也是现在导致公路坡滑不容忽视的原因之一, 各地的多次事故新闻报道之中, 也越来越成为不可低估的致灾因子。贪图眼前浅短之利, 在公路边放肆采矿、种植农作物等等, 这些不被法律允许的行为, 都在一定程度上破坏了植被, 一旦遭遇雨水天气, 试想没有植被的防护, 岂不是很容易形成滑坡现象?滑坡不仅仅对人们的出行造成了极大的不便, 也阻碍了经济的快速发展。这也就要求必须建立较为完善健全的管理体制, 力求避免此类人为因素的影响, 将灾害的发生遏止在一定范围, 切不可让人类自食苦果。

1.3 排水设施建设不当, 受地表积水影响导致滑坡

滑坡区域大部分位于季风性气候区, 受气候影响, 冬季干燥缺乏降水, 而夏季则雨水集中, 降水量丰富, 排水措施不当, 地表水就容易产生淤积。如果没有完善的排水措施, 大量的积水得不到及时处理, 将渗入到地层, 破坏地表, 久而久之还会破坏道路的连接部分, 使滑动部分的抗滑力大大下降, 诱发坡滑现象的发生。

当然, 滑坡的形成绝非仅此三类问题, 这里只是希望可以有一个抛砖引玉、举一反三的作用, 如果能收获到一定的实际效益, 那无疑是值得庆幸的。的确, 道路和环境不应该是相互对立的关系, 若能够建立一种相互促进, 以此之长补彼之短, 优势互补的发展观念, 那样的发展模式必然能够长久且健康的促进社会的发展。而反观试图以经济为中心, 忽略环境, 拿公路取代环境, 环境回报以滑坡等自然灾害的现象, 早已是屡见不鲜。这些做法已经经过无数次的实践并证明是不足取的。那么, 针对这些问题该做出哪些规避措施呢。

2 公路路边滑坡的防治措施

2.1 支挡并适当减重

众所周知, 滑坡受重力因素的影响, 防治滑坡, 可以针对性的适当予以减重。在滑坡的后缘挖一定数量的滑体, 适用于推动式的滑坡, 减轻压力来达到防治滑坡的发生, 这种方式只能够减少下滑力, 而不能够从根本上防治滑坡, 通常与其他方式结合使用。这里可以在公路的两边分别建立抗滑挡墙, 来抵抗滑坡带来的损害, 这种措施不但见效快, 容易布置, 而且适应性也比较的强, 是目前应用最广泛的措施之一, 如果将这两种方式紧密的结合起来, 势必可以在最大程度上防止滑坡造成的损害。

2.2 完善管理机制, 防止乱挖乱植现象的发生

人们对于短期经济效益的追求, 鼠目寸光, 盲目乱挖乱植, 破坏生态, 损害长远经济和生态效益。要求建立健全而完整的管理机制, 严惩此类行为, 杀一儆百, 将滑坡现象发生的人为因素控制在最小的范围。在特殊地段安装监控装置, 既可以检查汽车的不正当形式, 又可以对这些不良行为予以及时的监控。设置限重路卡, 保护路面收到过重的破坏。完善立法建设, 不能够排除许多投机取巧的行为有钻法律漏洞的嫌疑, 只有拥有一套完整的处罚机构, 才能够保证居民没有侥幸心理。

2.3 多规模、大面积性的植树造林, 养护和保持生态完整

滑坡的发生与水相关, 而调节水量的方法只有植树造林最为生态科学。不得不说, 无论技术有多先进, 植树造林才是防治公路路边滑坡真正的治本之法。大规模的林木, 可以带来生态效益的同时, 又能够遏止滑坡现象的发生。一方面, 树木植被可以巩固滑体, 减少滑体带来的损失;另一方面其又能够解决排水不当的问题, 真正实际的解决滑坡问题。如此虽然两相得益, 适应长远的发展, 但是却也存在着一个不容忽视的问题, 那就是见效不够及时, 所以, 没能得到某些地区政府和人们的认可, 不得不为之惋惜。但是, 发展还是应该以长远的效益为重, 应该大力的提倡和宣传植被的建设, 鼓励养林护林的行为。

3 结论

综上所述, 公路路边坡的滑坡对人们的生活造成了巨大的影响, 且阻碍了社会主义的建设和发展, 应该作为一个社会发展问题并得到广泛的关注。解决这个问题, 能够使道路建设更加健全, 初进发展。然而存在着许多不容忽视的问题, 限于个人能力、专业知识水平有限仅仅例举文中三个观点, 然而无论是人为因素还是自然界的本身缺陷, 亦或是技术问题, 都希望能引起社会大众的广泛关注, 并着实得到实质性的解决。

摘要：自改革开放三十余年, 我国经济取得了长足的进步, 并且交通设施日益完善, 道路四通八达, 公路的发展自然也不能够同往日而语了。然而公路建设取得卓著成绩的背后, 也隐藏着一些隐患日益凸显出来, 令人甚是担忧。公路路边坡滑坡就是其中较为常见的现象之一, 如何处理此类问题, 提高道路安全, 保证人们出行质量就显得尤为重要, 针对这些问题, 本文结合个人学习经验, 在本文中主要介绍路边坡滑坡的形成机理及防治措施。

关键词：公路,路边坡,滑坡形成机理,防治措施

参考文献

[1]殷跃平.中国滑坡防治工程理论与实践.水文地质工程地质, 2011-03-26.

[2]唐力文.中国交通建设监理.高速公路路堑边坡滑坡治理, 2012-07-30.

[3]郑颖人.边坡与滑坡工程治理.人民交通出版社, 2009-01-01.

