关于黄土滑坡的成因机理及其防治对策的认识

摘要：黄土地区滑坡规模大、密度高、类型全。采用现场调查和系统分析相结合的方法,认识了黄土滑坡在特定地质环境下主要的地质因素及非地质因素、形成机理及及其发育过程, 并从预防灾管理和工程措施两方面，对黄土滑坡的预报治理工作具有积极的理论和现实意义。

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.

[2]李智毅,杨裕云.工程地质学 [M] .武汉:中国地质大学出版社,1989.