(1)土质滑坡:发生在松散未固结的黏性土或砂性土斜坡上的滑坡造成的灾害。常常因受暴雨或洪水诱发造成滑坡灾害。根据土的性质进一步分为黄土滑坡、黏性土滑坡、堆积层滑坡等。(2)半岩质滑坡:滑动面呈现折线形、圆弧形的滑坡。(3)岩质滑坡:在岩层斜坡中发生滑坡造成的灾害。大多沿岩层层面、断裂破碎带、节理裂隙密集带以及强度较低、塑性变形较强的软弱夹层发生滑动。岩质滑坡以软硬相间的层状、薄层状沉积岩以及片理化岩石分布区最为常见。平面形态多为纵长式或纵横均等式或近似梯形。在剖面上由于不同滑动面各部分滑速不均,在滑动体上形成多级台阶,并且在滑坡壁上出现滑坡擦痕或擦沟。岩质滑坡滑动规模相差悬殊,经常有大型和巨型滑坡造成严重危害。
按滑坡诱发因素分类
20世纪70年代以来,根据诱发滑坡的主要因素,人们将其划分为多种类型,主要讲叙地震滑坡、暴雨滑坡、融冻滑坡、人为(工程)滑坡。
(1)地震滑坡:指地震震动引起岩体或土体沿一个缓倾面剪切滑移一定距离的现象。滑移的岩体或土体称滑坡体;剪切面叫滑移面。(2)暴雨滑坡:暴雨可以作为“润滑剂”,使滑坡的滑动面上更容易滑动,从而引起滑坡。(3)人为(工程)滑坡:在一定条件下,工程开挖和蓄水、排水等人为动力作用引发的滑坡。这类滑坡有的是由人为工程活动直接诱发的新滑坡,有的是由人为工程活动使老滑坡复活而产生的滑坡。(4)融冻滑坡:坡面由于负温度作用,边坡土层中的上层水分冻结,化冻期间冻融层含水量超过极限,剩余水分不能及时的渗透或者排除,土层强度和边坡稳定性急剧下降,从而导致滑坡。(5)侵蚀滑坡:坡面在外力(水、风)作用下被破坏剥蚀从而导致滑坡。(6)冲刷滑坡:水冲刷坡面,形成的滑坡。(7)加载滑坡。(8)渗漏滑坡。(9)液化(浮涌)滑坡。
按滑坡体规模大小分类
以滑体体积反映滑坡规模大小为主要指标,将其分为:
(1)微型滑坡。此类滑坡的规模最小,体积在1万立方米以下。(2)小型滑坡。此类滑坡的体积为1万~10万立方米。(3)中型滑坡。此类滑坡的体积为10万~100万立方米。(4)大型滑坡。此类滑坡的体积为100万~1000万立方米。(5)特大型滑坡。此类滑坡的体积为1000万~1亿立方米。(6)巨型滑坡。此类滑坡的规模最大,体积在1亿立方米以上。
按滑坡发生时代分类
以河流侵蚀期作为划分滑坡发生时代的依据:
(1)新滑坡。正在反复活动或者停止活动不久,仍然存在滑动危险的滑坡。新滑坡具有很大的潜在危险性,是监测、预防、治理的主要对象。(2)老滑坡。如果稳定期能达到2~3年,人们就称它为老滑坡体。(3)古滑坡。如果一个滑坡体的稳定期能够达到10年以上,人们称它为古滑坡体。
按滑坡受力情况分类
滑坡与力有关,所以,根据受力情况将滑坡划分为:
(1)牵引式滑坡。主要是指滑坡体前部首先发生滑动,前面失去了支撑,后面的坡体也跟着滑动的滑坡叫做牵引式滑坡。(2)推动式滑坡。这类滑坡跟牵引式滑坡刚好相反,它首先发生滑动的部位是坡体后部,由于后部施与前部一个推挤力,所以它的前部坡体也跟着发生活动。它的滑坡范围是从后往前的。(3)混合式滑坡。结合以上两种滑坡的特性,在前后共同作用力下发生的滑坡。
滑坡体的力学特征和发展趋势就是根据这种分类方法判断的,它是一种常用的分类方法,能够合理地布置有效滑坡治理工程。
按滑坡的运动速度分类
根据滑坡在滑动过程中的速度,将其分为:
(1)蠕动型滑坡。此类滑坡的滑速最慢,在0.1米/秒以下。(2)慢速滑坡。此类滑坡的滑速为0.1~1.0米/秒。(3)中速滑坡。此类滑坡的滑速为1.0~5.0米/秒。(4)高速滑坡。此类滑坡的滑速为5.0~20米/秒。(5)剧冲型滑坡。此类滑坡的滑速最快,在20米/秒以上。
按滑动面的埋藏深度分类
根据工程上的需要,可以按照滑移面的埋藏深度将其分为:
(1)表层滑坡。这类滑坡很容易施工,其滑面埋深在3米以上。(2)浅层滑坡。这类滑坡容易施工,其滑面埋深为3~10米。(3)中层滑坡。这类滑坡可以施工,其滑面埋深为10~30米。(4)深层滑坡。这类滑坡施工有些困难,其滑面埋深为30~50米。(5)超深层滑坡。这类滑坡很难施工,其滑面埋深在50米以上。
按易滑岩组分类
可以根据易滑岩组种类将滑坡分为10种类型,主要讲融冻滑坡、偶滑地层滑坡、红色地层滑坡、煤系地层滑坡。
(1)融冻滑坡:黄土丘陵地带的易滑坡体中的冰雪开始融化,一些滑坡体不稳下滑,导致发生滑坡灾害事件。雨季和冻融期都是滑坡地质灾害的高发期,冻融所致的滑坡多发生在北方黄土丘陵或山地地区,此类地质相似地区应加强监控,防范灾害发生。
(2)偶滑地层滑坡:由偶夹软弱岩的硬质岩组成的岩性组合被称为偶滑岩组,硬岩石沿着某一层软弱的夹层滑动的情况很少发生。在硬岩层内很难发生滑坡。