滑坡的形成机理及防治论文 篇5

关键词：边坡,滑坡,稳定性

1 边坡概况

深圳市某电厂一期工程设计规模3×340 MW燃汽联合循环机组, 规划容量8×340 MW。目前一期工程已投入运营。由于遭遇持续强降雨, 使电厂东侧边坡发生滑坡地质灾害。该边坡为土质边坡。目前坡体已出现一处滑坡, 并造成坡上消防水管断裂破坏。滑坡破坏处坡面由土工布覆盖, 其余坡面处植被较发育。坡顶为消防水池, 临近坡脚一带设置有排水沟, 坡脚为电厂绿化通道, 坡脚以西10 m～15 m处为电厂厂区, 坡高45 m～52 m, 坡度约30°～45°, 边坡呈南北走向。坡体由坡残积土层及强～微风化花岗岩组成, 边坡尚未进行支护。

2 工程地质概况

根据地质测绘和钻探成果, 边坡地层主要有第四系坡残积层和侏罗系花岗岩, 自上而下依次为坡残积砾质黏性土, 强风化带, 中等风化带, 微风化带等, 各土层的主要物理力学参数的取值见表1。

3 滑坡的形成机理

滑坡是指斜坡上的土体或者岩体, 受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响, 在重力作用下, 沿着一定的软弱面或者软弱带, 整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。其产生的机制包括内在机制和外在机制[1,2,3]。

产生滑坡的内在机制:1) 软弱岩层及一般松软土:软弱面抗剪强度较低, 抗水能力弱, 吸水能力强, 特别是黄土、黏土吸水后易膨胀, 在水的作用下, 为滑坡的产生创造了必要条件。2) 地质构造:断层及断层破碎带使岩体的整体性受到破坏, 地下水或地表水将沿着断层滑动面运行, 为滑坡的产生提供了条件。

产生滑坡的外在机制:1) 地表水和地下水的作用:由于水的运动切割了地面坡度, 侵蚀、软化了黏土软弱岩层, 使岩层之间的摩擦力和抗剪力降低, 构成了滑坡的条件。2) 改变滑坡的外形:如雨水的冲刷, 人工的开挖和加载使得滑坡体的平衡状态受到了破坏, 为滑坡的产生提供了条件。3) 岩石体的物理状态和力学状态受到改变:如一些隧道洞口开挖引起的洞口顶岩石的滑坡。

综上分析:坡面水土流失长期对消防水管周边土体的破坏是引起滑坡的主要原因, 地表水作用是滑坡的激发和诱发因素。

4 边坡的稳定性分析

边坡稳定性直接关系到边坡工程的安全性、经济性。研究边坡稳定性的目的, 在于预测边坡失稳的破坏时间、规模, 以及危害程度, 事先采取防治措施, 减轻地质灾害, 使边坡的设计达到安全、经济的目的[4,5]。

4.1 工程地质原理分析

据钻孔揭露, 岩体风化厚度极不均匀, 具有由坡脚向坡顶逐渐由薄变厚之规律, 从滑坡区向西残积土风化厚度1 m～3 m不等, 而从滑坡区向东残积土厚度5 m～16 m。坡体岩土风化不均匀, 导致岩土强度和性能的差异, 受岩土体各种不同结构面影响和制约, 当遇强降雨等因素影响, 地表水沿结构面迅速补给坡体, 降低岩土体的抗剪强度, 引发土体性质较大差异, 并引起土体沿差异界面发生滑动。

从现状边坡地貌分析, 消防水管线拉断处至坡顶水池边缘的坡体较陡, 特别是水池边缘管线的南侧边坡坡度达70°～80°;而该处管线北侧的边坡段, 坡脚处已经产生滑坡, 坡体失去平衡, 稳定性差, 局部有继续发生滑坡及崩塌的可能。

4.2 坡率法进行边坡稳定性分析

根据GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范和深圳地区工程经验, 对所在边坡进行稳定性类比分析, 评价结果如下:

勘测区边坡为土质边坡, 治理段边坡长约60 m, 高45 m～52 m, 坡度30°～45°。坡体主要由坡残积砾质黏性土、强～微风化花岗岩组成, 目前边坡已发生一处滑坡灾害, 岩土体工程性质较差, 消防爬梯台阶局部已有变形破坏等迹象。

根据坡率比较法, 本边坡开挖高度与坡脚均超过GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范边坡坡率允许值, 边坡稳定性较差。

4.3 边坡稳定性定量分析

勘测区内边坡主要为土质边坡, 坡体主要由上部土体或强烈风化的土体、下部基岩构成。当上部土体达到饱和状态时, 可能存在优势破裂面直接引导滑动面沿某个轨迹滑动或者在土体内沿圆弧滑动。因此结合工程地质情况、岩土体结构特征等, 采用圆弧滑动法进行计算分析。本次边坡稳定性计算结合边坡稳定性分析软件完成。

根据边坡稳定性定性分析结果, 选择具有代表性的剖面 (A剖面和B剖面) , 进行稳定性分析, 计算考虑了天然、饱和两种状态。饱和状态下, 对土体的力学性质参数进行了折减。边坡体稳定性分析时所需岩土物理力学参数取值见表1。

从图1～图4可以看出:天然状态下A剖面及B剖面的安全性系数分别为1.288和1.336, 此工况下边坡处于基本稳定状态, 但A剖面未达到规范要求的安全系数1.30, 安全储备较低;在连续降雨或暴雨, 岩土体达到饱和状态时, A剖面及B剖面的安全性系数分别为0.929和1.037, 此时边坡处于失稳或极限平衡状态, 易发生新的地质灾害。由于边坡高而陡, 在大气降水等不利因素的进一步作用下, 有继续失稳破坏的危险, 破坏将发生于浅～中部, 破坏模式以浅层土质崩塌或滑坡为主, 其规模中等。

5 结语

1) 据平面地质测绘和地质灾害调查, 综合分析认为坡面水土流失长期对消防水管周边土体的破坏是引起滑坡的主要原因, 地表水作用是滑坡的激发和诱发因素。

2) 根据边坡地质勘测资料, 结合边坡稳定性的定性和定量分析结果, 从整体上考虑, 边坡在饱和状态下潜在不稳定因素, 边坡稳定性较差, 破坏后果较严重。

3) 边坡在自然状态下处于基本稳定状态;饱和状态下, 边坡处于基本稳定～欠稳定状态, 部分坡段较为高陡, 岩土体松散, 在不利因素的作用下可能会进一步发生崩塌和滑坡灾害, 必须采取相应措施进行加固治理。

4) 为防止地质灾害的发生, 避免和减少地质灾害对工程和地质环境造成破坏, 依据边坡稳定性的定性和定量分析结果, 结合边坡的实际情况, 须进行治理。

参考文献

[1]杨军.边坡稳定性分析方法综述[J].山西建筑, 2009, 35 (2) :144-145.

