地面沉降

地面沉降 第四章 地面沉降、滑坡、岩溶塌陷灾害与防治 4(1 地面沉降灾害防治 一、地面沉降的定义:指地层在各种因素的作用下，造成地层压密变形或下沉，从而引起区域性的地面标高下降。 二、地面沉降的原因: (1)自然因素:?新构造运动以及地震、火山活动引起的地面沉降;?海平面上升导致地面的相对下降(沿海);?土层的天然固结(次固结土在自重压密下的固结作用)。 自然因素所形成的地面沉降范围大，速率小。自然因素主要是构造升降运动以及地震、火山活动等一般情况下，把自然因素引起的地而沉降归属于地壳形变或钩造运动的范畴，作为一种自然动力现象加以研究。 (2)人为因素:?抽汲地下气、液体引起的地面沉降。抽取地下水而引起的地面沉降，是地面沉降现象中发育最普通、危害性最严重的一类;?大面积地面堆载引起的地面沉降;?大范围密集建筑群天然地基或桩基持力层大面积整体性沉降——工程性地面沉降。 人为因素引起的地面沉降一般范围较小，但速率和幅度比较大。人为因素主要是开采地下水和油气资源以及局部性增加荷载。将人为因素引起的地面沉降归属于地质灾害现象进行研究和防治。 三、地面沉降的成因机制和形成条件 (一)地面沉降的成因机制 由于地面沉降的影响巨大，因此早就引起了各国政府和研究人员的密切注意。早期研究者曾提出一些不同的观点，如新构造运功说、地层收缩说和自然压缩说、地面动静荷载说、区域性海平面上升说等。大量的研究证明，过量开采地下水是地面沉降的外部原因，中等、高压缩性粘土层和承压含水层的存在则是地面沉降的内因。因而多数人认为沉降是由于过量开采地下水、石油和天然气、卤水以及高大建筑物的超量荷载等引起的。 在孔隙水承压含水层中，抽取地下水所引起的承压水位的降低，必然要使含水层本身及其上、下相对隔水层中的孔隙水压力随之而减小。根据有效应力原理可知，土中由覆盖层荷载引起的总应力是山孔隙中的水和土颗粒骨架共同承担的。由水承担的部分称为孔隙水压力(p)，它不能引起土层的压密，故义称为中性压力;而由土颗粒骨架承担的部分能够直接w 造成上层的压密，故称为有效应力(p);二者之和等干总应力。假定抽水过程中土层内部s 应力不变，那么孔隙水压力的减小必然导致十中有效应力等量增大，结果就会引起孔隙体积 减小，从而使土层压缩。 由于透水性能的显著差异，上述孔隙水压力减小、有效应力增大的过程，在妙层和粘土层中是截然不同的。在砂层中，随着承压水头降低和多余水分的排出，有效应力迅速增至与承压水位降低后相平衡的程度，所以砂法压密是“瞬时”完成的。在粘性土层中，压密过程进行得十分缓慢，往往需要几个月、几年甚至几十年的时间;因而直到应力转变过程最终完成之前，粘土层中始终存在有超孔隙水压力(或称剩余孔隙水压力)。它是衡量该土层在现存应力条件下最终固结压密程度的重要指标。 相对而言，在较低应力下砂层的压缩性小且主要是弹性、可逆的，而粘土层的压缩性则大得多且主要是非弹性的水久变形。因此，在较低的有效应力增长条件下，粘性土层的压密在地面沉降中起主要作用，而在水位回升过程中，砂层的澎胀回弹则具有决定意义。 此外，土层的压缩量还与丘层的预固结应力(即先期固结应力)、土层的应力—应变性状有关。由于抽取地下水量不等而表现出来的地下水位变化类型和特点也对土层压缩产生一定的影响。 (三)地面沉降的产生条件 从地质条件，尤其是水文地质条件来看，疏松的多层含水层休系、水量丰富的承压含水层、开采层影响范围内正常固结或欠固结的可压缩险厚层粘比土层等的存在，都有助于地面沉降的形成。从土层内的应力转变条件来看，承压水位大幅度波动式的持续降低是造成范围不断扩大累进性应力转变的必要前提。 1. 厚层松散细粒土层的存在 地面沉降主要是抽采地下流体引起土层压缩而引起的，厚层松散细粒土层的存在则构成了地面沉降的物质基础。在广大的平原、山前倾斜干原、山间河谷盆地、滨海地区及河口三角洲等地区分布有很厚的第四系和上第三系松散或未固结的沉积物，因此，地面沉降多发生干这些地区。