皖大別山區(qū)滑坡的形成機理和防治措施

許雪峰　程瑞　徐宏燕　陳飛

摘 要：滑坡是我國山區(qū)最經(jīng)常發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)難之一，引發(fā)其發(fā)生的因素有非常多，而且如果一旦發(fā)生，必將造成非常重大的經(jīng)濟損失。大別山地區(qū)又是滑坡“重災(zāi)區(qū)”，隨著我國的公、鐵路、水利等建設(shè)的快速推進，勢必會造成對原地形地貌的改造和造成影響，也會因此增加新滑坡產(chǎn)生概率。所以研究大別山地質(zhì)環(huán)境，分析大別山滑坡的形成條件、基本類型、滑動機制，從而做出對滑坡做出預(yù)測并采取相應(yīng)的防范措施，分析不同的措施的優(yōu)劣，最大限度的降低滑坡的危害性。

關(guān)鍵詞：皖大別山；滑坡形成機理；變質(zhì)巖；穩(wěn)定性；支護措施；降低危害

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.068

1 引言

山體滑坡是一種非常嚴重的自然災(zāi)害，一旦發(fā)生所造成生命財產(chǎn)損失將是不可估量的，尤其是多山地區(qū)，城市化的建設(shè)往往伴隨有許多公路，隧道，水利，房建等的經(jīng)濟建設(shè)，受到地形條件限制非常大，雖然采取了很多支護辦法，但是出現(xiàn)事故也不在少數(shù)，加之對山體的改造或者破壞，也會大大增加出現(xiàn)滑坡的機會，大別山地區(qū)地處中部，天氣溫和多雨，近幾年來所發(fā)生的滑坡事故也非常多，給經(jīng)濟建設(shè)和人民生活造成的危害費非常大。

據(jù)筆者粗略統(tǒng)計，僅在六安市就存在大滑坡事故發(fā)生，省級滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害點近100處，造成的危害十分嚴重。2014年7月5日六潛高速潛山往六安方向802公里處山體滑坡發(fā)生塌方。山體滑坡塌方距離天柱山收費口15公里，塌方面積約1000多立方米。2014年8月10日上午，在六潛高速下行線上出現(xiàn)多處路段發(fā)生山體滑坡事故，而滑落的泥土石塊又破壞了部分公路及應(yīng)急車道。2014年11月18日據(jù)悉， 臺風“?？边M入六安，使得大別山區(qū)的六潛高速公路遭受了多日的暴雨沖擊。又因為六潛高速公路身處山區(qū)腹地，有較多的話護坡，地理環(huán)境相當復(fù)雜，使得抗洪搶險形勢岌岌可危。2015年4月9日晚9時10分，省道S210線32K+900處發(fā)生嚴重山體滑坡，造成公路中斷。

綜上所述，大別山區(qū)的滑坡情況頻頻發(fā)生，且一旦發(fā)生造成的危害也是巨大的，給經(jīng)濟建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全帶來了嚴重的危害。為了跟好的分析，預(yù)防，治理滑坡，必須對其發(fā)生的機理和發(fā)展變化的基本規(guī)律進行研究，提出適合大別山區(qū)的科學(xué)的，切實可行的預(yù)測和防治措施。

2 大別山地區(qū)的地貌地質(zhì)

大別山地區(qū)大別山位于中國安徽省、河南省、湖北省三省交界處，介于北緯30°10′～32°30′，東經(jīng)112°40′～117°10′。它西接桐柏山，東延為天柱山、張八嶺，西段作西北—東南走向，東段作東北—西南走向。一般海拔500～800米，山地主要部分海拔1500米左右。為淮河和長江的分水嶺[1]。橫跨鄂豫晥三省，呈東南往西北走向，長270千米，是長江、淮河的分水嶺。大別山地區(qū)具有多種多樣的地貌類型，主要為山地、丘陵和山間盆谷，局部的氣候也相差很大，年平均降水量為1000至1600mm。

3 山體的坡度和水文地質(zhì)