[2]刘亚峰, 贺俊利, 路晓东.张石高速公路某边坡稳定性分析与支护设计[J].山西建筑, 2009, 35 (3) :272-273.

[3]黄昌乾, 丁恩保.边坡稳定性评价结果的表达与边坡稳定判据[J].工程地质学报, 1997, 5 (4) :375-380.

[4]田剑锋, 马超, 赵甫.公路岩质边坡稳定性评价方法研究[J].公路, 2008 (7) :65-68.

青羊村滑坡形成机理及稳定性分析 篇6

关键词：滑坡特征,形成机理,稳定性分析

1 工程概况

青羊村滑坡位于十 (堰) 天 (水) 高速公路甘肃段K638+565～750处, 该滑坡发育于峡河右岸、青羊村新农村建设区对岸。由于受峡河及新农村建设场地所限, 路线从滑坡前缘通过。在天然状态下, 该滑坡整体处于欠稳定状态, 近年来未发生大的滑动, 仅在滑坡前缘有小型滑塌时常发生。但是, 在不利的外部因素 (如边坡开挖、暴雨、地震等) 继续作用下, 滑坡体极易发生大范围滑动, 造成无法弥补的损失。因此, 有必要对滑坡的形成机理及稳定性进行深入分析研究。

2 滑坡基本特征

滑坡区属低中山地貌区, 滑坡体高差约38m左右, 平均坡度约25°, 呈圈椅状, 主滑方向NW46°左右, 滑坡南北宽160～210m, 东西长约70～100m, 厚约5～15m。滑坡前缘可见灰黑色淤泥质粉质粘土层, 滑坡后壁清晰, 侧壁较模糊, 前缘略平缓, 滑坡前缘临空多有小型崩塌发生。滑动面埋藏深度为5～15m, 滑动面低于现有河床约1m, 面积约1.4×104m2, 体积约11.2×104 m3, 属大型滑坡。滑坡体主要由黄土、碎石土组成, 滑动带为泥化夹层、软塑粉质粘土及淤泥质粉质粘土;滑床为泥盆系千枚状板岩, 滑坡基本沿岩土分界面滑动, 属碎石土、黄土混合型滑坡。

3 滑坡形成机理分析

青羊村滑坡位于峡河右侧河岸, 滑坡前缘受后期人工改河切坡及河流冲刷作用, 河岸被掏空, 时常发生滑塌, 坡体滑塌后应力释放、裂缝产生, 雨水随之下渗, 最终导致滑坡抗滑力减弱。由地质资料可知, 滑坡体为黄土状粉质粘土, 土质松散不均, 孔隙发育;滑带土为碎石, 稍密～中密, 颗粒排列杂乱, 漏水严重;滑动面为弱风化板岩, 风化较弱, 层理发育。当连降暴雨时, 地表水极易沿结构松散、孔隙发育的滑体土下渗, 在弱透水性滑动面处受阻后, 沿滑动带向下排泄, 滑动带成为地表水及地下水的宣泄路径, 直接滑动面抗剪强度大幅度降低。同时, 地下水也使得土体的孔隙水压力及渗透力增大, 滑坡下滑力增加。

综上所述可知, 泥化夹层滑动带是滑坡产生的地质基础;人工切坡、河流冲刷及降雨是滑坡产生的诱发因素。

4 滑坡稳定性分析

4.1 计算模型及物理参数

根据外业调查及试验成果分析确定, 滑坡稳定性计算模型见图1。由滑坡体泉水出露高程及钻孔揭露情况可知, 滑坡前缘滑动面处的土体处于饱和状态, 中上部及后缘滑动面处于潮湿～欠饱和状态。故滑动面抗剪强度取值如下:条块 (1) ～ (4) 欠饱和碎石土φ=28°;条块 (5) 饱水碎石土φ=23°;条块 (6) 、 (7) 饱水粉质粘土C=5kPa, φ=10°。

4.2 滑坡稳定性系数计算

4.2.1 计算方法

不平衡推力法亦称传递系数法或剩余推力法, 它是我国工程技术人员创造的一种实用的滑坡稳定性分析方法, 主要包括隐式解法和显式解法。文献[1,2]通过数值计算和实例分析认为, 显式解与严格条分法计算结果误差很大, 不如隐式解的结果满意, 建议逐步取消显式解。本论述采用不平衡推力法的隐式解计算滑坡的稳定系数, 计算时考虑了地震及地下水作用产生的下滑力。

4.2.2 安全系数选取

滑坡稳定性安全系数Fs的选用, 应从滑坡可能造成的后果、防治工程措施的目的、工程的重要性, 以及对滑坡的性质、滑动因素、滑体和滑带岩土的结构强度指标的调查了解的可靠程度等进行综合考虑[3]。一般情况下, 高速公路滑坡稳定性安全系数应采用1.20～1.30;考虑地震力、多年暴雨的附加作用影响时, 安全系数可适当折减0.05～0.1。本滑坡安全系数取值为:一般情况取1.2, 地震及暴雨作用下取1.1。

