西部水电工程滑坡灾变及控制技术

2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：通常情况下，覆盖层滑坡按滑坡运动形式可分为：牵引式滑坡和推移式滑坡。最终，形成受前缘渐变式牵引变形控制——中后部逐步变形失稳的变形破坏模式，即牵引式滑坡变形破坏模式。图3.2-1牵引式滑坡变形破坏模式图3.2-2推移式滑坡破坏模式4.冰水堆积物青藏高原东南缘滇西北、川西地处我国第一个地形梯带。

合理的滑坡分类对于认识和防治滑坡是非常有必要的，不同学者从不同的观点出发，曾对滑坡做过各种各样的分类。通常情况下，覆盖层滑坡按滑坡运动形式可分为：牵引式滑坡和推移式滑坡。牵引式滑坡表现在滑坡的下部首先达到极限平衡状态并产生很大位移，此时下部坡体首先失稳，导致上部坡体失去下部坡体的抗力而跟着发生滑动；对于推移式滑坡，中上部坡体由于外荷载增加或者强度降低首先达到极限状态，从而增加了对下部坡体的推力，导致坡体的整体下滑。

突出滑坡地质基础的重要性，必须以正确的地质分析为基础，且和地质分析的结论相一致，系统地分析其形成条件和主要作用因素，并论述其变形破坏模式，建立合理的地质力学计算模型，为滑坡的稳定性计算和评价，以及滑坡灾害预测预报和有效防治提供理论基础。以下分析两种类型滑坡的形成条件、作用因素及破坏模式。

1.牵引式滑坡和推移式滑坡的形成条件

（1）地形地貌条件。滑坡的发生需要提供临空面即具有向外移动的空间条件。牵引式滑坡由于坡脚的开挖或者前缘受库水冲刷，坡面形态一般为前部陡—中后部稍缓式特点，滑移面形态为前部陡—中后部缓式滑面特点；推移式滑坡的坡面形态一般为后部陡—中前部稍缓式特点，滑移面形态为后部陡—中前部缓式滑面特点；这样牵引式滑坡和前缘坡体应力集中，推移式滑坡后缘应力集中，导致滑坡变形破坏型式不同的一大原因。

（2）地层岩性条件。两种类型滑坡往往发生在堆积层、风化带及岩土体的软弱夹层所组成的斜坡地带，滑体多为松散堆积物构成，结构松散，透水性好，强度低，这不仅能够在后缘加载过程产生较大塑性变形，而且在前缘有利于降雨和库水位的入渗，降低岩土体强度。若是岩质滑坡，但所产生的相应位置的裂缝往往沿岩体内已有的构造裂面或其组合面发育，依然可以产生不同类型的滑坡。

（3）地质构造条件。自然形成的推移式滑坡和复合式滑坡后部主要存在陡峭岩体，并且节理裂隙比较发育，完整性差，随着风化程度的提高，易发生崩塌落石现象，对滑坡后缘起到加载效应；而牵引式滑坡和复合式滑坡前部岩体节理裂隙较为发育，易风化且被库水和降雨产生的地表水冲蚀，从而形成临空面。

（4）水文地质条件。除了前缘坡脚开挖或者库水冲刷以及后缘加载，致使应力集中效应导致岩土体剪切应变软化，地表降水与地下水对滑坡稳定性影响也很大，主要表现在降低岩土体强度，增加岩土体自重，产生动水压力、静水压力、孔隙水压力等，在三种类型滑坡变形破坏过程中产生的裂缝提供了良好的流动通道，导致其变形破坏极易受库水和降雨的影响。

2.牵引式滑坡和推移式滑坡的作用因素

滑坡是具有滑动条件的斜坡在多种因素综合作用下的结果。但对某一特定滑坡总有一个或两个因素对滑坡的发生起控制作用，称这样的因素为主控因子。在不同类型滑坡防治中应着力找出主控因子及其作用的机制和变化幅度，分析其变形破坏过程，并采取相应的工程措施，消除或控制主控因素作用以稳定滑坡。就各种因素对形成滑坡的作用来说，作用因素可分为：一是改变坡体应力状态，增大坡脚应力和滑带土的剪应力（即下滑力）的因素；二是改变滑带土的性状，减小抗滑阻力的因素；三是既增加下滑力，又减小抗滑力，甚至造成滑带土结构破坏（如液化）的因素。各种作用因素对滑坡的作用既有力学作用，也有物理化学作用，还有作用的时间过程，因此，对作用因素进行综合动态分析是必要的。