(3)红色地层滑坡:红层是以红色陆沉积为主的碎屑沉积岩层,岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩为主。它的形成条件独特,具有特殊的工程性质,是典型的易滑地层,边坡稳定问题非常突出。分布于中国西南地区。受其中遇水后易泥化、软化的页岩和泥岩的影响,如果它的岩层和坡向倾向相同的话,那么它的顺层滑坡和松散堆积物沿就会形成岩层风化面,就很容易发生基岩面滑动的情况,而由红层所形成的滑坡堆积物很容易形成再次滑动的情况。地表水往往就是通过红层中的陡倾角裂隙伸进去的,当出现暴雨时,坡体极易突然滑动,暴雨就会产生极大的孔隙水压力。不过坡体能够在很短的时间内恢复稳定状态,因为孔隙水压力会随着坡体滑动很快的减低或者完全消失。
1982年、1989年和2002年,重庆市境内和四川东部因为突降暴雨,连绵几天,使孔隙水压力突然加大多倍,从而引起了滑坡。其中85%以上的滑坡就是在红层中发生的。鸡扒子滑坡就是最为典型的一个实例,它是在侏罗纪地层中发生的老滑坡局部复活的现象。尽管该滑坡在几年内都是稳定的,但是,1982年7月18日14时,持续不断的暴雨使得它的孔隙水压力超过了它的抵抗力,从而再次快速滑动起来,在几个小时之内,就滑移了100~300米,其滑坡体有1200米长,300~850米宽,体积估计有1300万立方米,最后,滑坡的前部滑进了长江。连续的暴雨和暴雨过程中因小滑坡引起的侧方石板沟堵塞,使得坡体完全承载了上游汇集的水,从而使孔隙水压力不断增大,最终使它再次“复活”,造成巨大灾害。
红层滑坡的规模有小有大,其中,小的滑坡体积仅仅数千立方米,而大的滑坡体积可达数千万立方米,有着相当大的差距。此外,其滑动速度也有着较大的差异,这受孔隙水的压力或滑动面的倾斜度的限制,如果滑坡滑行很大的话,那么就能够说明孔隙水压力很大,或者说明滑动面很陡。
(4)煤系地层滑坡:煤层总是产于特定的岩石组合中。地质学家将这种组合的岩石,叫煤系地层。煤系地层主要分布在中国的西部。上覆地层沿煤层或其顶、底板黏土岩层滑动的现象就常常发生在煤系地层中。这类滑坡的规模很大,往往是巨型滑坡,破坏力极大。此外,还有次一级滑坡经常发生在这些巨型滑坡之上。较易发生滑动的还有煤系地层所形成的松散堆积物。在贵州西北部煤田区和川南煤田区,就发生过巨型滑坡。
例如,贵州大方县城里的古滑坡。该滑坡体有着极大的规模,其长为2300米,平均宽为1600米,体积约4.4亿立方米。滑坡体伴随着明显的分级,一眼就可以将广泛分布在沿各级滑坡间阶坎处的出水点识别出来。随着城镇工业化的发展,城镇人口的增加,生活中和生产中的大量废水随着坡体漫流而下,并且没有对它进行系统维修,因此,使表层的坡面损坏严重,人们防范意识较低,从而造成不必要的麻烦和灾害。例如四川古蔺县复陶柏阳坝古滑坡,可以说是中国滑坡之最,滑体的平均厚度为250米,最厚处达到300米,表面积为10平方千米,体积竟达25亿~30亿立方米。因为山体滑坡,它上层的煤层已经随着滑坡流走,但是,不能忽视的是在它的滑坡体下面还蕴藏着厚75米的煤层,这是一笔巨大的财富。
能直接影响坡体稳定性并诱发大型滑坡,且能导致古滑坡复活的因素是地下采空。人为因素在煤系地层滑坡的发生发展过程中起着相当明显的诱发作用。
(5)成都黏土滑坡。
(6)半成岩地层滑坡。
(7)玄武岩地层滑坡。
(8)千枚岩地层滑坡。
(9)砂板岩地层滑坡。
(10)黄土滑坡与红色黏土(岩)滑坡。
滑坡的构成要素
滑坡的各部位特征
(1)滑坡体:简称滑体,是滑坡的具体表现。主要是指脱离斜坡母体、发生移动的那部分岩土体。(2)滑动面:简称滑面,又叫滑动镜面或滑坡镜面,主要是指滑坡体滑动的界面。滑动面一般情况下很平整。当滑坡沿着一层数毫米、甚至数米厚的剪切带开始滑动的时候,它的这个界面就叫做活动带,我们所说的滑动面就隐藏在滑动带里面。(3)滑坡床:简称滑床,主要指滑坡体下面稳定的岩土体。(4)滑坡后壁:指因为滑坡体的下滑移动,从而使滑坡的主裂缝的外侧暴露出来,暴露出来的陡壁就叫做滑坡后壁。由滑坡后壁最高点的经度和纬度共同定位的那个滑坡位置点,叫做滑坡顶点。(5)滑坡侧壁:位于滑动体两侧的陡壁叫做滑坡侧壁。滑坡后壁与滑坡侧壁相互连接,连绵延伸。(6)滑坡洼地:是指由于滑坡体陷落而在滑坡后缘裂缝一带形成的洼地。(7)滑坡湖:是指由于滑坡后壁的地下水冒出地面形成的沼泽或积水洼地。(8)滑坡台地:是指因坡度变缓导致滑坡体表面形成的台地。(9)滑坡台坎:是指在滑坡滑动过程中发生分段解体时,在每段滑坡体之间形成的阶坎。(10)滑坡剪出口:是指在滑坡体的最前端,滑动面与地面所形成的交线。(11)滑坡主轴线:是指将滑坡体两侧边界中点相连,这条看不见的连线,就是滑坡主轴线。滑坡体运动各点在此线上应是速度最快的。一般线呈直线,但有时由于受到滑床的影响而呈现折线形或弧形。
滑坡地表裂缝
在滑坡发育的过程中,滑坡地表裂缝是最早出现的地表特征,人们根据它的出现可以及时了解滑坡的相关信息,为采取躲避措施和自救赢得宝贵的时间,避免不必要的伤亡和损失。