4.2.3 安全系数计算

根据青羊村滑坡形成机理可确定出, 安全系数的计算工况为:“天然工况”、“地震工况”及“饱水工况”。同时, 为分析路基开挖对滑坡稳定性的影响, 将以上三种工况分别在“未开挖状态”、“开挖状态”及“反压状态”三种情况下逐个进行计算分析。天然工况下, 由于条块 (5) ～ (7) 存在地下水, 应考虑地下水的渗透力和浮托力产生的下滑力, 并假定渗透力平行于滑动面、浮托力垂直于滑动面。地震工况下, 地震烈度为8度, 地震力重要性系数Ci=1.3, 地震力综合影响系数Cz=0.25, 水平地震系数Kh=0.2。饱水工况下, 滑坡体受降雨下渗影响, 取饱和容重γsat=28kN/m3, 条块 (1) ～ (4) 抗剪强度降低, C=0 k Pa, φ=23°。

4.3 稳定性分析

通过不平衡推力法隐式解对三种情况下的三种工况分别进行了计算, 结果汇总见表1。计算结果表明:“未开挖状态”下三种工况滑坡均不稳定;“开挖状态”下三种工况稳定性系数较“未开挖状态”降低约0.05;“反压状态”稳定性较“未开挖状态”及“开挖状态”有大幅提高, 三种工况均达到稳定状态。同时, 每种状态下的“地震工况”及“饱水工况”, 滑坡稳定性系数均较“天然工况”有所减小。综上所述, 开挖抗滑体、地震及降水作用是影响滑坡的主要因素。为科学有效的治理该滑坡, 减少路基开挖及做好排水工程至关重要。

5 结束语

由全文分析结果可知, 影响青羊村滑坡稳定性的主要因素为对抗滑体开挖、地震作用及降雨。因此, 治理该滑坡的指导思想应为:以减少路基开挖深度及设置完善的排水工程为核心, 辅以其他的支挡防治措施。

参考文献

[1]时卫民, 郑颖人, 唐伯明等.边坡稳定不平衡推力法的精度分析及其使用条件[J].岩土工程学报, 2004, 26 (3) :313~317.

[2]张鲁渝, 郑颖人, 时卫民.边坡稳定分析中关于不平衡推力法的讨论[J].岩石力学与工程学报, 2005, 24 (1) :177~182.

滑坡的形成机理及防治论文 篇7

奉节至云阳高速公路分界梁隧道出口位于奉节县康坪乡河沟村七社, 设计公路里程桩号右线为YK106+065、左线为K106+035, 左右线隧道设计均为明洞开挖。洞口边坡于2006年4月开始施工, 至2006年5月底开挖完毕后发现边坡在洞口位置为较松散的堆积土体。隧道左线在坡脚有部分基岩出露, 洞身有约1/3在基岩中;右线则全部为堆积土体, 成洞困难。6 月22日, 在连续几天的降雨后, 右线洞口的仰坡发生了滑坡, 施工完成后左洞出现偏开裂, RK160+016附近隧道开挖时出现洞顶坍塌, 滑坡后缘裂缝贯通, 连续, 坡面多处开裂。工程地质平面如图1所示。

2 气象水文概况

勘察区属于中纬度亚热带暖湿季风气候区。气候温和湿润, 雨量充沛, 四季分明, 多年平均气温16.4℃, , 多年平均降水量:1179mm, 其中3月～8月降水量占全年68%以上, 最大3日降水量为200～350mm, 最大24小时降水量80～120mm, 蒸发量历年最大蒸发量1701mm, 最小蒸发量671mm。

3 工程地质环境

该区属构造侵蚀剥蚀低山地貌, 斜坡顺近东西向展布, 区内地形呈上下较陡、中部较缓的折线型坡面, 在坡体中前部分布有较平缓的台阶状平地。斜坡后部高程635m, 前缘高程454～470m左右。公路隧道洞仰坡高15～30m, 坡角40°左右。

3.1 地层岩性

区内基岩由三叠系上统须家河组砂岩, 主要由石英、长石和云母等矿物组成, 粉至细粒结构, 中厚层状构造, , 强风化带多呈碎块状, 弱风化岩层较完整, 分布于整个隧道出口段;

第四系残坡积主要分布于相对较缓的斜坡地段, 岩性主要为含碎石粘性土和碎石土等, 砂岩碎石, 含量约占15%～25%;崩坡积堆积物 (Q3col+dl) 碎块石土:主要为褐黄色、灰黄色, 由砂岩、泥质粉砂岩碎块石和粘性土组成, 分布于整个斜坡区域。厚7.25～30.20, 平均厚度20m。

3.2 地质构造

勘察区构造上位于黄井背斜南翼。区内岩层产状:354°～8°∠6°～82°。未见断层构造, 发育有三组节理, ①组:产状110～123°∠70～88°, 闭合, 间距为1.00～1.50m, 延伸大于5.00m, 裂面平直, 无充填, 结合一般;②组:产状280°～300°∠57°～75°, 闭合至微张, 间距为0.50～1.00m, 延伸5～10m, 裂面平直, 无充填, 结合一般;③组:产状175°～195°∠57°～71°, 裂隙微张, 间距为0.50～1.00m, 延伸5～10m, 裂面平直, 无充填, 结合一般。

3.3 水文地质

松散岩类孔隙水:松散岩类孔隙水主要赋存于崩塌堆积层松散介质孔隙中, 含水介质主要以碎块石土为主, 空间分布上变化也较大。地下水具有就近补给、就地排泄的特征, 主要受大气降水和稻田灌溉水补给, 该类地下水迳流区与补给区基本一致, 地下水多在斜坡前部以下降泉或渗水湿地形式出露, 向河沟排泄。隧道仰坡开挖后形成的人工边坡及边坡滑塌体上可见多处下降泉。

4 滑坡体特征

分界梁隧道进口滑坡为“长簸萁”状, 呈东高西低的斜坡状, 后缘及两侧边界均为基岩斜坡, 前缘直抵冲沟, 长490m, 宽约120m, 平均厚度18m, 体积约105×104m3。坡面坡角在25°左右, 微地貌组成的斜坡面呈现直线型。滑坡体为分选型较差的崩坡积碎块石土, 堆积体厚度变化大, 在部和北部较薄, 中前部及南部较厚。