造成山體不穩(wěn)定的因素有很多，主要的原因是坡度。坡度會使山體斜坡的應(yīng)力產(chǎn)生影響，也會對山體表面的地表水的流向、斜坡內(nèi)的地下水排泄和補給情況、斜坡表面堆積的松散物質(zhì)分布等具有決定性的影響。

水文地質(zhì)也是造成山體不穩(wěn)定甚至滑坡的重要因素

3.1 地下水類型及含水巖組

按含水介質(zhì)、空隙類型和地下水的賦存條件，該區(qū)地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、基巖類裂隙水等類型。

3.1.1 松散巖類孔隙水

松散巖類孔隙含水巖組（單井涌水量<10m3/d），含水巖組全新統(tǒng)沖積（Q4al）中粗砂、砂礫石組成，厚度0.5-10m。水力性質(zhì)為潛水，水位埋深為2-3m，富水性小，泉流量為0.186-0.205L/s，礦化度0.031g/L，PH值7.0-7.5，水質(zhì)類型為HCO3-Ca型。

3.1.2 基巖裂隙水

（1）層狀巖類裂隙水：含水巖組由上太古界大別山群英山組、水竹河組、文家?guī)X組含黑云二長片麻巖、二長片麻巖、含角閃黑云二長片麻巖、淺粒巖、斜長角閃巖等變質(zhì)巖類組成。裂隙發(fā)育，呈張性，地下水位埋深為2-2.5m，水量中等，常見泉流量0.6—3.0l/s，單井涌水量669m3/d，礦化度0.1-0.3g/L，PH值6.5-8.6，水質(zhì)類型為HCO3-Ca型。

（2）花崗巖類風化帶網(wǎng)狀裂隙水：長花崗巖及花崗閃長巖的風化殼，主要發(fā)育在坡麓、溝谷的低緩地帶，全風化厚度較薄，一般厚2-6m，《岳西幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報告》（1/20萬》鉆孔揭露風化帶厚5-10m。局部裂隙密集帶，具囊狀風化。園區(qū)內(nèi)各泉水皆為花崗巖風化帶的裂隙水，泉水流量為0.014-2.0L/s，礦化度0.019-0.031g/L，PH值6-8，水質(zhì)類型為HCO3-Ca型。

（3）斷層脈狀水：北西向張性斷層，為高傾角的密集節(jié)理帶或角礫帶。帶內(nèi)巖性為碎裂花崗巖、硅化巖、硅化安山巖。斷層破碎帶寬度一般為2-12m，斷層兩發(fā)育有北東和近東西向陡傾角張裂隙及近東西向的緩傾角張裂隙。泉流量為1.812-2.328L/s，礦化度0.02-0.03g/L，PH值6-8，水質(zhì)類型為HCO3-Ca型。

3.2 地下水的補給、徑流與排泄

地下水徑流主要有兩種形式：一是取決于水文網(wǎng)位置的局部性地下徑流；地下水（裂隙潛水）流動主要受地形控制，地下水隨地形的起伏而變化。

區(qū)內(nèi)地下水沿溝谷排泄，排泄區(qū)沿河流或溝谷呈線狀分布。另外以泉水形式排泄，局部河谷地段的蒸發(fā)也是排泄的一種形式。

4 大別山地區(qū)滑坡的分布及影響因素

4.1 大別山滑坡的分布

大別山的滑坡范圍廣，分布不均勻，受到地質(zhì)構(gòu)造，地層巖性條件，水文地質(zhì)條件，人為因素影響和控制。常常分布于高起伏低山、低起伏低山、高丘以及河流水庫、湖泊沿岸周邊。endprint

4.2 大別山地層巖性條件

大別山地區(qū)屬于揚子地層區(qū)、大別山地層分區(qū)、六安地層小區(qū)，巖性單一。由西北向東南延伸，大致呈現(xiàn)向南凸出的弧形山系，區(qū)內(nèi)有明顯的山地，丘陵，平原特征。大別山地層巖性條件大別山地區(qū)屬于揚子地層區(qū)、大別山地層分區(qū)、六安地層小區(qū)，巖性單一。由西北向東南延伸，大致呈現(xiàn)向南凸出的弧形山系，區(qū)內(nèi)有明顯的山地，丘陵，平原特征。區(qū)內(nèi)有兩條主要的構(gòu)造帶，北淮陽構(gòu)造帶和岳西構(gòu)造帶，這兩條構(gòu)造帶使得研究區(qū)的構(gòu)造極為復(fù)雜，形成大量褶皺以及斷裂。