如在滨海三角洲平原，第四纪地层中含有比较厚的淤泥质粘土，呈软塑状态或流动状态。这此淤泥质粘性粘的含水量可高达60,以上，孔隙比大、强度低、压缩除强，易于发生塑注流变。当大量抽取地下水时，含水层中地下水压力降低，淤泥质粘土隔水层孔隙中的弱结合水压力差加大，使孔隙水流入含水层有效压力加大，结果发生粘性十层的压缩变形。 易于发生地面沉降的地质结构为砂层、粘土层互层的松散土层结构。随着抽取地下水，承压水位降低，含水层本身及其土、下相对隔水层中孔隙水压力减小，地层压缩导致池面发生沉降。 2. 长期过量开采地下流体 未抽取地下水时，粘性土隔水层或弱隔水层中的水压力与含水层中的水压力处干平衡状态。抽水过程中，由J含水层的水头降低，上、下隔水层中的孔隙水压力较高，因而向含水层排出部分孔隙水结果使土、下隔水层的水压力降低。在上覆土体压力不变的情况下，粘土 层的有效应力加大，地层受到压缩，孔隙体积减小。这就是粘土层的压缩过程。 由于抽取地下水，在井孔周围形成水位下降漏斗，承压含水层的水压力下降，即支撑上覆岩层的孔隙水压力减小，这部分压力转移到含水层的颗粒上。因此，含水层因有效应力加大而受压缩，孔隙体积减小，排出部分孔隙水。这就是含水层压缩的机理。 地面沉降与地丁水开采量和动态变化有着密切联系: (1)地面沉降中心与地下水开采漏斗中心区呈明显一致性。 (2)地面沉降区与地下水集中开采区域大体相吻合。 (3)地面沉降量等佰线展布方向与地下水开采漏斗等值线展布方向基本一致，地面沉降的速率与地下液体的开采量和开采速率有良好的对应关系。 (4)地面沉降量及各单层的压密量与承压水位的变化密切相关。 (5)许多地区已经通过人工回灌或限制地下水的开采来灰复和抬高地下水位的办法，控制了地面沉降的发展，有些地区还使地面有所回升。这就更进一步证实了地面沉降与开采地下液体引起水位或液体沉降之间的成因联系。 3. 新构造运动的影响 平原、河谷盆地等低洼地貌单儿多是新构造运动的下降区，因此，由新构造运动引起的区域性下沉对地面沉降的持续发展也具有一定的影响。 西安地面沉降区位行西安断陷区的东缘，由于长期下沉，新生界累计厚度已经超过3000m 。1970,1987年，渭河盆地大地水准测量表明，西安的断陷活动仍在继续，在北部边界渭河断裂及东有部边界临渝——长安断裂测得的平均活功速率分别为3.37m m,a和3.98mm,a， 构造下沉约占同期各沉降中合部位沉降速率的3.1%,7,左右。 4. 城市建设对地面沉降的影响 相对于抽采地下流体和构造运动引起的地面下沉，城市建设造成的地面沉降是局部的，有时也是不可逆转的。 城市建设按对地基的影响方式可分为:(?)以水平方向为主和(?)以垂直方向为主的两种类型。前者以重大市政工程为代表，如地铁、隧道、给排水工程、道路改扩建等，利用开挖或盾构掘进，并铺设各神市政管线。后者以高层建筑基础工程为代表，如基坑开挖、降排水、沉桩等。沉降效应较为明显的工程措施有开挖、降排水、盾构掘进、沉桩等(龚士良，1998)。 若揭露有流沙陀质的饱水砂层或具流变特性的饱和淤泥质软土，在开挖深度和面积较大的基坑时则有可能造成支护结构失稳，从而导致基坑周边地区地面沉降。而规模较大的隧道、涵洞的开挖有时具有更显著的沉降效应。降排水常作为基坑等开挖工程的配套工程措施，旨在预先疏干作业面渗水，其机理与抽取地下水引发地面沉降一致。 城建施工造成的沉降与工程施工进度密切相关，沉降主要集中于浅部工程活动相对频繁和集中的地层中，与开采地下水引起的沉降主要发生在深部含水砂层有根本区别。 地壳沉降活动、松散沉积物的自然固结、人类开采地下水或油气资源引起的土层压缩等因素都会引起地面沉降，但从灾害研究角度而言的地面沉降是指人类活动引起的地面沉降，或者是以人类活功为主、自然动力为辅而引起的地面沉降。