(1)拉张裂缝:拉张裂缝是由于滑坡体向前、向下移动而产生在滑坡后缘位置的主要裂缝。刚刚出现的拉张裂横缝是连续不断的,随着时间的推移慢慢就会发展成为一整裂缝或者裂缝带,这时出现的裂缝带叫做主裂缝,它就是滑坡发生的标志。岩质滑坡和土质滑坡的拉张裂缝形状不尽相同,岩质滑坡后缘裂缝的形状是锯齿形或直线形,而土质滑坡后缘裂缝的形状是弧形。后缘裂缝的长度、宽度、深度也都因滑坡的移动距离、偏移方向,滑坡体厚度的不同而出现不一样的情况。在主裂缝前后还可以见到一些拉张裂缝,前后不同的拉张裂缝所标志的情况现象也不同,位于前方的拉张裂缝就是滑坡体分级解体的标志。位于后方的拉张裂缝则标志着滑坡后壁上岩土体松动和失稳。
(2)剪切裂缝:滑坡体的中部和前部的两侧容易形成剪切裂缝,它是因为滑坡体移动时与两侧的稳定坡体产生剪切作用形成的地表裂缝。初期的剪切裂缝形状呈“X”形状,且众多的“X”形裂缝按照雁行状排列。随着滑坡发育的逐渐成熟,最终会在滑坡体两侧各发育成一条剪切裂缝(带)。
(3)鼓张裂缝:是指在滑坡体经过剪切口时,因为地表摩擦阻力的增大和地形坡度发生变化致使出现上拱断裂,从而造成横向裂缝。
(4)放射裂缝:由于滑坡体向左、右扩张而形成的裂缝,呈扇形分布,位于鼓张裂缝的前方。
滑坡的规律
滑坡的时间规律
滑坡的活动时间主要跟地震、降温、冻融、海啸、风暴潮及人类活动等诱发滑坡的各种外界因素有关。总结有以下规律。
1.同时性
有些滑坡受到诱发因素的作用,就会立刻暴发。例如强烈地震、暴雨、海啸、风暴潮等发生时,以及人类不合理的活动如开挖、爆破等出现时,就会形成大量的滑坡。
2.滞后性
有些滑坡则是在诱发因素发生后才发生。比如说降雨、融雪、海啸、风暴潮以及人类活动发生之后,滑坡才会发生。最具代表性的就是降雨诱发型滑坡。这类滑坡多发生在暴雨、大雨和长时间的连续降雨之后,滞后时间的长短与滑坡体的岩性、结构及降雨量的多少有关。一般来说,滑坡体越松散、孔隙水压力越大、降雨量越大,则滞后时间越短。另外,人工挖开坡脚之后,堆积和修理水库蓄、泄水之后发生的滑坡也属于这类。人为活动因素诱发滑坡的滞后时间的长短与人类活动的强度大小以及滑坡的原先稳定程度有关。人类活动破坏力越大、滑坡体的稳定程度越低,滞后时间则越短。
3.周期性
通过大量的资料显示,自然灾害的发生,存在着一定的规律性,这种规律模糊不定,但真实存在。例如西藏易贡藏布2000年4月9日发生的扎木隆巴特大滑坡,根据以前的资料记载,1902年原地发生过近3亿立方米的巨型滑坡,时间间隔为98年,可视其周期为100年。地震、暴雨等自然灾害都有一定的规律性。已经发现许多灾害过程与天文事件的周期性有关。滑坡的形成、活动规律、发生频率与地壳运动的规律有关。
滑坡发生与地域的关系
因为滑坡的构成需要基本条件,而具备这些条件的地域分布有规律,所以滑坡的分布也是有规律的。而许多滑坡触发条件也同样具备地域分布规律。所以,掌握滑坡发生的基本条件,并且及时了解它的触发条件,就能够预知哪些地方可能发生滑坡,从而有时间做好减灾、避险工作,达到减少灾害损失的目的。以下地带是滑坡的易发和多发地区:
(1)江、河、湖(水库)、海、沟的岸坡地带,地形相差较大的峡谷地区,山区、铁路、公路、工程建筑物的边坡地段等。这里的地形地貌有利于滑坡的形成。
(2)地质构造带之中,如断裂带、地震带等。一般情况下,地震烈度大于Ⅷ度的地区,坡度大于25°的坡体,在发生地震的时候都容易发生滑坡。断裂带中的岩体破碎、裂隙变大,则非常有利于滑坡的形成。
(3)易滑(坡)的岩、土分布区。例如泥岩、页岩、煤系地层、松散覆盖层、黄土、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等岩、土的存在,给滑坡的形成提供了必备的物质基础。
(4)暴雨多发区或异常的强降雨地区。在这些地方,因为常常降雨,这样就为滑坡的发生提供了有利的诱发因素。
上述地带的叠加区域,就构成了我国滑坡发生的密集区域。例如从太行山到秦岭,经鄂西、四川、云南到藏东一带就是这种典型地区,滑坡发生的频率很高,危险程度很大,造成的损失很严重。
滑坡的分布现状
我国地幅辽阔,山系众多,环境复杂,很多山都发生过多次不同程度的滑坡。从长白山到海南岛、从台湾岛至青藏高原都是发生过灾害的区域。相对比较而言,在南北方向上,秦岭—淮河一线大致上与年降雨量为800毫米的等值线相吻合,用它作为界限,那么南部的滑坡灾害聚集密布,北部相对较少。在东西方向上面,以第一阶梯东部以大兴安岭—张家口—兰州—西藏林芝一线为界,东部聚集比较密集,西部相对较少;以第二阶梯的东缘大兴安岭—太行山—鄂西山地—云贵高原东缘为界,西部地区的滑坡分布较密,而东部地区的则较稀少。在上面提到的那两条分界线之间,即第一阶梯的东部和第二阶梯西部,如云南、贵州、四川三省,甘肃南部、西藏东部和黄土高原沟壑区,是我国的滑坡发生的密集区和多发区。而台湾地区、闽浙丘陵和喜马拉雅山南麓则是其第二分布地。其他地区的滑坡灾害主要在湖、河、堤坝、水库边和道路两边的边坡等位置发生。
