滑坡研究现状综述Word文件下载.docx

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因此，每次单独变动某一参数的取值，得到新的稳定性系数，如此重复，找出对稳定性系数影响最大的因素，即所谓敏感度分析。

例如，岩土体的内聚力c与内摩擦角φ相比，后者对稳定性系数的影响更为显著，因此增大内摩擦角能更有效地提高边坡的稳定性。

麻面爆破法即利用了这一原理，其大致作法为，适量装药将边坡内部软弱结构面爆破为破碎状态，当滑坡沿该软弱面滑动时，必须克服块体的倾倒角，从而提高滑坡的稳定性。

　　作用在滑坡体上的营力有一定的随机性，因此边坡的稳定性也具有一定的随机性。

概率理论已应用于评价边坡的稳定性。

非线性理论也已用于边坡稳定性评价。

　　以上介绍的是数学模型。

计算技术虽发展迅速，但由于对物理机制的认识尚不充分，加之很难精确确定各个因素的影响，因此数值计算至今还不能完全取代比较成熟的物理模型试验。

在今后相当长的时间里，模型试验将与数值模拟并存，两者还可以相互验证。

模型试验还会继续得到发展。

日本的模型试验水平是比较高的。

他们的模型试验规模大，仿真性强，自然更接近于真实情况。

如在日本科技厅防灾技术中心设置的降雨装置高23.0m，降雨场地面积75×

50m2，其最大降雨强度可达200mm/h（日本降雨量最大的一个地区最大降雨强度185mm/h）；

模型比例尺大到1:

50。

佐佐恭二建立了滑坡体（或泥石流土石水混合体）运动微分方程；

中村浩之将佐佐恭二的工作向前推进了一步，将滑动土体视为“不可压缩的牛顿粘滞流体”，利用Navier-Stokes方程对滑坡土体作了三维动态仿真模拟分析。

这些成就表明，日本对滑坡的研究，无论是在数学模型还是在物理模型上，水平都是比较高的。

3　滑坡的失稳模式及其影响因素

　　张倬元等将斜坡变形机制分为6种模式：

蠕滑—拉裂、滑移—压致拉裂、滑移、滑移—弯曲、弯曲—拉裂、塑流—拉裂。

这6种模式相互复合可以解释更为复杂的斜坡变形机制。

DouglasSteadandEberhardt在总结露天高边坡的破坏机制时，将其分为6类：

（1）双结构面破坏（Bilinearslabfailure）;

（2）犁起破坏（Ploughing）;

（3）弯折破坏（Buckling）;

（4）逐步破坏（Step-path）;

（5）平面型失稳（Planarfailure）;

（6）旧有构筑失效（Oldworkingcollapse）.这个分类方法直观易懂，值得借鉴。

　　影响边坡稳定性的因素有：

地质构造、地应力、岩性、结构面、边坡坡角、天体引潮力、地震、植被、水文地质条件以及人类工程活动等。

其中以水对边坡的影响最为突出，故有“治坡先治水”、“无水不滑坡”之说。

　　水的存在会增大岩土体的容重，软弱岩在水的长期浸泡下力学性质劣化，孔隙水压力使滑动面上的有效正应力降低，滑坡后缘的孔隙水压力产生水平分量，这些都不利于滑坡体的稳定。

