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概述滑坡地质灾害治理措施

时间:2024-07-28

陈云芳,朱党生,刘 宾

(河北省保定地质工程勘查院,河北保定071051)

1 基本概念

滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、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。

1.1 分类

滑坡的分类有多种类型,主要按滑坡体的体积可划分为:小型滑坡;中型滑坡;大型滑坡;特大型滑坡。按滑坡的滑动速度划分:蠕动型滑坡;慢速滑坡;中速滑坡;高速滑坡。还可按滑坡体的物质组成和滑坡与地质构造关系划分、滑坡体的厚度划分、形成的年代划分、力学条件划分、物质组成划分及滑动面与岩体结构面之间的关系划分。

1.2 危害

滑坡对山区乡村最主要的危害是摧毁房屋、伤害人畜、毁坏森林、道路以及农业机械设施和水利水电设施,可摧毁矿山设施,伤亡职工,毁坏厂房,使矿山停工停产。

1.3 滑坡稳定性影响因素

地形地貌是地质灾害形成的主要条件。地层岩性是灾害发生的主要物质因素。降水对地质灾害形成起到催化作用。人类活动改变了降水坡面径流流速,增加了降水入渗,这对坡体的整体稳定性有一定影响。坡体受到震动影响时,使斜坡变形加剧,对坡体的整体稳定性有一定影响。

2 工程实例及滑坡的治理措施

2.1 工程实例简介

2.1.1 四川省都江堰市大观镇红梅村综合点不稳定斜坡

该项目是四川省地震灾区第三批重大地质灾害应急勘查、设计项目。根据野外调查以及地层岩性组合、不稳定斜坡体上的变形迹象等,综合分析将该段不稳定斜坡分为:1#斜坡变形体、2#斜坡变形体、3#斜坡变形体:

1#斜坡变形体地势总体南西高,北东低,总体坡向73°,长约200m,宽约186m,分布面积约37200m2,厚度一般4~7m,平均厚度约5.5m,总体积约204600m3。后缘高程760~770m,前缘高程708m左右,相对高差52~62m。平面形态呈舌型,剖面形态呈阶梯状,平均坡度约25°~35°,局部陡坎坡度达45°左右,前缘坡脚部位坡度相对较大,约50°。后缘在地形上呈圈椅状,通过现场勘查,分布有多级陡坎。可见后缘陡壁高8~10m,坡度较大。坡体上分布2级居民点,地势较平坦。坡脚部位出露高度约3~4m的基岩陡坎。坡体上植被发育,植被覆盖率约70%~80%。坡体上拉张裂缝和剪切裂缝发育,变形迹象明显。变形体后缘以最高一级圈椅地形为界,左侧以冲沟为界,右侧以山脊为界,前缘以斜坡临空面为界。

2#斜坡变形体地势总体西高东低,总体坡向85°,长约130m,宽约150m,分布面积约19500m2,厚度一般7~9m,平均厚度约8m,总体积约156000m3。后缘高程788~792m,前缘高程742m左右,相对高差46~50m。平面形态近舌型,剖面形态呈阶梯状,平均坡度约21°,局部陡坎坡度达48°左右,前缘坡脚部位坡度相对较大,约55°。后缘在地形上呈圈椅状,通过现场勘查,坡体上分布有多级陡坎,局部临空,坡度较大。坡脚右侧出露高度约3~4m的基岩陡坎。坡体上植被发育,植被覆盖率约70%~80%。坡体上拉张裂缝和剪切裂缝发育,变形迹象明显。变形体后缘以最高一级圈椅地形为界,左侧以山脊为界,右侧以冲沟为界,前缘以公路为界。