4.3 大別山的水條件對滑坡的影響

大別山地區(qū)是屬北亞熱濕潤季風氣候區(qū)，但因區(qū)內(nèi)海撥較高，地形復(fù)雜，層巒迭嶂，溝谷縱橫，從而形成了特征顯著的山地季風氣候。大量的強降水使得山體的地表水在一段時間內(nèi)驟增，使得地下水位受到降水的補給，從而升高。較長的汛期為滑坡的發(fā)育提供了可能。降雨的作用有，軟化作用、沖刷作用以及靜力水壓力這樣三個方面，而作用于坡面的靜水壓壓力有：

（1）當水淹沒時，會在坡面上有一定的靜水壓力作用。若是弱透水巖土體時，其坡面會受到水壓力，指向坡面與坡面正交，有利于邊坡穩(wěn)定。

（2）巖質(zhì)斜坡中張裂隙沖水后，水柱會對坡體有靜水壓力。但是在地下水和大的降水作用下，巖質(zhì)斜坡中部、后緣的拉張裂隙和陡傾張節(jié)理充水，裂隙兩則的巖石體將承受靜水壓力，對斜坡的穩(wěn)定性是不利的。

（3）若斜坡上部為相對不透水的巖石體，則當?shù)叵滤簧仙龝r，靜水壓會對斜坡內(nèi)的不透水的巖土底面產(chǎn)生靜水壓力。這個力作用在巖石底面上，會降低坡體中滑體的抗滑力，是不利于斜坡的穩(wěn)定。

滑坡區(qū)的地下水和滲入滑體的地表水都能促進滑坡的形成和發(fā)展，其主要作用是：增加滑體的質(zhì)量，并濕潤滑帶使之抗剪強度降低：地下水和滑帶的巖土體長期的作用不斷改變巖土體的性質(zhì)和強度，引起滑坡的的滑動：地下水的流動和水位的升降還會產(chǎn)生很大的靜水和動水壓力。坡體上部的地表水大量滲入，極易引起滑坡。這些有利于滑坡的產(chǎn)生，是滑坡產(chǎn)生的重要誘因。

（4）人為因素影響。隨著大量的圍繞著大別山工程建設(shè)等一些人為的改造或破壞不斷進行，人為因素導(dǎo)致的山體滑坡也越來越多。在工程建設(shè)中在坡體的中上部放置棄土或修建房屋等，會增加一定荷載，會促進滑坡的產(chǎn)生。而破壞山坡地表的覆蓋層機植被，也會加速巖體風化，使得大量地表水下滲，可能引起地表水下滲，可能引起滑坡。還有一些人工渠道，稻田滲漏以及排泄生活、工業(yè)污水，人為的開山等的爆破、機械的震動，都有很大可能引起滑坡的產(chǎn)生。

5 滑坡的形成機理

滑坡作用值指的是山體由于外部因素或者內(nèi)部因素的影響，使得山體的斜坡在其滑動面上的應(yīng)力大于巖石間的作用力，形成剪切破壞，會使得山體滑坡面上的土體沿著其滑坡面上向下滑動，同時土體內(nèi)部應(yīng)力重分布，達到最終結(jié)果，滑坡達到新的平衡狀態(tài)。而誘發(fā)其滑動的因素有很多包括河流下切、風化、降雨、地震及人類活動等。應(yīng)力增加的時候演示會在破壞前就已然發(fā)生了變形，但是并不是整個滑坡面會同時蠕變的，它是有一定的先后規(guī)律的。一般在坡腳的一些部位開始的，但是不均質(zhì)的邊坡中往往發(fā)生在在不同介質(zhì)接觸的拐角處的位置?；職w結(jié)起來有三個階段第一階段為暢動變形階段，期間坡面坡頂會有張裂縫且會慢慢變大變寬的。第二階段為滑坡破壞階段，滑坡面上的土體會迅速滑下，后緣下陷。第三階段會逐漸趨于穩(wěn)定，重新達到平衡，疏松的土體會慢慢壓密，重新恢復(fù)生態(tài)。