地面沉降的形成条件主要包括两个方面: (l)一是地面沉降的地质条件，即具有较高压缩性的厚层松散沉积物。 (2)地面沉降的动力条件，如人类长期过量开采地下水和地下沼气资源等。四、抽水作用下引起地面沉降机理 因抽水而引起地面沉降的地区，地层主要由各含水层及其相对隔水的粘性土层相叠组成，各层间在一定的水压下有着水力联系，抽水使含水层的水头(或水位)下降，并牵动相关的水头下降，导致孔隙水压力减小，有效应力增加。有效应力的增加，等同于给土层施加一附加压应力，使土层产生压缩变形，各土层的变形迭加，导致地面的整体下沉。 五、地面沉降的特征与分布 (一)地面沉降的特征 地面沉降是指某一区域内由于开采地下水或其他地下流体导致的地表浅部松散沉积物压实或压密引起的地面标高下降的现象，又称做地面下沉或地陷。地面沉降的特点是波及范围广，下沉速率缓慢，往往不易察觉，但已对于建筑物、城市建设和农田水利危害极大。 地而沉降灾害在全球各地均有发生。由于工农业生产的发展、人口的剧增以及城市规模的扩大，大量抽取地下水引起了强烈的地面沉降，特别是在大型沉积盆地和沿海平原地区，地面沉降灾害更加严重。石油，天然气的开采也可造成大规模的地面沉降灾害。 (二)地面沉降的分布规律 1. 世界地面沉降分布概况 地画沉降主要发生于平系和内陆盆地工业发达的城市以及油气田开采区。如美国内华达川的拉斯韦加斯市，自1905年开始抽取地下水，由于地下水位持续下降地面沉降影响面积已达1030k?，累计沉降幅度在沉降中心区已达1.5m，并使井口超出地面1.5m;同时还伴生了广泛的地裂缝，其长度和深度均达几十米。 日本在20世纪50,80年代，地面沉降已遍及全国的50多个城市和地区。东京地区的地面沉降范围达1000多平方公里，最大沉降量达到4. 6m，部分地区甚至降到了海平面以下。开采石油也造成了严重的地面沉降灾害。美国加利福尼亚州长滩市的威明顿油田，在1926,1968年间累汁沉降达9m，最大沉降速率为71crn/a。表7-1列举了世界上一些城市或地区的地面沉降现象。 此外，英国的伦敦市、俄罗斯的莫斯科市、匈牙利的德波勒斯市、泰国的曼谷、委内瑞拉的马拉开波湖、德冈沿海以及新西兰和丹麦等国家也都发生了不同程度的地面沉降。 2. 中国地面沉降分布规律 目前，我国已有上海、天津、江苏、浙江、陕西等16个省(区、市)共46个城节(地段)县城出现了地面沉降问题，总沉降面积达48 7x1O4km“〔表4-1)。 表4-1 我国地面沉降情况统计(据段水候 1993) 从成因上看，我国地面沉降绝大多数是因地下水超量开采所致。从沉降面积和沉降中心最大累积降深来看，以天津、上海、苏锡常、沧州、西安、阜阳、太原等城市较为严重，最大累积沉降量均在lm以上;如按最大沉降速率来衡量，天津(最大沉降速率80mm,a)、安徽阜阳〔年沉降速率60,110mm/a)和山西太原(114mm,a)等地的发展趋势最为严峻。我国地面沉降的地域分布具有明显的地带性，主要位于厚层松散堆积物分布地区。 (l)大型河流三角洲及沿海平原区 主要是长汀、黄河、海河及辽河下游平原和河口三角洲地区。这些地区的第四纪沉积层 厚度大，固结称度差颗粒细，层次多压缩比强;地厂水含水层多，补给径流条件差，开采时间长、强度大;城镇密集、人曰多，工农业生产发达。这些地区的地面沉降首先从城市地下水开采中心开始形成沉降漏斗，进而向外围扩展，形成以城镇为中合的大面积沉降区。 (2)小型河流不角洲区 主要分布在东南沿海地区第四纪沉积厚度不大以海陆交互相的粘土和砂层为主，压缩性相对较小。地下水开采主要集中于局部的富水地段。地面沉降范围一般比较小主要集中于地下水降落漏斗中心附近。 (3)山前冲洪积扇及倾斜平原区 主要分布在燕山和大行山山前倾斜平原区，以北京、保定、邯郸、郑州及安阳市等大、中城市最为严重。该区第四纪沉积层以冲积、洪积形成的砂层为王;区内城市人门众多、城镇密集工农业生产集中;地下水开采强度大地二水位下降幅度大。