滑坡形成的条件
滑坡形成条件概述
地球表面的岩石大多数是层状分布的。去过大峡谷的人都会看到这些分层的岩石。这些岩石有的是水平的,有的是倾斜的,有的厚,有的薄。造成滑坡的根本原因是重力。只要是地球上的东西都会受到重力,并且一直存在。一般情况下,重力都是平衡的。即使沿面下滑,也构不成滑坡的条件。滑坡的发生往往是因为外界其他因素引起的,就像是我们过年的时候放的鞭炮一样,你要不用明火引燃,它就不会爆炸,你一点燃,它就会发出惊天动地的声音。当外界的因素突然使保持平衡的重力失衡,变成了引起下滑的下滑力,在瞬间释放,那么就形成了滑坡。我们把那些外界的能够引起滑动的变化,称为滑坡的触发因素。
前面我们也提到了一些能够触发滑坡的原因,其最主要的三个原因如下。
1.地震
地震是触发滑坡的重要原因之一,因为地震产生的滑坡往往突然、巨大,造成的损失严重。世界上最大的滑坡都是因为地震引起的。2.水
触发滑坡的水主要是指连续的降雨和冰雪融化的水,这些水使土壤饱和、润滑、浮升,造成滑坡。3.人 人类不合理的开发和挖掘,破坏了山体的力学平衡,容易导致滑坡的产生。
滑坡形成的地质构造条件
陡倾、层面、顺层、节理、缓倾、裂隙等直立的坡体软弱结构面都是可能引起滑坡的主要条件。在自然界中,滑坡多发于断层破碎带。因为岩石、山坡受到重力的影响,在弯曲移动的时候,软弱结构面就会成为控制滑坡规模及其性质的重要边界条件。滑坡发育与地质构造背景息息相关,因为在发生地质构造运动的时候,不知不觉中就会形成各种各样的软弱结构面,有的就有可能是滑坡的边界面。比如说原生软弱夹层、沉积间断面、裂隙、劈理、节理等。可能发展成为滑动面的主要软弱结构面有:
(1)缓倾状态的大型节理面。(2)覆盖层与岩层的界面,它们之间存在的差异性使它们不仅拥有岩性界面,而且还有水文地质界面。因此比较容易发生滑坡。(3)可能存在的软弱面。(4)坡度较小的岩层层理面。(5)由泥质、黏土组成的层、裂隙。(6)由本地堆积层和外来堆积层一起组成的堆积层界面,这种由不同岩层构成的堆积面可能发展成为软弱面。(7)断层泥、断层面组成的界面。(8)软弱夹层面。
以下几种情况为可发展成滑坡后壁、侧壁的主要软弱结构面:
(1)陡倾的断层面。(2)沉积边界面。(3)各种陡倾节理。
卸荷裂隙
事实上,我们还需要注意滑坡中的卸荷裂隙。卸荷裂隙在坡体中普遍存在,无论坡体高矮,对原生结构面和构造结构面的增长和拓宽起到非常大的作用。这种作用能切割坡体,使坡体更加破碎,甚至还会出现新的卸荷裂隙,使平行或略陡于坡面的缓倾角呈现出来,这种卸荷裂隙会逐渐发育成剪切面,然后使滑坡形成。
滑坡形成的外部条件
1.降雨
根据调查研究,80%以上的滑坡发生在雨季。一场大雨正在下,或者是下完一场大雨之后,很容易发生滑坡。雨水对坡面的作用:
(1)侵蚀、软化作用。水滴石穿,雨水对岩石有很强的软化作用,特别是对软弱岩,因为雨水不能透过这些软弱岩,只好停留在它的表面,这样就会增加对软弱岩的侵蚀作用。受过侵蚀的岩土的抗剪能力明显变弱,这样容易产生滑坡。(2)增重作用。雨水渗透进岩石之后,岩石的重量就会快速增加,再加上雨水在渗入地下后产生的静水压力和动水压力,这样就破坏了山坡本来的平衡状态,这时平衡状态就转变成了滑动状态,从而使滑坡产生(3)水劈作用。当大量的雨水流进拉张裂缝后,裂缝中的水就能产生较大的侧向压力,就像有一双手把裂缝壁向两边推一样,促使滑坡发生。
降雨时长和降雨强度都对滑坡产生影响。实际情况表明:降雨的时间越长,降雨量越大,滑坡发生的次数就会越多。很多时候连续不断的降雨比短时间的暴雨更容易发生滑坡。
2.地下水
地下水活动破坏滑坡的稳定性,大多数地下水来自降雨。主要表现在:(1)它削弱岩(土)体抗滑力,改变滑坡的力学性能,降低滑坡的强度,尤其是软弱结构面的抗剪强度。(2)它改变坡体的应力状态,增加水压力(包括动、静两部分)。地下水对滑坡稳定性的作用力主要是指静水压力(浮力)和动水压力(渗透力)。(3)地下水对岩土层裂缝内的充填物有软化作用,在流动的过程中,将一些细小的颗粒带走,这样就降低了缝内充填物的凝聚力。
3.地表水在滑坡形成的过程中起到非常复杂的作用。主要表现在:(1)地表水会跟降雨混在一起,随着运动逐渐流进坡体里面,成为地下水。(2)江、河、湖、海等地表水,常年对着岸坡冲刷,有淘蚀的作用,特别是针对正常高水位和最低水位之间的软质岩层,腐蚀最大,容易发生滑坡。(3)横向环流对河流凹岸冲刷的时候产生腐蚀,容易造成滑坡。(4)我国北方春融期的浮冰对岸坡滑坡有明显的促进作用。(5)地表水的升降与地下水的变化息息相关,从而对滑坡造成影响。
