滑坡地質(zhì)災(zāi)害風險評價及防治措施研究

陳耿鴻

摘要：隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，各項建設(shè)事業(yè)蒸蒸日上，隨之而來的滑坡地質(zhì)災(zāi)害事故越來越多，造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，加強滑坡地質(zhì)災(zāi)害風險評估和防治刻不容緩。本文介紹了滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成機理，分析了定量評價的滑坡地質(zhì)災(zāi)害風險評價方法，并最后從降低下滑力和提高抗滑力的角度上，提出了一系列有效的滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治措施。

關(guān)鍵詞：滑坡；風險評價；治理措施

近年來，由于氣象條件的不斷變化，地質(zhì)條件在外界因素的影響下引發(fā)了一系列的滑坡地質(zhì)災(zāi)害，給當?shù)鼐用袢松砗拓敭a(chǎn)安全造成了巨大的威脅，為了防治滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和造成的危害，需要加強對滑坡地質(zhì)災(zāi)害風險評價，通過對地質(zhì)災(zāi)害的危險性評估，得出斜坡的穩(wěn)定性，及時地采取預(yù)防措施，從源頭上遏制滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。

1.滑坡地質(zhì)災(zāi)害機理概述

1.1滑坡的成因機理

所謂的滑坡成因機理，是指滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生所必備的地質(zhì)條件、破壞方式等，同時還包含了滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素。一般而言，邊坡的穩(wěn)定性取決于巖土的抗剪強度，而當邊坡所受到的剪應(yīng)力超過了結(jié)構(gòu)面的抗剪強度時，邊坡就會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞，發(fā)生滑動變形。滑坡是斜坡巖土體在自身重力和其他外力的作用下，失去平衡條件后，沿著軟弱結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)剪切破壞的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象，而斜坡軟弱結(jié)構(gòu)面容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，當內(nèi)部或外部的條件發(fā)生變化時，局部應(yīng)力增大，而增大的應(yīng)力超過抗剪強度時，就會出現(xiàn)剪切破壞，這就是滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的滑坡源，并逐步向外發(fā)展，帶動周邊滑體形成一個完整的滑坡帶。

1.2滑坡的發(fā)展階段

根據(jù)滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機理，其發(fā)展階段主要可以分為四個階段。

第一階段是蠕動階段。在外力作用下，斜坡內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生了變化，部分區(qū)域出現(xiàn)了破壞，并形成塑性蠕動區(qū)，這是滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的起點，地表和邊坡不會出現(xiàn)明顯的變形和位移現(xiàn)象。

第二階段是微滑階段。當蠕動階段逐步發(fā)展成滑動帶后，后部兩側(cè)主裂縫將會逐漸貫通，并出現(xiàn)新裂縫，前緣及兩側(cè)會出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，滑體位移明顯。

第三階段是劇滑階段。發(fā)展到了劇滑階段，邊坡的巖土結(jié)構(gòu)已經(jīng)支離破碎，滑動速度非?？欤一瑒拥耐翖l中含水量較大，前緣及兩側(cè)會出現(xiàn)大量崩塌，斜坡整體或分塊以十分快速的速度向前移動，產(chǎn)生巨大滑動，易造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

第四階段是固結(jié)階段。邊坡變形速度逐漸減小，并逐步趨向于停止滑動，能量在克服前進阻力時消失，在重力的作用下逐漸穩(wěn)定。這里所提到的固結(jié)階段是暫時的，滑體內(nèi)應(yīng)力會持續(xù)聚集，當外部條件改變后，內(nèi)部應(yīng)力出現(xiàn)失衡將會再次出現(xiàn)滑動。

2.滑坡地質(zhì)災(zāi)害風險評價方法分析

本文研究的滑坡地質(zhì)災(zāi)害風險評價方法，主要以定量評價方法為主，根據(jù)定量評價方法可以將其分為兩大類，即確定性方法和非確定性方法。確定性方法根據(jù)理論基礎(chǔ)又可進一步細分為極限平衡法和彈塑性理論數(shù)值分析法。而非確定性方法則主要建立在極限平衡法的基礎(chǔ)上，主要原理通過引入穩(wěn)定性計算參數(shù)來獲取穩(wěn)定性概率，進而對滑坡的穩(wěn)定性進行評價。兩者的區(qū)別如下表所示。

2.1極限平衡分析法

極限平衡法經(jīng)過不斷地發(fā)展和完善，目前已成為工程實踐中最常見最有效的方法之一，其主要的特點在于可以不用考慮斜坡巖土體的不連續(xù)性、外力影響等諸多因素，在不用考慮應(yīng)力形變的情況下，通過對斜坡的分析能夠較為準確判斷出斜坡的穩(wěn)定狀態(tài)。在滑坡地質(zhì)災(zāi)害評價時，極限平衡法通過對工程地質(zhì)調(diào)查確定出滑動面的位置和形態(tài)，并推斷出滑動面的主要區(qū)域和參數(shù)，尋找最小穩(wěn)定系數(shù)與安全系數(shù)進行比較，以此判斷出斜坡穩(wěn)定的狀態(tài)。