3#斜坡变形体地势总体北西高、南东低,总体坡向125°,长约70m,宽约110m,分布面积约7700m2,厚度一般3~5m,平均厚度约4m,总体积约30800m3。后缘高程726~730m,前缘高程700m左右,相对高差26~30m。平面形态近舌型,剖面形态呈直线状,平均坡度约20°。后缘在地形上呈圈椅状,坡脚出露高度约3m的基岩陡坎。坡体上植被发育,植被覆盖率约70%~80%。变形体后缘以公路外侧圈椅地形为界,左侧以山脊为界,右侧以山脊为界,前缘以基岩陡坎为界。

2.1.2 河北省徐水县义联庄乡周庄村滑坡

主要危及6户41人的生命及35间平房、3亩农田、180棵果木树的财产安全。

滑坡体特征:滑坡前缘高程95m,后缘高程127m。平面形态呈箕形,前缘宽92m,纵向长100m,总面积6500m2。滑坡主滑方向为269°,坡脚处由于人工开挖及洪流冲刷形成陡坎,高度2~8m,陡坎处可见基岩出露。滑坡后缘边界基岩出露,局部松散土层坐落陡坎发育;滑坡左侧边界位于山坡纵向浅沟边缘,探槽揭露为土层和基岩出露的分界线;右侧边界为滑体第一次滑动边界,其滑体北侧对应坡脚无临空面。1963年8月,在长时间强降雨作用下,蓄水池上方的松散层岩与基岩接触面发生滑动,引起其上部土体滑动,后缘向下错落,土体淤满蓄水池;1996年8月,与1963年情况相似,滑坡体再次发生滑动,但其范围较小。经过2次活动,滑坡体中下部向下凹陷,前缘形成南北向平台,宽10~15m,上部形成弧形错落陡坎,坎高0.5~2.0m。

2.1.3 河北省涞源县走马驿镇吕家庄小学北坡滑坡

该项目为河北省2012年强降雨灾区地质灾害防治项目。走马驿镇吕家庄小学北坡滑坡体坡高50m,其中土质斜坡高30m,坡宽150m,坡向180°,坡度角35°,上部基岩坡高15m,坡度大于80°,坡面形态呈上陡下缓的凹弧形。

斜坡上部为白云岩裸露,节理裂隙发育,岩层破碎,坡面陡直。下部为第四系冲积坡积碎石土,厚1~3m,平均厚2m,在坡高30m处的基岩与第四系接触面处,已有滑动陡坎,陡坎下错1.5m,成弧形,宽约45m,斜坡上错落陡坎并见有拉张裂缝。灾害体约1.8×104m3,属小型滑坡。现状条件下属欠稳定状态。危害对象为居民及民居,共有11户,21人。

2.1.4 河北省涞源县狼牙口村下黄土台东坡滑坡

该项目为河北省2012年强降雨灾区地质灾害防治项目。灾害体位于下黄土台村东南,山坡坡脚地带。灾害体东部、北部属山坡地,基岩裸露,海拔高程962~865m,自然地形坡度一般45°,地形上呈圈椅状,局部可见岩质陡坎。灾害体前缘呈阶梯状,共分布有3~4级陡坎台阶,台阶高度在0.7~2.5m之间,分布有3户居民,为该滑坡主要威胁对象。灾害体西南侧为唐河次级支沟,宽度约10m,海拔高度855~852m,纵坡度约3°。灾害体长约30m,宽约45m,海拔高程介于885~860m之间,高差约25m,坡体总体坡度46°,坡向南西,坡体厚度0.5~6.0m,坡面面积约900m2,规模属小型。

2.2 滑坡的防治方法

2.2.1 消除或减轻水对诱导滑坡的影响

(1)排除地表水:是在滑坡可能发展的外围设置一条或数条环形截水沟,用以拦截普遍引自斜坡上部流向斜坡的水流。为了防止水流的下渗,在滑坡体上也应充分利用自然沟谷,布置成树枝状排水系统,使水流得以汇集旁引。