5 滑坡复活的原因

崩塌堆积体的原始斜坡, 由较软弱的砂岩组成, 受构造运动抬升的影响, 陡崖不断形成崩塌, 为堆积体的形成提供了丰富的物质来源, 堆积体结构松散～稍密, 孔隙发育, 是降雨入渗的良好通道。下伏基岩在堆积体组成的斜坡区陡缓变化不明显, 基本呈直线状, 前缘较平缓。上覆堆积体土较厚, 斜坡无较大的临空面, 整个斜坡处欠稳定状态。洞口边坡施工后, 边坡开挖增加临空面, 减少了斜坡体抗滑力。同时, 在坡脚处堆积体土厚度减少, 应力又在此处集中, 使边坡的稳定性降低, 产生滑动失稳。滑坡失稳后坡面出现多个卸荷裂隙, 后缘裂缝贯通, 尤其在隧道开挖切断滑带部分坡面变形明显, 导致隧道也存在不同程度变形。工程地质断面如图2所示。

6 滑坡蠕动与隧道变形的相互作用机理

该滑坡为一堆积层滑坡, 隧道分别穿越在滑体中、滑动面附近。隧道边坡开挖后, 滑坡复活, 位于滑体内的隧道右线的滑体其受滑坡推力的影响隧道靠山侧衬砌出现张裂缝, 主要分布在边墙拱脚部位, 隧道的伸缩缝外出现张裂缝, 且错开, 隧道发生整体位移, 这说明滑坡推力作用于隧道时, 使其本身发生变形是次要的, 隧道主要作为梁式结构而承受推力, 发生弯曲变形;隧道左洞分布在滑动带附近, 其与滑动面相交, 滑坡复活后, 隧道承受部分滑坡推力, 隧道拱顶和拱脚附近 (与滑动面相交处) 出现张裂缝, 隧道仰拱也发生开裂, 推力和地压力共同作用下, 改变隧道原来的受力状态, 从而导致隧道左线右侧拱顶附近出现约1～5mm裂缝, 延伸长度达10m左右, 当开挖右洞至RK106+016附近洞顶出现坍塌变形, 坡面滑坡变形加剧, 尤其是2006年6月20日、24日、25日三次降雨后, 整个滑坡体复活, 坡面滑坡严重, 隧道变形更为明显, 这说明隧道因纵向承受滑坡推力而首先发生弯曲变形, 整体移动不明显。总之隧道位于不同滑动面上, 其受力模式是不一样的, 导致变形规模也不同, 因此在治理时应采取相对应的措施进行治理。隧道受力情况如图3～5所示。

7 滑坡稳定性计算

7.1 斜坡稳定性计算及分析

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根据勘察区变形特征, 采用基于极限平衡理论的折线型滑动面的传递系数法来评价斜坡的稳定性及计算滑坡推力, 地形线及潜在滑移面均简化成折线滑坡稳定性系数Fs计算公式:

第i块土体的滑坡推力 (剩余下滑力) 计算公式:

式中:Ri——作用于第i块段的抗滑力 (kN/m) ;

Rn——作用于第n块段 (最末块段) 的抗滑力 (kN/m) ;

Si——作用于第i块段的滑动面上的滑动分力 (kN/m) ;

Sn——作用于第n块段 (最末块段) 的滑动面上的滑动分力 (kN/m) ;

φj——第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数 (j=i) 。

7.2 稳定性分析

按以上稳定性计算结果, 洞口现状边坡在正常工况下处于欠稳定状态, 边坡的安全储备不够;在非正常工况Ⅰ的情况下处于不稳定状态, 将发生滑动。若不及时采取相应措施可能导致滑坡失稳, 隧道整体破坏, 滑坡的变形是引起隧道变形的直接因素。

8 结论

1) 分界梁隧道老滑坡为堆积层滑坡, 滑坡的复活主要是由于隧道开挖引起, 老滑坡在天然状态下处于欠稳定状态, 暴雨工况下滑坡稳定性降低, 存在整体失稳的可能。

2) 该滑坡为一堆积层滑坡, 坡体孔隙率较高, 地表水容易下渗至基岩顶面软化滑动带, 加之区内地形低洼, 地表以汇集至滑坡体上, 从而导致滑动带指标降低, 滑坡在暴雨后出现整体失稳。

3) 滑坡体失稳对隧道存直接危害。隧道所处位置不同, 其破坏模式不尽相同。

4) 隧道左线 (与滑动面相交) 受部分滑坡推力后, 隧道衬砌因承受过大弯矩而发生变形, 边墙、拱脚和仰拱处张开裂缝。推力和地压力下, 改变隧道原来的受力状态, 引起隧道破坏。若地压力为均布荷载如图3 (a) , 推力F为均布荷载, 在这两种荷载作用下, 衬砌受力状态为如图3 (b) 。若滑坡无推力作用时, 衬砌对称变形, 不存在偏压问题;若在滑坡推力和地压力共同作用, 隧道存在偏压后产生不对称弯矩, 在推作用下边墙和拱部弯矩最大, 靠山侧的边墙和拱部首先出现开裂。总之, 隧道承受部分滑坡推力后, 主要以隧道自身变形为主, 纵向弯曲变形和整体位移不明显。

5) 隧道右线 (位于滑坡体内) 时隧道主要受滑坡未形成的地压力和滑坡形成的推力。推力作用于隧道时, 隧道本身发生变形是次要的。隧道主要作为梁式结构而承受推力, 主要发生弯曲变形。隧道的变形主要是靠山侧边墙、拱脚出现张裂缝, 隧道发生整体位移。