6 滑坡的治理措施

通常把一種穿越滑體并且在滑床的一定深度處錨固的構(gòu)筑物，使得上部的滑坡推力作用通過抗滑樁傳到穩(wěn)定的滑床，從而達到整治滑坡，穩(wěn)定滑體的目的這一類構(gòu)筑物叫做抗滑樁。其是滑坡治理常用的技術(shù)措施之一。通過大量的理論分析和工程實踐表明，與抗滑擋墻相比，抗滑樁具有很多優(yōu)點：

（1）抗滑樁的材料強度優(yōu)良，既安全又比較經(jīng)濟。

（2）抗滑樁抗滑能力強；在滑坡推力大、滑動面深時，相比于其他抗滑工程更加經(jīng)濟有效。而且，形成圬工數(shù)量小

（3）可以靈活的設(shè)置樁位，可單設(shè)也可與其他建筑構(gòu)件組合運用；分排設(shè)置時可以將巨大的滑坡體切割成若干分散單元體對滑坡體起到分而治之的功效。

（4）在施工過程中方便快捷，省時省力，操作簡單，可以讓施工進度有效的增加。

（5）挖空抗滑樁可以根據(jù)轉(zhuǎn)身彎矩沿著樁長變化合理布設(shè)鋼筋，較打入的管樁等要經(jīng)濟，可以運用動態(tài)化信息化分析來校核開挖樁孔時能校核地層情況。

（6）和錨索桿件共同作用，效果更佳。

在一些皖大別山地區(qū)的工程實踐中，由于地理地質(zhì)條件的差異，加之滑坡類型的不同，工程師們在抗滑樁的設(shè)置方面也做了很多的調(diào)查和實驗實踐，從而也就有了很多不同的樁的形式。其中主要包括單排樁、椅式樁墻、門形、H形剛排架樁、微型樁群加錨索、預(yù)應(yīng)力錨索樁等。而其中主要的類型即以下幾種，下面介紹其中的幾種類型：

單排樁：單排獨立抗滑樁，可以分為兩種：全埋式單排抗滑樁和半埋式單排抗滑樁。他們其中的區(qū)別在于埋入土層的程度。全埋式單排抗滑樁的優(yōu)點是樁前土體能具有一定的抗力，但是挖孔深度一半較大，如果地質(zhì)情況較差時，施工起來一會有一定的困難。半埋式抗滑樁常置于公路路基的邊緣，外露的自由段可以采用變截面，半埋式抗滑樁的挖孔深度一般為樁長的一半或者三分之一，因此若與全埋式單排抗滑樁相比的話，其配筋數(shù)量、混凝土方量以及挖孔深度都會較為節(jié)省的。

椅式樁：對于椅式樁，它的類型主要包括墻型、門形、H形排架樁等等。其主要的組成部分有：外樁、內(nèi)樁、上墻、拱板和承臺，而它的阻滑原理：利用拱板使滑體的推力傳遞至內(nèi)樁以及外樁上面，然后再傳遞到下面的穩(wěn)定的地層中，內(nèi)外兩樁被剛性承臺和上墻連接成為一體，因此能承受比較大的滑坡推力和彎矩，尤其在軟弱地層中更加明顯。椅式樁支擋結(jié)構(gòu)受力分布均勻，結(jié)構(gòu)-巖體共同組成的支擋體系具有明顯的支擋、抗滑和承載的功能，變形能力更強。椅式樁結(jié)構(gòu)分布受力均勻使荷載分布自動調(diào)節(jié)，大大增強了抗變形能力。endprint