工程实例:①四川省都江堰市大观镇红梅村综合点不稳定斜坡。因场地原有排水条件较差,2#斜坡体上有一天然冲沟,1#斜坡体上半段无明显冲沟,为解决因地表水和生活废水的排泄以及降雨入渗等对不稳定斜坡的影响,在不稳定斜坡后缘外侧5m设置1条排水沟,将水排入洗脚河和公路排水沟。

工程实例:②河北省涞源县走马驿镇吕家庄小学北坡滑坡:在坡体上截引地表水,修排水沟。

(2)排除地下水:包括截水盲沟、支撑盲沟、仰斜钻孔、垂直钻孔、盲洞、渗管、渗井以及砂井与平孔相结合、渗井与盲洞相结合等工程设施。

(3)防止水对坡脚的冲刷:由于斜坡的前缘受到河流冲刷而诱发滑坡的情况,是一种很普遍的现象。因此,应努力防止水对坡脚前缘的冲刷、淘蚀。

工程实例:河北省徐水县义联庄乡周庄村滑坡地质灾害治理。为防止水对坡脚前缘的冲刷、淘蚀。在滑坡体的前部20~30m外修建排水沟,将周庄沟内的雨水引入下游,减少对前缘的冲刷,沟长251.48m。排水沟横断面为矩形,底宽1000~1500cm,深80cm。

2.2.2 改变滑坡外形、增加滑坡的抗滑力

(1)改变滑坡外形:在滑坡体上部减重或脚部加填的办法,使滑坡的外形得以改变,可以使滑坡的稳定性得到根本的改善。

工程实例:河北省徐水县义联庄乡周庄村滑坡地质灾害治理。将滑体中上部陡坎削坡,降低其坡度,削方后坡度应在30°左右。削坡后的土体反压于坡脚。

(2)增加滑坡的抗滑力:由于失支撑而引起的滑坡,或滑床陡、滑动快的滑坡,采用修筑支挡工程的办法,可增加滑坡的重力平衡条件,使滑坡迅速恢复稳定。支撑建筑物的种类很多,有抗滑垛、抗滑墙、抗滑桩、锚固等。

①抗滑片石垛:是一种用垒砌石块的方法来阻止滑坡体下滑、达到稳定滑坡目的的工程措施。适用于中小型滑坡。

②抗滑挡墙:是一种阻挡滑坡体滑动的工程措施,适用于治理因河流冲刷或因人为切割支撑部分而产生的中、小型滑坡,但不适宜治理滑床比较松软、滑面容易向下或向上发展的滑坡。抗滑挡墙,一般多设置于滑坡的前缘,基础埋入完整稳定的岩层或土层的一定深度。挡墙背后应设置顺墙的渗沟以排除墙后的地下水,同时在墙上还应设置泄水孔,以防止墙后积水泡软基础。

工程实例:a河北省徐水县义联庄乡周庄村滑坡地质灾害治理。滑体前缘设置直立式重力挡土墙,挡土墙应随坡就势,向坡上凸出略呈弧形。挡土墙材料采用毛石砼现浇,毛石含量20%。

挡土墙墙顶宽1.5m,基础宽度4.0m,高6m、4m,长135.49m。墙胸采用1∶0.4坡度,基底设计为0.2∶1的反坡。墙基沿纵向有斜坡时,基底纵坡陡于5%时,将基底做成台阶式。基础嵌入基岩1.0m。

挡土墙内设置泄水孔,孔眼为Ø100mm的圆孔。孔间距1.5~2.0m,倾角不小于5%。上下左右交错设置,最下一排泄水孔的出口应高出地面式异构体300mm。最低排泄水孔下部夯填300mm厚的粘土隔水层。