4.地震引发的滑坡往往规模庞大。因为地震发生的时候,不仅有水平震动,而且有垂直震动。水平震动促进滑坡的发育,上下垂直震动致使坡体松散,这样加快了滑坡的形成。例如汶川地震就诱发了很多规模巨大的滑坡。比如北川县城滑坡和唐家山堰塞湖滑坡就是典型的实例。降雨对滑坡有所影响,但是远远不能诱发这么巨大的滑坡,它的发生完全就是由地震引起的。可见地震力对滑坡和崩塌的发生和规模所起的作用是何其巨大。
5.温度温度变化对滑坡有特殊作用。
各种矿物的膨胀系数和导热性都有所不同,由这些不同的物质构成的坡体地层引起的温度变化也是不一样的。影响温度变化因素:
(1)有些是自然能源引起的,比如火山、地下煤层自燃等,这些热源主要是作用在坡体内部。(2)有些温度变化是自然气候引起的,比如日温差变化、季节温差变化、年温差变化等,主要是作用在坡体表面。温度变化对滑坡的影响:(1)因为热源是多方面的,所以温度就会出现不均匀的状态,这样坡体就会在同一时间内交错受到收缩应力和膨胀应力两个不同的力,这样就会加快岩层的分化,对滑坡的发育起到推进作用。(2)因为温度的变化,坡体就会出现热胀冷缩的效应,这样坡体长期处于超重的总趋势。(3)水对于温度的变化是比较敏感的。夹缝里面的温度比较低,当它降到一定程度的时候,水就会变成冰,这时它的体积就会变大,造成膨胀,膨胀力作用于裂缝壁,对坡体产生“冰劈作用”,加速滑坡的形成。
6.植被
植被对于滑坡来说就像是一把双刃剑,一方面,高大的树干可以给滑坡造成阻碍,使它的速度变慢,缩短运动距离。而且根深的灌木和草可以起到固坡、防治表层滑坡的作用。另一方面则促进滑坡发生,植物的根是长在裂缝里面的,随着树木根部增大,裂缝就会越来越大,根还会产生有机酸分解矿物质,致使其分裂,引发滑坡和崩塌的加速发育。
滑坡发生的地形条件
地形是发生滑坡的最基本条件。地形的主要看斜坡坡度、高度和斜坡形态。
1.滑坡发生的最佳斜坡坡度
据四川攀西调查资料,方量在10万立方米以上的滑坡(含崩塌)816个,按斜坡平均坡度分级进行统计。
滑坡开始大量发生,这是它的一个转折点。当坡度在35°的时候多数为滑坡,因此可以看出斜坡坡度在21°~35°时为滑坡形成、发生的最佳坡度。根据滑坡、崩塌发生的斜坡坡度特征,可将斜坡分为四级:(1)滑坡发生最少的地形,斜坡坡度小于10°。(2)滑坡发生较多的地形,斜坡坡度为10°~20°。(3)滑坡发生很多的地形,斜坡坡度为20°~35°。据调查统计,绝大多数的滑坡发生在坡度21°~35°的斜坡上,攀西地区86.6%的滑坡发生在21°~35°的斜坡上。所以将坡度21°~35°定为滑坡发生的最佳坡度。
(4)滑坡发生较少的地形,35°以上的斜坡滑坡分布逐渐减少。
2.滑坡发生的最佳斜坡形态
自然界的斜坡形态多种多样,我们从两方面进行分析。
(1)斜坡横向形态。斜坡横向上(顺沟河延伸方向)分为“凸”型坡、“凹”型坡和顺直坡。①“凸”型坡:“凸”型坡比较陡峭,有利于大型滑坡。不过单薄的山角,则不利于大型滑坡形成。②“凹”型坡:“凹”型坡大多是古崩塌体的残留后壁或老滑坡体后壁,这个地方地表水和地下水汇聚在一起,很有可能诱发碎石土滑坡或老滑坡复活。③顺直坡:顺直坡一般较稳定。
(2)斜坡纵向形态。斜坡纵向上(垂直于沟河延伸方向)分为阶梯状陡坡形、缓坡—陡坡形、陡坡—缓坡形和线状陡坡形。
①阶梯状陡坡形:有利于中大型滑坡的发育。
②缓坡—陡坡形:有利于中大型滑坡的发育,很多冲沟源头沟掌地形都属于缓坡—陡坡形。由于强烈的沟头的侵蚀作用,沟掌地形很容易就会发生滑坡,例如四川会理县沙坝沟沟头的滑坡。如果横向的“凸”型坡与纵向的缓坡—陡坡形相复合,那么就会成为大型滑坡发生的最佳场所。我国大多数滑坡就属于这一类。
③陡坡—缓坡形:它是典型的河流宽谷段斜坡形态,平常很少会发生滑坡。
④线状陡坡形:这种斜坡一般发生在冲沟的中游和上游,平常不会发生大型的滑坡,但是小型的残积滑坡则随处可见,这就是俗语说的“山剥皮”。
3.有效临空面
临空面是指岩土体滑动时自由空间的边界面。当斜坡岩土体被结构面切割,并和它周围的母体连接分离且跟临空面组合的时候,这个斜坡就有可能形成危险斜坡。这类临空面就叫做有效临空面。但是,并不是所有的坡面都能够转化成为滑动面然后暴露,这部分就不能叫做有效临空面,只能说是一般的临空面。由此可见,滑坡发育的必要条件不仅仅是指坡体处于一面临空、两面临空或三面临空状态,问题的关键是有没有有效临空面。
从滑坡发育来看,一个坡面往往有一个有效临空面,但是在有些情况下,可以有两个或者两个以上有效临空面。这时候的临空面就会有主要和次要的分别。坡向与将要转化为滑动面的软弱结构面倾向一致或者快要成为一致有效临空面,就是主要的有效临空面。
4.坡高的影响
根据调查研究发现,滑坡的体积跟它的相对坡高有明显的关系。(1)一般不会发生滑坡:相对坡高10米以下。(2)发生小型滑坡:相对坡高10~50米。(3)发生中型滑坡:相对坡高50~100米。(4)发生大型滑坡:相对坡高100米以上。