9 防治措施建议

1) 左线靠山侧可设置一排埋入式抗滑桩, 对支挡左线内侧滑体产生的滑坡推力。保证左线隧道受到偏压后出现破坏进行保护, 防止滑坡整体滑动后破坏隧道。

2) 右线靠河侧可设置锚索抗滑桩, 保证坡体整体稳定。

3) 对洞口仰坡:放坡处理, 防止滑坡的产生, 提高边坡的稳定性。

4) 对于已破坏的隧道部分, 采用管棚法临时加固后, 等抗滑桩施工完毕后再进行开挖。

5) 滑坡体含水量较高, 在隧道外侧布设仰斜排水孔;滑坡地形低洼, 地表容易汇水, 滑坡周界设置截水沟为宜。

摘要：分界梁隧道从滑坡的中后部通过, 隧道右线位于滑坡体内, 左线位于滑坡体。隧道开挖后引起老滑坡复活, 从而导致隧道变形。根据分界梁隧道出口滑坡特征为例, 分析了滑坡的性质、特征及稳定性, 以及隧道穿越在滑动带 (与滑动面相交) 和在滑坡体中时其变形机理, 从而建议给出防护工程治理措施, 以便较准确的一次性根治滑坡区隧道变形的相关地质病害, 为该滑坡区隧道施工提出借鉴作用。

关键词：滑坡,隧道,稳定性分析,变形机理,治理措施

参考文献

[1]廖秋林, 李晓, 李守定, 等.三峡库区千将坪滑坡的发生、地质地貌特征、成因及滑坡判据研究[J].岩石力学与工程学报, 2005, 24 (17) :3146-3153.

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[3]李会中, 潘玉珍, 王团乐.三峡库区千将坪滑坡成因与机制分析[J].人民长江, 2006, 37 (7) :12-20.

[4]刘才华, 陈从新, 冯夏庭.库水位上升诱发边坡失稳机制研究[J].岩土力学, 2005, 26 (5) :769-773.

[5]殷跃平, 彭轩明.三峡库区千将坪滑坡失稳探讨[J].水文地质工程地质, 2007, 34 (3) :51-54.

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[7]文宝萍, 申键, 谭建明.水在千将坪滑坡中的作用机制[J].水文地质工程地质, 2008, 35 (3) :12-17.

[8]黄拔洲, 陈少华, 秦峰.小净距隧道在京福高速公路上的实践[J].重庆大学学报, 2003, 26 (10) :19-22.

[9]刘艳青, 钟世航, 卢汝绥, 等.小净距并行隧道力学状态试验研究[J].岩石力学与工程学报, 2000, 19 (5) :590-594.

城市地裂缝形成机理及防治对策 篇8

我国首例地裂出现在50年代末西安市西南郊西北大学内。仅在西安市区已因10条地裂缝报销楼房百余栋[1]。国家科委全国重大自然灾害组合研究组在1993年完成的“全国重大自然灾害调查与减灾对策”, 其成果专著的第五篇首次将地裂缝列为四大地质灾害之一[2]。

1 城市地裂缝的类型及机理

20世纪80年代后, 多因素作用的复合机制认识逐渐深化, 尤其是地下水开采对地裂的影响, 构造作用与地下水开采耦合作用等方面取得了可喜的成果。随着城市建设迅猛发展, 人类工程活动对这种自然地质现象的反效应也日趋加重, 地下水的过量开采和一些地下工程的兴建所引起的地下水位大幅度下降乃至造成地面沉降, 致使地裂缝活动和与其相联系的地面沉降相互叠加, 地裂缝灾害加重。西安地区20世纪70年代初期开始过量抽汲深层承压水, 同期西安市城区和近郊区出现了显著地面沉降, 加快了地裂缝的活动速度。对有关地区地裂缝成因主要有三种观点:

1) 认为是现代构造运动引起的。

2) 提出人类工程活动的破坏特别是过量开采地下水, 改变了水与土之间的平衡和应力状态造成的。

3) 认为既有现代构造活动的原因, 也有超采地下水的原因。

近年来形成一种共识, 确定构造地裂缝的形成和发育有多种因素。按其发生、发展过程中所起作用的组合, 可分为主导、诱发和影响三个因素[2]。

2 地裂缝对城市的危害机制

地裂灾害就是由于地质体中地裂的产生, 而造成了附存在地质体上或地质体中的人类建筑物破坏, 进而对人类产生的灾害。城市地裂灾害的主要表现形式为地裂造成的建筑物开裂、地下管线错位、道路路面破裂和局部塌陷、地下工程破裂和土地使用价值降低等。地裂缝有差异沉降、水平拉张、水平扭动三向变形特征。降量最大, 张量次之, 错量最小。随着社会经济的迅速发展和城市化步骤的加快, 我国地铁建设进入快速发展时期。在2007年, 长安大学对地铁区间隧道通过地裂缝进行了模拟试验。试验当中, 针对地裂缝对隧道的破坏进行了实体模拟。

试验结果显示:差异沉降量最大, 造成破坏。西安地裂缝是现今正在活动的地表断层。地裂缝的长期蠕动具有单向位移积累的特征, 这种蠕动一般不产生动力作用, 可以等效于静力作用下的变形。尽管活动速率较低, 但是长期位移积累仍能使建筑物在有效使用期内破坏。这种缓慢出现的建筑物地基失效是跨地裂缝建筑物损坏的根本原因。地裂缝致灾范围仅限于地裂缝带的影响空间之内, 对远离地裂缝带的外围地段和更深处不具辐射作用, 并且在地裂缝带范围内, 其灾害在横向上沿主裂缝向两侧致灾程度逐渐减弱, 且上盘重于下盘;在垂直方向上, 沿地裂缝直地表向下灾害作用强度递减, 几十米深部只使井管和钻具破裂;沿地裂缝走向其灾害作用强弱很不平衡, 一般其转折段和错裂部位相对严重。