極限平衡分析法是一項較為系統(tǒng)的分析方法，早在20世紀20年代就提出了圓弧滑動分析法，也就是景點的圓弧法，通過劃定土條底部與土條在法線上的投影，土條滑動是一個圓弧滑動的過程，因此通過對圓心取力矩時，其力矩為零，能夠極大簡化計算工作。隨著該理論的發(fā)展，在20世紀中期，極限平衡分析法實現(xiàn)了較大的突破，以安全系數(shù)的定義，來確定土條間的作用力方向，并計算得出土條底部的法向力，結(jié)合上文所提到的力矩平衡來確定穩(wěn)定系數(shù)，這一研究結(jié)論為之后極限平衡分析法的研究奠定了發(fā)現(xiàn)，通過確定不同滑動面的滑動系數(shù)，進入到計算機時代后，對于斜坡滑動的計算分析，能夠同時滿足靜力和力矩平衡的條分法出現(xiàn)，在實際中，滑動面大多是不規(guī)則的大型巖土質(zhì)滑坡，由于地形復(fù)雜和滑動面形態(tài)的多變，在實際分析中出現(xiàn)了受限?？偟膩碚f，極限平衡法是一個從簡單到復(fù)雜的分析方法，從最初滿足靜力平衡的情況下，發(fā)展到了不僅僅可以滿足靜力平衡條件，同時又能滿足力矩平衡條件。

2.2彈塑性理論法

彈塑性理論分析方法在實際分析斜坡不穩(wěn)定狀態(tài)的過程中，將其分為了變形和破壞兩大類，根據(jù)塑性極限平衡理論法和彈塑性理論數(shù)值解法，斜坡的破壞是斜坡變形的終極狀態(tài)，對于斜坡的變形問題研究，將重心放在了斜坡巖土位移變化上，而對于斜坡破壞的研究則重點放在了滑移面的剪力和抗剪力計算上。斜坡的位移可以直接在現(xiàn)場進行測定，因此對于斜坡巖土體的位移大小，是設(shè)計邊坡治理工程的重要基礎(chǔ)，但發(fā)展至今也尚未研究出控制位移的標準，因此在實際應(yīng)用中存在一定的局限性，導致了精確定量結(jié)果只能采用定性來評價，評價的精度主要取決于模型和參數(shù)的精度。除此之外，定量結(jié)果評價滑坡穩(wěn)定性需要結(jié)合極限平衡分析法來進行分析。因此，彈塑性理論數(shù)值分析法只能在較小變形特點的斜坡穩(wěn)定性上應(yīng)用，當出現(xiàn)較大變形的斜坡，應(yīng)用彈塑性理論數(shù)值分析法會產(chǎn)生較大的誤差，這主要是因為彈塑性理論數(shù)值法對于斜坡巖土體的位移假定是均質(zhì)、各向同性以及巖土體特性偏離所引發(fā)的。

2.3概率分析法

概率分析法是近年來興起的滑坡穩(wěn)定性評價方法，該方法的核心在于將滑坡穩(wěn)定性發(fā)展變化的因素確定為隨機變量，通過概率統(tǒng)計模型來進行分析和評價，概率分析法的核心思想符合了工程地質(zhì)的思想，而可靠性設(shè)計方法也是基于此發(fā)展而來的，在巖土工程的可靠度分析中，不僅僅有變量的自相關(guān)性，還存在著互相關(guān)性，如不考慮這種相關(guān)性將會使結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差。

3.滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治措施研究

3.1降低下滑力措施

降低下滑力在工程實踐中，主要通過削方減載來實現(xiàn)，通過開挖的方式來降低斜坡滑體的荷重，以提高斜坡的穩(wěn)定性。削方減載不僅僅在滑坡地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險工程實踐中非常常用，也可以在地質(zhì)災(zāi)害防治工程中得以應(yīng)用，可作為滑坡地質(zhì)災(zāi)害工程的主要治理措施，與其他治理方案共同起到滑坡治理的效果。削方減載的原理很簡單，但是在工程實踐中若不與滑坡地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)場情況相結(jié)合，考慮適用條件，合理地進行勘察和設(shè)計，科學確定削方部位和削方量，最終的治理結(jié)果將會是失敗的，無法達到消除地質(zhì)災(zāi)害隱患的效果。因此，在進行削方減載的工程實踐中，前期的設(shè)計把控十分重要。