地面沉降主要发生在地下水集中开采区沉降范田由开采范围决定 (4)山问盆地和河流谷地区 主要集中在陕西省的渭河盆地及山西省的汾河谷地以及一些小型山间盆地内，如西安、咸阳、太原、运城、临汾等城市。第四纪沉积物沿河流两侧呈条甘状分布，以冲积砂上、粘性土为主厚度变化人;地下水补给、径流条件好;构造运动表现为强烈的持续断陷或下陷。地面沉降范围主要发生在地下水降落漏斗区。 六(地面沉降的危害 地面沉降是一种累进性地质灾害，会给滨海平原防洪排涝、土地利用、城市规划建设、航运交通等造成严重危害，其破坏和影响是多方面的。其中主要危害表现为:地面标高损失，继而造成雨季地表积水，防泄洪能力下降;沿海城市低地面积扩大、海堤高度下降而引起海水倒灌;海港建筑物破坏，装卸能力降低;地面运输线和地下管线扭曲断裂;城市建筑物基础下沉脱空开裂;桥梁净空减小影响通航;深井井管上升，井台破坏，城市供水及排水系统失效;农村低洼地区洪涝积水使农作物减产等。 (一)滨海城市海水侵袭 世界上有许多沿海城市，如日本的东京市、大阪市和新玛市，美国的长滩市，中国的上海市、天津市、台北市等，由于地面沉降致使部分地区地面标高降低，甚至低于海平面。这些城市经常遭受海水的侵袭，严重危害当地的生产和生活。为了防止海潮的威胁，不得不投入巨资加高地面或修筑防洪墙或护岸堤。 如中国上海市的黄浦江和苏州河沿岸，由于地面下沉，海水经常倒灌，影响沿江交通，威胁码头仓库。1956年修筑防洪墙，1959,1970年间加高5次，投资超过4亿元，每年维修费也达20万元。为了排除积水，大得不改建下水道和建立排水泵站。 1985午8月2日和19日，天津市沿海海水潮位达5.5m，海堤多处决口，新港、大沽一带被海水淹没，直接经济损失达12亿元。1992年9月1日，特大风暴再次袭云天津、潮位 达5.93m，有近100km海堤浸水，40余处溃决，直接经济损失达3亿元。虽然风暴潮是气象方面的因素而引起的，但地面沉降损失近3m的地面标高也是海水倒灌的重要原因。 地面沉降也使内陆平原城市或地区遭受洪水灾害的频次增多、危害程度加重。可以说，低洼地区洪涝灾害是地而沉降的主要致灾特征。无可否认，江汉盆地沉降、洞庭湖盆地沉降(现代构造沉降速率为10 mm/a)和辽河盆地沉降加重了1998年中国的大洪灾。 (二)港口设施失效 地面下沉使码头大去效用，港口货物装卸能力下降。美国的长滩市，因地面下沉而使港口码头报废，我国上海市海轮停靠的码头，原标高5.2m，至1964年已降至3.0m，高潮时江水涌上地面，货物装卸破迫停顿。 (三)桥墩下沉，影响航运 桥墩随地面沉降而下沉，使桥下净空减小，导致水上交通受阻。上海市的苏州河，原先 4t.由于地面沉降，桥下净空减小，每天可通过大小船只2000条，航运量达(100,120)×10 大船无法通航，中小船只通航航也受到影响。 (四)地基不均匀下沉，建筑物开裂倒塌 地面沉降往往使地而和地下建筑遭受巨大的破坏，如建筑物墙壁开裂或倒塌、高楼脱空，深井井管上升、井台破坏、桥墩不均匀下沉，自来水管夸裂漏水等。美国内华达州的拉斯韦加斯市、因地面沉降加剧，建筑物损坏数里剧增;我国江阴市河塘镇地面塌陷，出现民达 2150m以上的沉降带，造成房尾墙壁开裂、楼板松动、横梁倾斜、地面凹凸不平，约5 800m时建筑物成为危房，一座幼儿园和部分居民已被迫搬迁。地面沉降强烈的地区，伴生的水平位移有时也很大，如美国民滩市地面乖直沉降伴生的水平位移最大达到3m，不均匀水平位移所造成的巨大剪切力，使路而变形、铁轨扭曲、桥墩移动、墙壁错断倒塌、高楼支柱和偷架弯扭断裂、油井及其他管道破坏。 由于地而下降一些园林古迹遭到严重的损坏。如我国苏州市朴园内的亭台楼群阁、区廊假山，经常被水淹没，园内常年备有几台水泵排水。 七、地面沉降的监测与预测 地面沉降的危害十分严重，且影响范围广大。