当岩土体中含有可溶盐类（如石膏）时，水的溶蚀作用具有很强的破坏性。

大气降水（主要是降雨）触发滑坡已屡见报导，滑坡除与降水量有关外，还与降水持续时间、地表径流排泄条件、初始地下水位、滑坡体岩土体的渗透特性等因素密切相关。

另外，低温在有些情况下也可以触发滑坡。

M.Gorietal报导了意大利东北部Belluno省IoldoAlto镇RudelleRoeStream滑坡。

该地区秋季为雨季；

冬季寒冷干燥，平均气温-15～-20℃，降水很少。

然而滑坡是在冬季发生的。

究其原因，乃是寒冷的天气将水封闭在坡体内而聚集起很高的孔隙水压力，从而触发了该滑坡。

现场的勘察证实了这一推断。

　　一般认为，植被可以缓冲降水对坡面冲蚀，加快土壤水分的蒸发，其根系对坡体有加固作用，这些都有利于滑坡的稳定。

但是考虑到植被也同时增加了边坡的荷载，在一定条件下，植被对滑坡也可以产生不利的作用。

例如，发现在有植被覆盖的有些地区，边坡发生了滑塌，没有植被覆盖的边坡反而是稳定的。

经研究，这些发生滑塌的边坡坡角一般为40°

左右，恰为临界坡角，上覆植被系新栽种的，其根系尚未贯穿滑面扎入稳定地层中。

当有大风作用于植被时，增大了滑坡体上的水平分量，因而触发了滑坡。

这也从反面提示人们，边坡植被一旦遭到破坏，其后果是很严重的，并且难以在短时间内恢复。

再如，南加州海岸地区的一种土滑发生在覆盖着冰植物的陡切斜坡上，在潮湿的冬季，扎根浅的冰植物拦蓄水分，使陡坡增大了相当大的重量，因而增大了驱动力。

有些粘土边坡经受反复的浸水和曝晒，坡面上形成很多龟裂面，甚至可以贯穿至坡体的深部，对坡体稳定十分不利。

在这样的边坡上种植草木可以调蓄径流，减少地表水入渗和对坡面的冲刷，维护边坡的稳定性。

总的说来，植被对边坡的稳定起的作用是利大于弊，保护好现有的植被，禁止乱砍乱伐是必须长期贯彻的政策

4　滑坡预报问题

　　在滑坡研究中，时空预报问题不确定性最大，难度也最大。

约旦在修建高速公路时，对滑坡进行地质填图，按照滑坡可能性进行分区，对工程决策起了很大作用。

这可以看作是滑坡空间上的预报。

而时间上的预报则困难得多。

根据长期观测资料，将位移—时间关系曲线外延可以推测滑落的时间，但误差一般较大。

况且，当位移速度足够大时，推测的精度固然提高了，而这已失去预报的意义。

　　人们总试图找到一个稳定判据以衡量滑坡的稳定程度，并且作了大量的尝试。

一般的出发点都是找到一个物理量来表征滑坡体这一力学系统的状态，当这个量达到某一临界值时，滑坡即发生，人们很自然地想到，滑坡是沿做功最少即最“省力”的路径下滑的。

事实说明问题没有那么简单。

举例来说，宏观的张裂缝不总是有效的判据，有的滑坡后缘张裂缝持续发展到相当程度，许多人断言必滑无疑，却又稳定下来；

还有，人们通常认为，机车振动、工程活动、暴雨等是滑坡的触发因素，而有的滑坡是在这些触发因素并不存在的情况下滑落的，找不到明显的触发因素。

这些尚未得到完善解释的实例说明，滑坡孕育、发生的规律是相当复杂的。

徐嘉谟指出，目前提出的几乎所有的判据都是不完善的。

有的作者试图以重力势能作为判据，理由是势能越小越稳定。

但他们忽略了滑坡体的总势能还应包括弹性势能，仅仅考虑重力势能是不严密的。

就目前来说，还未能找到既合理又有明确物理意义的判据。

文献从塑性理论中的下限定理出发，结合宏观迹象给出滑坡滑动的判别方法，实际上是向最可能滑面方法的逼近，因此并无实质性的改善。

应当指出，用稳定性系数来表征滑坡的稳定性，只是从静态的观点去看待滑坡问题，是不够全面的。

实际上，滑坡从孕育、发展直至滑落，是一个漫长的过程。

它不仅仅是一个静力学问题，其中往往还有蠕变。

就一个边坡来说，尽管它的初始力学状态满足平衡条件，经过长期的蠕变，则可能朝着不稳定的方向发展。

在重力作用下，在适当的岩性和构造条件下，会形成蠕变带［25］，若蠕变不能趋于稳定，则会孕育成为规模庞大的滑坡。

蠕变的客观存在，也使滑坡预报的难度增加了。

5　岩溶地区的滑坡