挡土墙背侧用透水性材料(卵石、砂砾石等)设置障碍400mm厚的反滤层。墙后回填土表面设置为倾坡外的缓坡,坡度取30°。

每一个15m设置一道挡墙伸缩缝,缝宽限25mm,缝中填沥青木板或其它有弹性的防水材料,沿内、外、顶三方填满,深度不小于150mm。

工程实例:b河北省涞源县南马庄乡狼牙口村下黄土台东坡滑坡治理。采用重力式挡土墙对坡体前缘进行支挡。

挡土墙总长33m。墙身整体高3.5m,基础埋深1.0m,地面上墙身高2.5m,墙顶宽0.6m,基础宽1.1m,墙胸采用1∶0.20坡率,基底采用水平基底。

挡土墙采用浆砌块石砌筑,砌筑砂浆采用M7.5,勾凸缝采用M10。顶用1∶3水泥砂浆抹成5%外斜护顶,厚度不小于50mm。

挡土墙采用天然地基。东南段挡土墙地基以岩石地基为主,施工前首先清除表层松散第四系及风化层,对基底进行凿毛,然后对基地进行浸润刷浆,之后再进行挡土墙砌筑。西北段挡土墙地基以土质地基为主,土质地基基底砌筑前,应将基底夯实。土质与岩质地基相交处为了避免不均匀沉降,设置沉降缝。

③抗滑桩。抗滑桩一般设置在滑体中下部。一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度、桩高和桩间距离都要适当。抗滑桩的施工方法主要有打入法、钻孔法和挖孔法3种。对于浅层的粘性土和黄土滑坡,可直接用重锤把木桩、钢轨桩、钢管桩、钢筋混凝土管桩等打入,简单易行;对于中厚层的大型滑坡,则多采用钻孔法和挖孔法施工。

工程实例:四川省都江堰市大观镇红梅村综合点不稳定斜坡治理设计该项目是四川省地震灾区第三批重大地质灾害应急勘查、设计项目,根据不稳定斜坡变形破坏特征(推移式),以抗滑桩的布置避开场地内的已建建筑物和规划建筑物为原则,将抗滑桩布置于2#斜坡中部和1#斜坡下半段中部滑体相对较薄、场地施工条件允许的区域,以确保不稳定斜坡的整体稳定,保证红梅村居民区的安全。

根据不稳定斜坡各剖面推力情况和土层分布情况抗滑桩分设4种类型,即:A型抗滑桩布置于2#斜坡中部,截面尺寸为1.0m×1.5m,设计桩长7.5m;B型抗滑桩布置于2#斜坡中部,截面尺寸为1.0m×1.5m,设计桩长8.5m;C型抗滑桩布置于1#斜坡体下半段下部,截面尺寸为1.2m×1.5m,设计桩长11.0m;D型抗滑桩布置于1#斜坡体下半段Ⅳ-Ⅳ剖面处,截面尺寸为1.5m×2.0m,设计桩长11.0m。桩中心距均为7m,强度均为C30钢筋混凝土结构。

抗滑桩桩底均应嵌入基岩中风化层不少于3m,且嵌岩深度应不少于桩长的1/3。

④锚固。利用穿过软弱结构面、深入至完整岩体内一定深度的钻孔,插入钢筋、钢棒、钢索、预应力钢筋及回填混凝土,借以提高岩体的摩擦阻力、整体性与抗剪强度,是一种阻挡滑坡体滑动的工程措施之一。

2.2.3 改变滑带土石性质,阻滞滑坡体的滑动

用物理化学方法改善滑坡带土石性质。主要有焙烧法、电渗排水、爆破灌浆法等方法。运用物理化学方法改善滑带土石性质借以提高滑坡稳定性的治理方法,目前尚处于试验阶段,在滑坡治理中并未被广泛采用。

3 结语

本文通过具体事例,概述了滑坡地质灾害的治理措施。需要说明的是,滑坡地质灾害治理是一项复杂的工程,不可能通过单一的方式方法达到治理的目的,需根据滑坡体特征、场地地形地貌条件、地层构造条件、工程地质条件、水文地质条件等等,综合采取多种治理措施才能达到治理的目的。在实际工作中,排水、支挡还是整治滑坡的2项主要措施。

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