生命线工程通常指为维持和保证生产和生活的能源、水源及通讯、交通干线等工程, 如电力、供气、供暖、供水、排水、通讯、交通网络系统工程等。地下管线的干线或支线管道在承受拉伸变形时, 铸铁管、水泥管或陶瓷管, 无论哪种管子, 其密封性都要受到损坏;当承受剪切变形时, 管道本身、管子接头或连接套管都可能被剪裂。地裂缝张开和差异升降而出现的拉伸和剪切, 可使地下管线拉断和剪裂, 必然要造成自来水、污水和煤气的大量流失。城市排水系统的管道都是水泥管或陶瓷管, 它们的抗剪强度远不如由铸铁管组成的供水管道, 因此地裂缝对排水系统的破坏显得更为严重, 管道破裂、堵塞, 造成污水横流的现象时有发生。地裂缝通过处, 人防地道底面、边墙和拱墙均有不同程度的损坏。地裂缝造成的破坏效应, 主要表现为因水平拉张、垂直差异不均匀沉降和微量水平扭动, 致使地下构筑物破裂。

3 城市地裂缝灾害对策

3.1 避让性原则

地裂缝孕育过程中, 受着自然和人为因素的制约, 灾害种类、成因、性质、特点、环境保护、灾害预测预报及整治, 彼此间存在着直接或间接的联系制其行为, 稳定其现象, 防止其灾害。地裂缝灾害是地质灾害中的一种, 是以内力作用为主, 因此地裂缝灾害是复杂的。对于地裂缝带附近的土地要统一规划, 建立合理的用地计划, 不能随意的自由买卖。陕西省标准DNJ 61-6-2006西安地裂缝场地勘察与工程设计规范规程中认为地裂缝活动对建筑物破坏是难以抵御的, 地裂缝灾害的防治主要以避让为主。规程还规定, 在裂缝经过的场地进行建设时, 要进行详细的地裂缝场地勘察, 确定主、次裂缝的准确位置, 确定合适的避让距离和选择必要的建筑结构。地裂缝灾害作用主要集中于主、次裂缝组成的地裂缝带范围内, 且所有横跨主裂缝的建筑或工程无一免受损害。在剖面上自地表向下地裂缝灾害作用逐渐减弱, 目前所揭露的受损坏深度约10 m。

3.2社会性原则

城市在发展过程中, 其土地商业价值逐年上涨, 对于地裂缝一味采取避让似乎不妥。由于人为因素作为地质营力的组成部分, 在一定条件下, 它对地裂缝灾害的产生具有决定性意义或诱发作用, 有时甚至成为导致灾害发生的直接原因;其次, 地裂缝灾害属于环境内容不可分割的一部分。无论在区域或局部范围, 它们不可避免地与人类社会紧密地联系在一起。再次, 地裂缝在时间和空间上是不连续的, 按一种原则统一执行过于武断。所以, 地裂缝灾害的减缓与防御不可能离开社会孤立地进行。城市地下水开采缺乏科学管理, 过量开采造成补采失调, 引起地面沉降等, 体现出社会性内容。

因此可以采取以下减缓与防治灾害措施[1]:

1) 对于一些线性地下管道工程 (廊道或管道) 跨越地裂缝时, 避让措施不再可行。所以, 通常以工程减灾措施为主。具体工程措施建议如下:a.外廊道隔离、内悬支座 (避免直埋式) 工程措施。b.外廊道隔离、内支座式管道活动软接头连接工程措施。c.地裂缝带受损建筑拆、留措施。2) 建筑避让措施。a.对主裂缝实行避让是保证工程安全的普遍性原则。一般避让宽度上盘6 m, 下盘4 m。b.工程设防措施:对避让带外侧的次级地裂缝和微破裂影响带划定设防宽度。

4结语

地裂缝是一种渐进性地质灾害, 所以对于重大工程在建设初期应做好灾害评估工作, 在使用阶段注意对其周围地裂缝的监控, 对工程结构进行及时维护和调整。为了适应未来大规模地下工程建设, 我们不仅局限于地裂缝地表的观测, 应该沿同一条裂缝的剖面分别埋设观测点, 从而建立对裂缝沿深度方向的变化规律的直观认识, 为城市地下工程穿越地裂缝时提供依据和支持。

摘要：分析了城市地裂缝的类型及机理, 探讨了地裂缝对城市的危害, 提出了防治城市地裂缝灾害的对策, 强调了对地裂缝沿深度方向变化规律认识的重要性, 从而为城市地下工程穿越地裂缝提供依据。

关键词：地裂缝,机理,防治对策,变化规律

参考文献

[1]王景明.地裂缝及其灾害的理论与应用[M].西安:陕西科学技术出版社, 2000.

[2]谢广林.地裂缝[M].北京:地震出版社, 1988.

[3]张义.黄土地区城市地裂缝灾害研究及其工程对策[D].西安:西安建筑科技大学, 2006.

沥青路面裂缝形成机理及防治措施 篇9

1 沥青路面的裂缝形式

1)横缝:

是垂直于行车方向的裂缝,主要是由于沥青面层本身的温度收缩引起的裂缝和基层反射裂缝。

2)纵向裂缝:

它产生的原因有三种可能性:a.沥青面层分路幅摊铺时,两幅接槎处未处理好,在行车荷载的作用下逐渐开裂;b.由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水浸蚀产生不均匀沉陷而引起的;c.路基加宽工程新老路基存在施工缝,压实度和强度不均匀而引起整个施工路段裂缝。

3)不规则裂缝:

主要是由于路面整体强度不足引起的,其原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配比不当或未拌和均匀,也可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水渗入下层,尤其在融雪期间冻融交加,加剧了路面的破损,还有沥青长期使用老化也会导致沥青面层形成网裂。