滑坡形成的地层岩性条件
并不是所有的岩土物质都可以发生滑坡,或者经常发生滑坡。在一个滑坡聚集的地方,必定与它的岩石性质有很密切的关系。这些地层不仅本身极易发生滑坡,而且它们被风化之后,产生的破碎物品也很容易发生移动,甚至覆盖在它们之上的外来堆积层,都可以沿着基岩或风化破碎产物的顶面形成滑动。这些地层被称为“易滑岩组”。与易滑岩组相对应的还有一些属于“偶滑岩组”。在偶滑岩组分布范围内很有可能会发现一些滑坡,但是数量很少,因为它的基岩滑坡很少,或者说是不可能存在发生覆盖层滑坡。偶滑地层滑坡的分布一般都是零星的,它们没有区域集中的特征。我们把除易滑岩组、偶滑岩组之外的岩组归为稳定岩组。
1.易滑岩组(又称易滑地层)
有利于滑坡形成发生的地层岩组称为易滑岩组。易滑岩组并非都已经发生了滑坡,只要已经具备了所有易滑岩组特性的岩性组合,不管这类岩石有没有发生滑坡,都叫做易滑岩组,属于这一范畴。一般说来,易滑岩组包括呈区域性分布的黏性土、页岩、泥岩、泥质粉、细砂岩、侏罗纪泥岩、白垩纪泥岩、页岩泥质砂岩、粉砂岩、煤系地层、三叠纪以前的砂板岩、千枚岩等。自然界中,在易滑岩组出露区内,覆盖层滑坡数量大体上与易滑岩组本身发生过的数量一样,甚至覆盖层滑坡数量很有可能会比易滑岩组本身的滑坡数量多。由此可以认为,易滑岩组的易滑特性一般是以大量出现的覆盖层滑坡表现出来的,这是由其自身的特点所决定的。
(1)地层本身是软弱岩层,很有可能是松散堆积物。即使是硬质岩层,在它的里面一定包含着软弱岩层。这些岩层抗风化能力差,风化产物含有泥质颗粒、大量的黏土。如半成岩的昔格达组页岩中的黏粒含量可达30%,在泥岩中含量甚至超过51%。这些岩石在遇到水之后就会变软,或者变成泥,形成一层很薄的黏粒层,随着水流走,即使水量减少,它的抗剪强度也会急剧下降很多。(2)黏粒中含有绢云母、石墨(或炭质)、绿泥石、滑石、水云母、蒙脱石、高岭石,还有石膏等黏土矿物,这些容易形成薄层状定向排列。吸附水的能力相对比较大,而且胀缩性、崩解性很强,这样就会导致地层抗剪强度很低。2.偶滑岩组(又称偶滑地层)由偶夹软弱岩的硬质岩组成的岩性组合被称为偶滑岩组,硬岩石沿着某一层软弱的夹层滑动的情况很少发生。在硬岩层内很难发生滑坡。3.稳定岩组
稳定岩组是指那些永远也不可能发生滑坡的岩性组合。换句话说,就是稳定岩组的内部结构很牢固,不可能形成主滑动面而发生滑动。不过稳定岩层会成为一个整体,沿着下伏易滑岩组或偶滑岩组的顶面发生滑动,或被“驮着”随下伏的易滑岩组或偶滑岩组,就像是被易滑岩组或偶滑岩组背着走一样发生滑动。但这绝不能说明它具有容易形成滑坡的特性。
滑坡的诱发原因
地质条件与地貌条件
1.岩土类型岩浆岩又称火成岩,是岩浆通过地壳运动,沿地壳薄弱地带上升冷却凝结后形成的岩石。岩石中的矿物在空间的排列、配置和充填方式不同,形成岩浆岩的构造也不同。沉积岩是在地壳表层常温常压条件下,由风化产物、有机物质和某些火山作用产生的物质,经风化、搬运、沉积和成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石。变质岩是地壳中原有的岩浆岩或沉积岩,由于地壳运动和岩浆活动等造成物理化学环境的改变,使原来岩石的成分、结构和构造发生一系列变化而形成的新的岩石。一般来说,各类岩、土都有可能构成滑坡体,其中结构松散、抗剪强度和抗风化能力较低,在水的作用下性质可以发生变化的岩、土,如松散覆盖层、黄土、红黏土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩以及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。
2.地质构造条件地质构造是指组成地壳的岩层和岩体在内、外动力地质作用下发生的变形,从而形成诸如褶皱、节理、断层、劈理以及其他各种面状和线状构造等。组成斜坡的岩(土)体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时,才有可能形成向下滑动的条件。在此同时,这些构造面又成为降雨、融化雪流通的通道,这样就会形成各种节理、裂隙、断层发育的斜坡,特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时,最易发生滑坡。
3.地形地貌条件地形,是指地势高低起伏的变化,即地表的形态。分为高原、山地、平原、丘陵、裂谷系、盆地六大基本地形(地貌形态)等。地貌分为山地、盆地、丘陵、平原、高原等。只有处于一定的地貌部位,具备一定坡度的斜坡,才可能发生滑坡。一般前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物的边坡,江、河、湖(水库)、海、沟的斜坡等都是易发生滑坡的地貌部位。坡度大于10°、小于45°,下面比较陡峭,中间平缓,上面陡峭的,或者是上面形成环状坡形的很容易形成滑坡。