一般在工程實踐中，削方量的大小需要根據(jù)滑坡的安全系數(shù)進行確定，削方量與穩(wěn)定性存在非常緊密的關(guān)系，通常而言，削方量越大穩(wěn)定性越高，但是在實踐中需要考慮到治理方案的經(jīng)濟性，因此以穩(wěn)定性驗算為依據(jù)，確地合理的削方量，一方面能夠達到滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理的效果，同時又能夠渠道良好的經(jīng)濟效益。在滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理的工程實踐中，削填平衡是最為理想的選擇，不僅僅可以降低滑坡的下滑力，同時又可以增加阻滑力，削方的工程量是最小的，因此要經(jīng)過反復(fù)的測算來確定最終的削方量。在進行前期設(shè)計的過程中，一定要避開減重就一定能夠增加斜坡穩(wěn)定性的理念，削方的部位和方式也是非常關(guān)鍵的內(nèi)容，錯誤的削方不一定能增加斜坡的穩(wěn)定系數(shù)，采用不同的削方方式和部位，最終取得的治理效果存在較大差異。

3.2提高抗滑力措施

3.2.1擋土墻

對于滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程而言，保持土體的平衡是最佳的處理方案，當滑坡由于下部支撐出現(xiàn)切割或上部擠壓導致荷重超載的情況，可以采取支擋的措施，及在滑坡舌部或中前部修建支擋構(gòu)造物來增強滑坡底部的支撐力，阻擋滑坡的滑動，這就是工程實踐中的擋土墻的應(yīng)用。

抗滑擋土墻是滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程樁最常見的治理方案，尤其當滑動面較陡、含水量較少，整體滑動較為急劇的情況下，應(yīng)用擋土墻能夠有效抑制斜坡的滑動，在實際中需要注意滑坡的性質(zhì)、滑體結(jié)構(gòu)以及滑動面層、基礎(chǔ)地質(zhì)等情況，否則擋土墻在修筑后會出現(xiàn)變形而發(fā)揮不了治理的效果。若遇到基礎(chǔ)地質(zhì)條件較差，開挖基坑太深，增加了施工難度且會加劇滑坡滑動，這種情況下不宜采用擋土墻的治理方案。

3.2.2抗滑樁

抗滑樁顧名思義是一種被動抗滑結(jié)構(gòu)，當斜坡產(chǎn)生變形滑坡后，應(yīng)用抗滑樁才會起到抗滑的作用。抗滑樁一般應(yīng)用在滑面明確，對變形控制要求較低的土質(zhì)邊坡、土石混合邊坡以及散體結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡等?？够瑯对诠こ虒嵺`中，一般布置在滑面平緩的低端，當遇滑面長、滑坡推力較大時，可組合其他治理方案配合使用，多排抗滑樁一般采用梅花形布置，其主要的原理是通過利用樁和樁周土體的相互作用來起到支護的目的，如下圖1所示?？够瑯哆m用于土質(zhì)較強且滑體的坡體上，在工程實踐中施工簡便，成本較高，治理效果良好，但施工過程中安全隱患較大，現(xiàn)場施工需要加強井下作業(yè)安全管理，確保施工安全。

3.2.3微型樁

微型樁是指在滑坡地面鉆孔，然后吊放鋼筋籠和注漿管，進行壓力注漿，使得樁體與周圍土體形成緊密的整體，連接滑動面形成具有強度的巖土體，固定斜坡的滑動體。在工程實踐中施工較為簡便，成本較小，對環(huán)境的破壞較小，在滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程實踐中被廣泛應(yīng)用。

3.2.4錨固工程

錨固工程的原理是通過注漿的方法，提高滑坡巖土體的力學性能，滑坡巖土體結(jié)合成穩(wěn)定的整體，以此來阻擋下滑推力。錨索應(yīng)用于坡體推力大、坡內(nèi)巖土強度較高且畫面較陡的邊坡，經(jīng)常與抗滑樁組合應(yīng)用。錨桿則適合在坡體推力較小，坡內(nèi)巖土強度較高的邊坡，如圖2所示，與軟巖和風化層等挖方邊坡形成永久支護。

3.2.5植物防護

植物防護是最環(huán)保的一種滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理方案，針對坡面較緩且穩(wěn)定性較好的土質(zhì)邊坡，經(jīng)常采用植物防護的治理措施，在工程實踐中不僅僅能夠起到加固土體和抗?jié)B的效果，同時還兼具美化坡面的作用。如三維植被保護網(wǎng)是通過植物和土工合成材料，在斜坡表層形成綠色防護網(wǎng)，以穩(wěn)定淺層坡面；采用濕式噴播一般在土質(zhì)較好的邊坡進行植被種植，而客土噴播則針對土質(zhì)較差的邊坡或巖質(zhì)邊坡，在工程實踐中，植物防護對于滑坡穩(wěn)定性治理效果較低，大多情況下僅在表層土體溜塌和美化環(huán)境中加以考慮。

4.排水

斜坡出現(xiàn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害，最大的因素是水的因素，在滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程實踐中，要根據(jù)坡體位置的地形特征，合理的采取地表截排水措施，其主要目的是為了減少坡面入滲，排出坡內(nèi)地下水，這是滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程實踐中最常見、最簡便易行、經(jīng)濟有效的輔助防治工程措施。

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