对于牵引式滑坡而言，根据其形成条件可知，开挖路堑坡脚、河流冲刷是引起牵引式滑坡发生的主要作用因素，其增大了滑坡坡脚应力和滑带剪应力，导致前缘局部先变形，逐渐向后依次发展，同时，在其他因素（如降雨、地表水下渗、地震等）作用下加快了牵引式滑坡变形破坏。对于推移式滑坡而言，根据其形成条件可知，推移式滑坡后缘坡上加载及地表水下渗是引起推移式滑坡发生的主要作用因素，其增大了滑坡后缘坡体应力和滑带剪应力，导致后缘先变形，逐渐向前挤压变形，在其他因素（如库水位升降、地震等）作用下加快了推移式滑坡的整体变形破坏。

3.牵引式滑坡和推移式滑坡变形破坏模式

（1）牵引式滑坡变形破坏模式。自然条件下，斜坡处在稳定或略高于极限平衡状态，坡脚是重要的阻滑段，在降雨的持续作用及库区库水对前缘冲刷、库水位升降等不利工况下，致使斜坡前缘临空高度增加，抗滑力逐渐减小，导致斜坡前缘产生变形，坡面产生裂缝。产生的牵引变形裂缝为地下水下渗提供了通道，持续降雨形成的地表水也可通过裂缝下渗到斜坡的更深部，这样将导致：一方面软化潜在滑动面，滑动面物理力学参数降低，抗滑能力下降，滑体容重增加，下滑力随之也增加；另一方面产生静动水压力，使下滑力增加，抗滑力降低。综合不利条件下导致滑坡前缘滑体失稳，随着变形的逐步发展，使前缘滑体后缘支撑削弱甚至临空，前缘滑体后缘以后的坡体也产生变形失稳而出现新的滑动，从而导致前缘滑体首先滑动，之后斜坡体逐步向后向上发展，依次变形滑动，贯通为大型滑坡体；对应的牵引式滑坡分为牵引区和被牵引区（可以有多个）。最终，由牵引区首先变形滑动，被牵引①、②、③区依次出现分期变形破坏模式；或者被牵引①、②、③区作为一个整体产生变形滑动，贯通为大型滑坡体。最终，形成受前缘渐变式牵引变形控制——中后部逐步变形失稳的变形破坏模式，即牵引式滑坡变形破坏模式（图3.2-1）。

（2）推移式滑坡变形破坏模式。滑坡后缘危岩体常年崩塌及人类活动（采煤、修建房屋等）导致后缘大量堆载，后缘张开裂缝发育，后缘滑体荷载不断积累，岩土体在斜坡上的下滑力逐渐达到并超过其抗滑力，引起后部失稳始滑而推动前部滑动，后缘变形滑体朝滑坡中部压缩变形，是一个逐渐加载的过程，产生鼓胀裂缝；对应的把推移式滑坡分为两个区即推移区（初始变形区）和被推移区（图3.2-2）。

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图3.2-1　牵引式滑坡变形破坏模式

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图3.2-2　推移式滑坡破坏模式

4.冰水堆积物

青藏高原东南缘滇西北、川西地处我国第一个地形梯带。由于印度板块向欧亚板块的俯冲，青藏高原自南向北、自西向东逐渐抬升。中更新世晚期高原曾经一次强烈的隆升，使高原面升达平均3000m的海拔高度，而后继续抬升。受青藏高原快速隆升的影响，在青藏高原东边缘地带形成一系列高山，遭受澜沧江、怒江、金沙江、大渡河、岷江等强烈的快速下切，形成地形陡峻的高山峡谷地貌景观。第四纪期间，受全球性气候冷暖变化的影响，使上述海拔较高的山脉遭受多次冰川作用。国内外不少学者的研究表明，中更新世以来，中国西南高山地区至少发生过大规模的冰川作用。冰川堆积物冰碛物、冰水堆积物广泛地分布于山岳山麓地带和沟谷之中。

西部山区冰川堆积物边坡的破坏形式主要有滑坡、崩塌滑塌、坡面冲蚀和泥石流，多种破坏形式往往相伴出现。冰川堆积物边坡破坏类型通常与坡体物质组成、结构特征、形成时代、自然演化、气候条件及人类工程活动等多种影响因素有关，其中物质组成和结构特征起到控制性作用，胶结作用良好的冰磺冰水砾岩边坡具有较好的稳定性，相比之下，胶结程度较差的泥沙类冰川堆积物发生破坏的实例较多。

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