陳秋光 羅春蔚
摘 要:本文以廣西壯族自治區(qū)那坡縣為研究,研究分析降雨誘發(fā)碎屑巖斜(邊)坡崩塌、滑坡機(jī)理,并對(duì)碎屑巖斜(邊)坡穩(wěn)定性主要影響因素進(jìn)行研究探討,為那坡縣今后的地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供參考。
關(guān)鍵詞:碎屑巖斜坡崩塌;滑坡機(jī)理;穩(wěn)定性;因素
在一些山坡地區(qū),其常常會(huì)發(fā)生滑坡崩塌的現(xiàn)象,而降雨因素是影響斜坡穩(wěn)定性的一個(gè)重要要點(diǎn),人們已逐漸對(duì)其給予了一定的重視。對(duì)于降雨因素來說,其主要是由于雨水的來臨會(huì)滲入到滑坡土體的內(nèi)部進(jìn)而給滑坡內(nèi)部的孔隙水壓力、土體含水率、土體的重量、土體的抗剪強(qiáng)度等產(chǎn)生一定的影響,從而在一定程度上降低了滑坡的穩(wěn)定性,使山體發(fā)生崩塌。根據(jù)調(diào)查及資料分析,降雨誘發(fā)斜坡坡殘積層土體形成滑坡破壞的變化過程可總結(jié)為:降雨入滲致斜坡表層土體局部飽和——滑坡后緣形成拉張裂縫——滑面飽和擴(kuò)展與坡面徑流牽引——斜坡失穩(wěn)形成滑坡。
1.降雨誘發(fā)滑坡的破壞模式
1.1滑坡體局部飽和階段
在碎屑巖斜坡地區(qū)發(fā)生降雨的時(shí)候,其降雨主要是從斜坡的表面開始滲入,在滲入的過程中其不會(huì)產(chǎn)生坡面裂縫的現(xiàn)象,當(dāng)降雨達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí),土體的表層也接近要達(dá)到飽和狀態(tài)了,之后雨水的滲入量便會(huì)逐漸減少,飽和區(qū)表面形成地表徑流。這個(gè)階段土體在高強(qiáng)度降雨作用下,降雨入滲很快,土體含水率增大并很快達(dá)到飽和狀態(tài),孔隙水壓力由負(fù)值不斷增加到一個(gè)最大值。
1.2滑坡后緣形成拉張裂縫階段
斜坡表面徑流增強(qiáng),其相應(yīng)的面積會(huì)逐漸擴(kuò)大,進(jìn)而延伸到整個(gè)坡體的表面,在徑流的作用下,坡體會(huì)出現(xiàn)一定的拉張裂縫,從而會(huì)影響坡體的狀態(tài)。
1.3滑面貫通與坡面徑流牽引階段
當(dāng)降雨持續(xù)不斷地來臨的時(shí)候,其會(huì)在一定程度上增加裂縫的縫隙,而雨水便會(huì)進(jìn)入到滑動(dòng)面上,促使滑動(dòng)面積的增加,隨著裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展,入滲雨水對(duì)滑動(dòng)面土體抗剪強(qiáng)度進(jìn)行弱化,隨后滑動(dòng)面貫通。
2.降雨誘發(fā)碎屑巖斜坡崩塌、滑坡機(jī)理分析
2.1雨水增加了坡體的重量
對(duì)于滑坡土體來說,雨水的降臨會(huì)在一定程度上增加土體的含水量與重量,而對(duì)于滑坡土體來說,如若其自重增大,則也會(huì)增強(qiáng)土體的下滑力,使其更容易產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象,另土體軟化使力學(xué)強(qiáng)度下降(C、Φ值降低),抗滑力下降。
2.2土體抗剪強(qiáng)度降低
對(duì)于土體的抗剪強(qiáng)度來說,其是一個(gè)可變化的數(shù)值,在實(shí)際生活中,土體的抗剪強(qiáng)度會(huì)隨著土體的含水量和孔隙率的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化,而如若土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)降低的話,其便會(huì)在一定程度上造成滑坡崩塌現(xiàn)象,因此加強(qiáng)對(duì)土體抗剪強(qiáng)度因素的重視也至關(guān)重要。但是在降雨時(shí)節(jié),其會(huì)降低土體的粘結(jié)力,即降低了土體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,使滑坡體的抗剪強(qiáng)度降低,影響碎屑巖斜坡穩(wěn)定性。
2.3裂縫發(fā)育,產(chǎn)生靜水壓力
在降雨的作用下,斜坡表層易形成拉張裂縫,裂縫的發(fā)育將加快降雨入滲過程,一方面降雨通過裂縫進(jìn)入滑體,對(duì)滑體內(nèi)部的土體進(jìn)行加載作用,同時(shí)滲透到滑動(dòng)面的降雨還會(huì)降低滑動(dòng)面土體的力學(xué)性能;另一方面,當(dāng)降雨在裂縫中聚積后,會(huì)在裂縫中形成沿下滑方向的靜水壓力,靜水壓力使得滑坡的下滑力進(jìn)一步加大,對(duì)滑坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。
3.影響碎屑巖斜(邊)坡穩(wěn)定性的因素分析
3.1主要內(nèi)在的影響因素
(1)地層巖性因素