　　碳酸盐岩边坡属于层状岩质边坡，具有一般层状岩质边坡的共性，因此，碳酸盐岩与其它岩质的滑坡并无本质差别。

但是由于岩溶和岩溶地下水的作用，碳酸盐岩边坡的滑动破坏具有一些特殊性。

除了含泥量较高的泥灰岩、泥质白云岩外，大部分碳酸盐岩属于坚硬岩石，因而可以形成高陡的边坡，此为有利的一面；

碳酸盐岩易被地表水、地下水溶蚀，发育溶缝、溶洞，破坏岩体的完整性，这是不利的一面。

岩溶水的作用也是一分为二的。

在碳酸盐岩边坡表面，降雨形成的面流对岩体产生面状溶蚀，不利于边坡稳定；

在一定条件下，也会产生碳酸盐的再沉淀与结晶作用，一些溶蚀裂隙被CaCO3充填胶结，对边坡的表层起到保护和加固作用。

而岩溶水的动力作用对边坡的稳定十分不利。

岩溶水对岩体产生溶蚀、冲蚀和劈裂作用，由于溶蚀作用为水在岩体内部造成了良好的通道，在大雨时溶蚀张裂缝中动水压力骤然增加，水平推力加大，同时滑面上出现扬压力，滑动面的抗剪强度降低，容易诱发滑坡。

在高寒地区，地下水在溶缝中的冻胀作用可以加速岩体的破坏。

6　滑坡的工程治理

　　滑坡治理投资甚巨，但若任其发展势必造成更大的损失。

据孙广忠估计，长江上链子崖治理费用与效益之比为1:

20。

当然，最好是防患于未然，尽量减少对地质环境的破坏。

不少滑坡（如铁西滑坡）是采石、切坡等人为因素造成的。

孙广忠提倡的“地质工程”理论的重要一点就是，地质体有自稳的能力，地质工程应该充分利用这种自稳能力。

如果盲目破坏地质体，滥挖滥采，必将付出十倍百倍的代价。

　　治坡先治水。

在坡面上修建排水措施，尽量减少地下水的下渗，是一项非常有效的措施。

为了降低地下水位，可以修建地下排水工程，如平孔排水、虹吸排水等。

　　对于厚度大、主滑段和牵引段较陡的滑坡，减重和反压是防治滑坡的有效措施。

其计算的理论依据是英国人Hutchinson提出的“中线法”。

　　支挡工程是主动防护的有效方法，主要有：

大截面抗滑桩、锚索抗滑桩、锚索、小型刚架加锚索、微型桩群等。

桩和锚的结合是今后发展的趋势。

　　另外，还用改良滑带土的方法，增加滑坡自身的抗滑力。

灌浆、旋喷混凝土、石灰桩［31］尽管作用的微观机理不尽相同，但目的都是提高滑带土的强度。

文献［31］指出，石灰桩对边坡的加固作用可以概括为5个方面：

（1）生石灰消化反应吸收桩体周围粘土中的水分，减低了孔隙水压力，从而使有效应力增加；

（2）粘土因生石灰消化反应而脱水，从而增加强度；

（3）由于孔隙水压力降低，使剪切带压实固结，有效应力增大，增加了抗剪强度；

（4）钙离子和氢氧根离子向周围迁移，与周围的粘土发生反应，从而增加强度；

（5）桩体材料的强度提高：

当石灰反应时，生成强度相当于低强度混凝土的材料

7　边坡崩塌的治理

　　崩塌为边坡常见的破坏形式，滑坡与崩塌往往联系密切，不能截然分开。

在新构造隆升的碳酸盐岩地区（如云贵高原、鄂西、川东地区），河谷深切形成陡峭的山谷；

强烈的表层岩溶作用使得石牙、溶沟、溶槽、溶蚀裂隙发育，山体因而支离破碎，形成很多危岩体，极易造成崩塌落石等灾害。

如果交通线路在这些地区通过，会对行车安全构成很大威胁。

为防止边坡的崩塌落石，传统的做法为用石材、钢筋混凝土构筑拦石墙，以及用木材或废旧钢轨和金属格栅构成拦石栅栏，或修建棚洞、明洞通过。

这些结构刚性大，抗冲击能力弱，且施工周期长，影响线路正常运行。

近年来，瑞士布鲁克公司（Geobrugg）开发的SNS柔性拦石网系统（SafetyNettingSystem），以其柔度大，可经受大变形，对地形适应性强，施工方便快捷，不影响正常运营等优点，获得了广泛的推广应用［32］。

在防护网的防护能量范围之内，由于系统允许大变形，大大减小了落石对系统的冲击力，极限情况下，减压环产生塑性变形，落石的动能转化为塑性功，钢丝网并不会损坏。

清除落石、更换减压环后，防护网仍可继续使用。

致　谢　

本文在写作过程中承岩溶地质研究所雷明堂博士悉心指导，特此致谢。

作者单位:

成都理工学院环境与土木工程学院，成都610059