4.水文地质条件水文地质指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。地下水活动,在滑坡形成中起着主要作用。它的作用主要表现在:对透水岩层产生浮托力、软化岩、土,侵蚀岩、土,增大岩产生动水压力和孔隙水压力,土容重,降低岩(土)体的强度等,尤其是对滑面(带)的软化作用和降低强度的作用最为突出。
人为作用的影响
在人类工程活动的频繁地区和地壳运动的地区是滑坡多发区,外界因素和作用可以改变产生滑坡发生的基本条件,从而诱发滑坡的发生。滑坡灾难的发生不仅仅有自然因素的原因,某些不合理的人类活动也促使了滑坡灾害的发育和发生。
常见不合理的人为因素有以下几种:
(1)不合理的开挖工程是导致滑坡发生的最常见因素。为了建造生活设施,在挖掘施工的时候没有进行合理的考察,因此破坏了山体或者坡体的平衡。(2)大肆采矿。不注重管理而引发的崩塌和滑坡事件屡见不鲜。(3)孔隙水的变化:人类活动引起土石体含水量增高是一种改变孔隙水状态的方式。如加利福尼亚州帕洛斯威尔德丘陵区的波德格斯本德滑坡于20世纪50年代复活,可能与草地水和化粪池的溢出物有关。水库水位变动也会引起孔隙水压力,以及地下水位的变化。这是导致水坝滑坡的重要原因(4)在坡体上堆积重物,使坡体负重量加大,致使滑坡、崩塌灾害的发生。
(5)在自然界中地震引发滑坡的主要原因是因为地震力的作用,人类随意使用大量的炸弹爆破,就像是我们人工制造了炸弹一样,使边坡表部松动,引发滑坡和崩塌。
(6)植被变化:传统伐木使森林退化,削减了树根的固着强度,改变了地表的水文状况,加速了山坡的侵蚀,另外,土地管理者为改善流域汇水条件和野生动物的生活条件,调整植物品种而出现问题。犹他州锡普溪流域在草地上植树和种灌木,增大了土壤含水量,减低了植根固着力,导致滑坡活动增大了三倍。
(7)山坡平衡失调:公路建设采取的削坡常常会成为滑坡的发育场地。意大利科圣札省调查了104个滑坡,都是由公路建设引起的。美国每年用于整治和控制公路滑坡的费用超过1亿美元。沿山坡采矿危及山坡稳定而诱发的滑坡后果严重。如1881年瑞典的埃姆岩崩,就是由于露天采矿造成的。1908年1月8日,在纽约州哈维斯敦挖掘黏土时,也曾引发滑坡,造成20人死亡和巨额的财产损失。
从上面的条件中,我们可以看出,对于滑坡的诱发原因,人类有不可推卸的责任。不注重自然条件的平衡,任意滥砍滥伐;只关心水库的存水量,忽略了水流管理;无休止地开发煤矿和山路,最后导致了悲剧的产生。
值得注意的一点是并不是所有表面看起来是自然因素引起的滑坡或者是其他灾害,人们就可以推卸责任,因为许多时候,自然因素的形成,首先是人为因素促成的。比如说商人为了工业的发展和获取高额的经济利润,对山体的开挖和矿物的乱采最终破坏了山体的重力平衡。人们任意开荒种粮,砍伐树木,导致水土流失,还因为灌溉农田致使水下渗,对坡体产生作用,从而诱发滑坡。
滑坡已经慢慢逼近人类的生活圈子,一个个案例已经为我们敲响了警钟,城市中发生滑坡灾害的系数已经大幅度上升,如果不按照城市整体规划而自行施工或者城市开发建设过于迅猛等都会诱导下一次滑坡的发生。
稳定和不稳定的滑坡分辨
已稳定的老滑坡体的特征有以下6个方面:
(1)后壁较高,长满了树木,找不到擦痕,且十分稳定。(2)滑坡平台宽大且已夷平,土体密实,有沉陷现象。(3)滑坡前缘的斜坡较陡,土体密实,长满树木,无松散崩塌现象,前缘迎河部分有被河水冲刷过的现象。(4)目前的河水远离滑坡的舌部,甚至在舌部外已有漫滩、阶地分布。(5)滑坡体两侧的自然冲刷沟切割很深,甚至已达基岩。(6)滑坡体舌部的坡脚有清晰的泉水流出等。
不稳定的滑坡体常具有下列迹象:(1)滑坡体表面总体坡度较陡,而且延伸很长,坡面高低不平。(2)有滑坡平台、面积不大,且有向下缓倾和未夷平现象。(3)滑坡表面有泉水、湿地,且有新生冲沟。(4)滑坡表面有不均匀沉陷的局部平台,参差不齐。(5)滑坡前缘土石松散,小型坍塌时有发生,并面临河水冲刷的危险。(6)滑坡体上无巨大直立的树木。
其他灾害引起的山体滑坡
自然界中,滑坡并不是单独存在的,能够诱导自然灾害发生的原因很多:鼠害(如高原鼠兔)、虫害(如白蚁)、地震、暴雨、洪涝等,它们又会相继形成各式各样的滑坡链。
地震—崩塌灾害链和地震—滑坡灾害链
地震—崩塌灾害链和地震—滑坡灾害链是发生数目最多的灾害链。它们最终是以滑坡的形式带来灾害。
(1)1976年四川松潘—平武地震时,因为当时的预报准确,人们准备妥当,地震没有引起太大伤亡,但是崩塌和地震滑坡却导致数十人丧生。(2)1976年唐山7.8级地震不仅在山区引发了山体滑坡,而且在平地造成了大量的液化滑坡。