對(duì)于那坡縣碎屑巖斜坡中的一些積土物質(zhì)來說的話,其主要成分包括石英、高嶺土、云母、黑色礦物等一些物質(zhì),坡積層巖性以粉質(zhì)粘土為主、殘積層巖性則主要包括一些碎石粘性土,對(duì)于內(nèi)含物質(zhì)來說,其通常維持著硬塑狀的狀態(tài),具有高強(qiáng)度的特點(diǎn),但是其大都水穩(wěn)定性較差,如若遇到強(qiáng)降雨的天氣,則會(huì)使積土軟化,降低力學(xué)強(qiáng)度。碎屑巖斜坡坡殘積土一般為弱~中透水層,較一般的粘性土滲透性要好,降雨較一般的粘性土更容易入滲,導(dǎo)致坡體增重和力學(xué)強(qiáng)度降低。
(2)地形地貌因素
那坡縣地處云貴高原余脈六韶山南麓,大部分屬于中山及巖溶山地,山體高差260~1681m,地形坡度除河流階地處較平坦外,其余地區(qū)坡度一般均大于20°,一般20~45°,北東部巖溶峰叢地貌區(qū)山體大多形成陡崖。一般情況下滑坡崩塌現(xiàn)象發(fā)生居多的地區(qū)則是以45~75°邊坡的地段為主,這些地方的事故發(fā)生比例較大,因此人們需對(duì)此給予高度的分析。如若該地區(qū)遭遇連續(xù)的降雨天氣,則一些斜坡的土層會(huì)形成相應(yīng)的飽和帶和非飽和帶,而這則會(huì)在一定程度上降低土體的有效應(yīng)力,在這種情況下,有效內(nèi)摩擦角明顯降低,若低于斜坡本身的自然休止角,坡面則有可能形成大面積的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。
(3)植被影響因素
在那坡縣地區(qū),植被因素也會(huì)在一定程度上影響碎屑巖斜坡的穩(wěn)定性,其影響的要點(diǎn)主要分為水文地質(zhì)效應(yīng)和力學(xué)效應(yīng)。其中,在水文地質(zhì)效應(yīng)中,其主要在于一些植被可以通過其自身的樹冠來抵擋雨水的侵襲,從而在一定程度上減少雨水的滲入;與此同時(shí)植被的根莖葉等部位可以防止土體的軟化,降低土體的水位,并進(jìn)一步吸收雨水,減少雨水的滲入量。從力學(xué)效應(yīng)角度分析,對(duì)于植被的根莖可在一定程度上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固土壤的作用,從而增強(qiáng)土體的強(qiáng)度與抵抗雨水的能力。
3.2主要外在影響因素
(1)降雨
突發(fā)性大暴雨是誘發(fā)那坡縣碎屑巖地區(qū)斜坡發(fā)生崩塌滑坡的主要原因之一。該地區(qū)中大暴雨的降臨會(huì)使斜坡土壤軟化,降低土體強(qiáng)度。降雨誘發(fā)滑坡崩塌主要有三種方式,其一是對(duì)邊坡巖土體,降雨使巖土體的重量增加了,雨水浸入到土體的內(nèi)部也在一定程度上增強(qiáng)了其靜水壓力,從而造成滑坡崩塌;其二是雨水浸入到山坡的底部,使坡腳變形,從而在一定程度上改變了邊坡的結(jié)構(gòu);其三雨水降低土體強(qiáng)度,使泥土軟化,降低粘土水化作用,改變邊坡力學(xué)性能。根據(jù)那坡縣2015年6月和2014年暴雨誘發(fā)群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害分析,隨著降雨量的增大,地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量呈不斷遞增的趨勢(shì),尤其是日降雨達(dá)到暴雨級(jí)別后,地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量呈明顯遞增趨勢(shì)。由此也證實(shí)了,持續(xù)性強(qiáng)降雨是誘發(fā)那坡縣碎屑巖地區(qū)斜坡發(fā)生區(qū)域性多點(diǎn)滑坡最主要因素的觀點(diǎn)。
(2)人類工程活動(dòng)
那坡縣碎屑巖區(qū)主要為中山、低山陡坡地形及巖溶山地,當(dāng)?shù)乇容^平整的地形普遍比較少,其中地形一大特色就是山地。在實(shí)際生活中,居民會(huì)在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行建房、修路等活動(dòng),從而使一些山地形成人工切坡的狀態(tài),一般地段邊坡開挖的切坡高度可達(dá)10m以上。據(jù)調(diào)查,那坡縣碎屑巖土質(zhì)自然斜坡和人工切坡發(fā)生一些地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)候,比如當(dāng)?shù)鼗隆⒌匦伪浪痊F(xiàn)象,其往往是集中在開挖切坡的地段,因此這一問題需要引起居民高度重視。大部分情況下,當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)開挖的邊坡往往未采取任何工程治理措施,在一般降雨作用條件下,邊坡以小崩塌破壞為主、而自然斜坡處于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài);而在長(zhǎng)歷時(shí)降雨或短歷時(shí)強(qiáng)雨強(qiáng)條件下,由于開挖形成高陡的臨空面及應(yīng)力集中帶,人工邊坡往往誘發(fā)較大規(guī)模的崩塌、滑坡災(zāi)害,而人工邊坡后方的自然斜坡也可能誘發(fā)較大規(guī)模的滑坡災(zāi)害。
4.結(jié)束語
地層巖性、地形地貌及斜坡上的植被為那坡縣碎屑巖斜(邊)坡穩(wěn)定性的主要內(nèi)在影響因素,降雨和切坡建房工程活動(dòng)為那坡縣碎屑巖斜(邊)坡穩(wěn)定性的主要外在影響因素。
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