2 裂缝的危害

1)雨雪水会沿路面裂缝渗入路面基层土基,降低路基路面的稳定性和强度,造成局部变形,逐渐扩展为网状开裂。2)裂缝部分,特别是裂缝密集的龟裂部分,受水浸入和车辆反复荷载的冲击,更会加速路面出现坑槽。3)碾压中产生的微裂及反射裂缝,初期不影响行车,但在水分浸入及阳光照射下,成为促使面层沥青混凝土疲劳开裂的催化剂,会大大缩短沥青路面寿命。

3 沥青路面裂缝形成机理

3.1 荷载性裂缝

荷载性裂缝主要是由行车荷载作用产生的裂缝,在车轮荷载作用下,路面各结构层底部产生拉应力,若此拉应力大于结构层材料的抗拉强度,则结构层底部就很快开裂,在行车荷载的反复作用下,底部的裂缝会逐渐扩展到上部,并使沥青面层开裂。主要由以下四种情况产生荷载性裂缝:1)路面结构设计不合理或厚度不足,路面强度不能满足行车要求。2)路面强度日趋不足,回弹弯沉值逐渐增大,满足不了交通量迅速增长和汽车载重量明显增大的需要。3)无机结合料稳定细粒土或稳定细粒土含过多的粒料土。4)沥青路面结构中有软夹层。

3.2 非荷载性裂缝

非荷载性裂缝是温度裂缝,低温收缩裂缝等,主要是由于冬季随着气温的下降,沥青材料变硬并开始收缩,由于沥青面层在路面中受到约束,当气温大幅度下降时,沥青面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变,沥青面层就会开裂。温度疲劳裂缝,主要是由于在太阳照射强烈,日温差大的地区,沥青面层白天与夜间温度之差很大,在沥青面层中会产生较大的温度应力,这种温度应力日复一日地反复作用在沥青面层中,使沥青面层产生疲劳开裂。在沥青路面上,还存在一种由于路基不均匀沉陷引起的非荷载性纵、横向裂缝。冰冻地区还会出现由路基冻胀引起的裂缝。

4 防治措施

4.1 沥青路面合理设计

合理的路面结构设计是保持沥青路面良好使用性能的基础,也是避免沥青路面早期裂缝的保证,要特别注意:1)采用半刚性基层与底基层,半刚性基层具有高强度和较高的模量,可避免沥青路面荷载性裂缝的产生,为了使半刚性基层保持良好的工作状态,还应注意下承层对基层的作用,因为下承层的模量对减少基层底面的拉应力和拉应变有很大影响。2)合理确定路面厚度作为柔性路面,根据其道路等级,交通量,自然地基地质情况,道路基层情况和施工季节综合因素计算其设计厚度。3)重视沥青混合料的级配设计,采用密级配沥青混合料在路面结构层中设置各种类型的应力吸收层和设置某种土工织物,以消除应力集中。4)使用粘层油,粘层油是指在封层之间或具有裂缝的路面层之间的涂刷层,它能有效地去除反射裂缝,如路面做在半刚性基层和旧水泥混凝土路面上时必须使用。5)设置专门的一层隔水层,减少路面水下渗,使路面水沿路面纵坡、横坡排走。

4.2 沥青路面合理施工

1)基层施工。基层、底基层、路面表面清扫要干净,在铺筑上一结构层前,若路面结构层及路基表面的浮土、浮砂清除不干净,在雨水作用下,浮层细料变软被行车挤压造成泥浆,进而波及沥青面层表面。对石灰(水泥或二灰)无机稳定粒料土,石灰剂量要充足, 用水量不宜过大或过小,拌和均匀,碾压密实,如果压实度不足,厚度不够,造成基层路面稳定性差,强度低,就会产生沥青路面早期破坏。对水泥稳定类材料,压实延迟时间越长,压实度就越低,强度损失就越大,过长的延迟压实和过度的碾压,都对半刚性基层产生破坏作用。因此,在施工时,应严格控制碾压时间和碾压遍数。基层找平得当,半刚性基层在整型找平过程中用平地机反复刮补,将高处的混合料刮到低洼处找平,这样从表面看,基层表面是平整了,勉强压住了,但实际上是一层薄层与原先较光滑的结构层不能有效地结合起来,从而形成薄夹层。在车辆荷载作用下,薄夹层逐渐被推动压碎松散,进而导致沥青面层产生局部网状裂缝。

2)面层施工。严把沥青混凝土进场摊铺的质量关,凡发现沥青混凝土级配不佳,集料过细,油石比过低,炒制过火,油大时,必须退货并通知生产厂家。严格控制摊铺和碾压,终压的沥青混凝土温度,施工组织必须紧密,大风和降雨时停止摊铺和碾压。双层式沥青混合料面层的上下两层铺筑,宜在当天完成。如间隔时间较长,下层受到污染,铺筑上层前应对下层进行清扫,并应浇撒适量粘层沥青。沥青混合料的松铺系数宜通过试铺碾压确定,应掌握好沥青混合料的厚度。宜采用全路宽多机全幅摊铺,以减少纵向分幅接槎。

3)按GB 50092-96沥青路面施工及验收规范做好纵横向接缝。纵缝要尽量采用直槎热接的方法,摊铺段不宜太长,一般在60 m～100 m之间,于当日衔接,第一幅与第二幅搭接2.5 cm～5 cm,然后再推回碾压。不是当日衔接的纵横缝上冷接槎时,要刨直槎,涂刷粘层边油后再摊铺,或用喷灯烘烤冷槎后立即用热沥青混合料接槎压实。

5结语

沥青路面各种形式的裂缝可能不可避免,但它们并不一定会影响路面结构的强度、路面的平整性和行车的舒适性。只要采取正确的应对措施,即使路面出现裂缝也不会对路面功能的正常发挥产生明显影响。主要处理办法:及时封闭面层裂缝。沥青路面封层时应采用喷油层铺法或混合料拌铺法以全面封闭表面破损,设置路面结构排水层。

综上所述,合理的设计、选材,精心的施工、养护和及时的维修是提高沥青路面使用性能,减少沥青路面裂缝产生的唯一途径。

参考文献

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