微型樁群加錨索：微型樁由于其結(jié)構(gòu)簡單、施工快捷、布置形式靈活的特點，加之與錨桿相互結(jié)合，優(yōu)勢互補，所以廣受好評。微型樁群錨索系統(tǒng)由于引入了預(yù)應(yīng)力錨索，結(jié)構(gòu)可以承受較大的外荷載，或與其他結(jié)構(gòu)物聯(lián)合用于大型邊坡加固工程。它是由預(yù)應(yīng)力錨索、微型樁和樁頂?shù)匿摻罨炷翂喉敼餐M成。微型樁適用范圍廣泛、布置型式靈活、施工周期較短，可有效針對小型復(fù)雜邊坡的防災(zāi)搶險工程，利用錨固段周圍地層的抗剪強度來傳遞主動施加的錨索拉力，充分利用和調(diào)動穩(wěn)定地層的自承能力，以保證潛在滑動巖土體的穩(wěn)定性；

預(yù)應(yīng)力錨索（桿）樁：所謂的預(yù)應(yīng)力錨索樁即由預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿和鋼筋混凝土抗滑樁組成。預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁的研究開始于上世紀八十年代，它是由錨索和錨固樁組成，樁的下部打入穩(wěn)定巖層中，樁頂端采用錨桿或錨索錨入，穩(wěn)定巖層后并采取張拉的方式使抗滑樁不再是懸臂梁式受力以達到阻止邊坡滑動的目的。通過這種做法使得樁身截面尺寸很大，配筋量也較為可觀，可大幅度節(jié)約材料，降低造價。同時樁體形成類似簡支梁的受力狀態(tài)后，樁身受力狀況大大改善，隨著約束的增加，樁的位移控制相對容易許多，同時可根據(jù)滑坡推力的大小，來控制拉力進而其樁身內(nèi)力也在一定程度上大大降低，這種結(jié)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用前景。

7 總結(jié)

作者從大量的案例分析歸納了安徽大別山區(qū)的地質(zhì)環(huán)境特征，通過大量的考證，查詢資料后，對于誘發(fā)皖大別山地區(qū)滑坡的因素原因主要有以下結(jié)論：首先，階段連續(xù)性的強降雨是滑坡發(fā)生的一個主控因素，它使得巖土體結(jié)合雨水增加容重，而且在溶濾作用下改變了土體性質(zhì)，產(chǎn)生靜水壓力和動水壓力。然后，通過對一些典型滑坡分析，總結(jié)分析其產(chǎn)生機理：滑坡發(fā)生的初始階段會改變天然土體的一些相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，巖土體完整性發(fā)生變化，使得應(yīng)力增加后的土體與天然強度不匹配，巖土體發(fā)生破壞，原本完整的巖土體相分離，從而形成滑坡。

我們在如何解決優(yōu)化實際工作中的所出現(xiàn)的問題，一是利用有關(guān)的地理地質(zhì)的理論知識、經(jīng)驗結(jié)合調(diào)查調(diào)研等一系列科學(xué)合理的客觀分析和主觀判斷。二是對一些有滑坡可能的地區(qū)進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理分析，從而進行實驗數(shù)據(jù)的選擇，三是利用一些仿真軟件、數(shù)值模擬軟件并且通過大量的數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型等，進行模擬計算，以尋求最優(yōu)的方案。所以滑坡防治可以先結(jié)合科學(xué)合理的理論和經(jīng)驗作為基礎(chǔ)進行分析，再進行實驗數(shù)據(jù)采集、分析、處理。通過數(shù)值模擬計算、數(shù)學(xué)模型建立的方法以及多種優(yōu)化算法以尋求相對較優(yōu)的方案，減少不必要的資金浪費。

在皖大別山地區(qū)的工程實踐中抗滑樁是最常用的抗滑支擋結(jié)構(gòu)之一，這種結(jié)構(gòu)型式有許多優(yōu)點如施工方便，樁位布置靈活，圬工數(shù)量小，適應(yīng)面較廣。具有一定的代表性。

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作者簡介：許雪峰（1994-），男，安徽合肥人，本科，研究方向：地基基礎(chǔ)。endprint