暴雨—崩塌灾害链和暴雨—滑坡灾害链暴雨—崩塌灾害链和暴雨—滑坡灾害链是最常见的自然灾害链。滑坡往往发生在暴雨期间或者是暴雨之后。尤其是20世纪80年代以来更为突出。
1981~1985年四川省的一次暴雨过程诱发大小滑坡统计表
滑坡次数发生县的数目1000次以下28个1000次以上14个2000次以上3个山洪—崩塌灾害链和山洪—滑坡灾害链
山区沟谷内的洪水具有山洪或过境洪水的特性。洪水突然暴发的时候,淘刷岸坡是主要原因;洪水猛然来临,水流来不及向四面八方疏散和地下渗入,产生巨大的压力,从而引发岸坡滑坡、崩塌。因此,山洪—滑坡灾害链常发生在山地、丘陵区的防洪堤上和江河岸坡。
涝灾—崩塌灾害链和涝灾—滑坡灾害链
洪灾是由于江、河、湖、库水位猛涨,堤坝漫溢或溃决,使客水入境而造成的灾害。涝灾—崩塌灾害链和涝灾—滑坡灾害链主要发生在大江大河中下游的防洪堤和岸坡上。涝灾—崩塌灾害链和涝灾一滑坡灾害链常与暴雨—崩塌灾害链和暴雨—滑坡灾害链、山洪—崩塌火害链、山洪—滑坡灾害链共生,难以严格区别开来。但是,洪涝灾害诱发滑坡的主要原因是浸泡坡脚,其次才是淘刷作用。
滑坡引起的次生灾害
滑坡—堵江灾害链和滑坡—堵江淹没—溃决洪水灾害链
滑坡—堵江灾害链和滑坡—堵江淹没—溃决洪水灾害链主要发生在我国西部高山峡谷区。
按河谷断面的堵塞程度,堵江可分为完全堵江和不完全堵江。因为堵江形成的堰塞湖分为完全堰塞湖和不完全堰塞湖。不管是完全堵江还是不完全堵江,都能够使回水淹没上游、溃决,然后使洪水的危害形成一连串新的灾害。
滑坡—坡面洪水灾害链
滑坡—坡面洪水灾害链主要发生在水利工程中的盘山渠道被滑坡堵塞,剩出来的水就会顺着坡流下来,从而形成灾害。它主要发生在雨季,特别是暴雨的中心。还有就是住在斜坡上面的居民从来就没有受过洪水的威胁,所以就不会想到背后盘山渠道可能会溢水,结果造成不应有的损失。
滑坡—局地干旱灾害链
滑坡—局地干旱灾害链主要发生在大型滑坡地区。因为滑坡解体,所以地表的水就变小,或者转变成了地下水。坡里面的地下水顺着滑动面移动,很难从滑坡里面流出来,这样就容易造成小范围的干旱。
滑坡的灾害等级
根据2003年国务院颁布的《地质灾害防治条例》第四条规定:地质灾害按人员伤亡、经济损失大小,分为四个等级。
特大型灾害:因灾死亡30人以上或者直接经济损失1000万元以上的。
大型灾害:因灾死亡10人以上30人以下,或者直接经济损失500万元以上1000万元以下的。
中型灾害:因灾死亡3人以上10人以下,或者直接经济损失100万元以上500万元以下的。
小型灾害:因灾死亡3人以下,或者直接经济损失100万元以下的。
滑坡灾害由人员伤亡、直接经济损失、间接经济损失和社会影响四部分组成,其中人员伤亡和直接经济损失是“条例”规定必须统计的内容,间接经济损失和社会影响是对灾害的全面分析评估,也应做调查统计。
滑坡的危害性
滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失,有的甚至是毁灭性的灾难。
滑坡的严重性
滑坡的严重性主要表现在该灾害的群发性、灾害链和社会性等方面。
1.群发性滑坡灾害的群发性表现在成片或成带地发生灾害。在具备了能够发生滑坡基本条件的区域,如果遇到了降雨、地震、洪水等诱发因素,就可能引起滑坡。这种诱发因素并不是单独存在的,往往重叠出现,所以,滑坡灾害的群发性表现得尤为突出。
2.灾害链从滑坡灾害链的发生与发展过程中可以看出,在大多数情况下,滑坡并不是单独存在的,它总是以灾害链的形式危害人类的生产生活环境,给人类带来巨大的损失,应该对此给予足够的重视。
3.社会性
2001年1月17日凌晨1时20分,重庆市云阳老县城背靠的五峰山发生大面积滑坡,整个滑坡持续约5个小时,至17日凌晨6时许才处于相对稳定状态。滑坡总体方量约为5万立方米,直接经济损失达到300万元以上。2001年5月1日20时30分左右,重庆市武隆县县城仙女路西段发生山体滑坡,一幢9层居民楼被垮塌的岩石掩埋,造成79人死亡。滑坡灾害发生时,受害的是人群,涉及的是一个局部地区,这已经成为当地的经济、社会问题。不仅如此还可能由于交通、通信、水利、电力、环境污染等问题使灾害影响扩大。另外,滑坡的发生,很大程度上跟环境的破坏息息相关,也跟人类的盲目活动破坏了自然环境有关。
滑坡灾害的具体表现
滑坡出现地具体表现乡村摧毁农田、房舍,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等,有时甚至给乡村造成毁灭性灾害城镇常砸埋房屋,伤亡人畜,毁坏田地,摧毁工厂、学校、机关单位等,并毁坏各种设施,造成停电、停水、停工,有时甚至毁灭整个城镇工矿区摧毁矿山设施,伤亡职工,毁坏厂房,使矿山停工停产,常常造成重大损失
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