尽管地面沉降往往不明显，不易引人注目，却会给城市建筑、生产和生活带来极大的损失。因而，在必须开采利用地下水的情况下，通过大地水准测量来监测地面沉降是非常重要的 目前，我国地面沉降严重的城市，几乎都已制订了控制地下水开采的管理法令，同时开展了对地而沉降的系统监测和科学研究。 (一)地面沉降的监测 地面沉降的监测项月主要有大地水准测量、地下水动态监测、地表及地下建筑物设施破坏现象的监测等。 监测的基本方法是设置分层标、基岩标、孔隙水压力标、水准点、水动态监测网、水文 观测点、海平面预测点等，定期进行水准测贷和地下水开采量、地下水位、地下水压力、地下水水质监测及地下水回灌监测，同时开展建筑物和其他设施因地面沉降而破坏的定期监测等。根据地面沉降的活动条件和发展趋势，预测地面沉降速度、幅度、范围及可能产生的危害。 (二)地面沉降趋势的预测 虽然地面沉降可导致房屋墙壁开裂、楼房因地基下沉而脱空和地表积水等灾害，但其发生、发展过程比较缓慢，属于种渐进险地质灾害，因此，对地面沉降灾害只能预测其发展趋势。目前地面沉降预测计算模型主要有两种:(i)基于释水压密理论的土水模型，(?)生命旋回模型。 (1)土水模型 土水模型由水位顶测模型和土力学模型两部分构成，可利用相关法、解析法和数值法等地下水水位进行预测分析、土力学模型包括含水层弹隆计算模型、粘住土层最终沉降量模型、太沙基固结模型、流变固结模型、比奥(Biot)固结理论模型、弹塑哇固结模型、回归训算模型及半理论半经验模型(如单位变形量法等)和最优化计算法等。 (2)生命旋回模型 生命旋回模型主要从地面沉降的整个发展过程来考虑直接由沉降量与时间之问的相关关系构成，如泊松旋固模型、verhulst生物模型和灰色预测模型等(刘毅等，1998)。晏同珍等(1990)用动力学和数学方法预测了西安市及宁波市的地面沉降周期趋势，并绘制了动力曲线图，得出两城市地面沉降周期分别为25年和80年的结论。根据沉降周期预测，认为西安市1992,1996年地面沉降达到峰值，此后将显著减缓，2050年地面沉降威胁结束。宁波市地面沉降1987,1989年已达到峰值阶段，2050年沉降将进入休止阶段。 八、地面沉降的防治 地面沉降与地下水过度开采紧密相关，只要地下水位以下存在可压缩地层就会因过量开采地下水而出现地面沉降，而地面沉降一旦出现则很难治理，因此地面沉降主要在于预防。 目前，国内外顶防地面沉降的主要技术措施大同小异，主要包括建立健全地面沉降监测网络，加强地下水动态和地面沉降监测工作;开辟新的替代水源、推广节水技术;调整地下水开采布局，控制地下水开采量;对地下水开采层位进行人工回灌;实行地下水开采总量控制、开采和目标管理。 除上述措施外，还应查洁地下地质构造、对高层建筑物的地基进行防沉降处理。在已发生区域性地面沉降的地区，为了减轻海水倒灌和洪涝等灾害损失，还应采取加高加固防洪堤、防潮堤以及疏导河道，兴建排涝工程等措施。 基本措施是进行地下水资源管理。 例:上海市为合理开采使用地下水有效控制地面沉降，近年来坚持“严格控制、合理开采”的原则，加大对地下水开发、利用和管理的为度，取得了显著的成效。据市给水处的统 讨数据，1996年至今全市近郊地区共压缩停用深井185口，地下水的开采量从1996年的1.5×1012m3。缩减到1999年的1.04×1012m3，使本市地下水开采量又恢复到80年代的水平;1999年全市平均地面沉降量比1998车减少1.94mm。为继续保特地下水开采量负增长为良好 3。 势头，上海市政府做出决定，2000年全市地下水净开采量要比上年同比递减300×104 m开采地下水引起地面沉降的防治措施 主要整治方法: (1)减少地下水开采量和水位降深;调整开采层次，合理开发地下水资源; (2)当地面沉降发展剧烈时，应禁采; (3)对地下水进行人工补给，回灌时应控制水源的水质标准，以防止地下水被污染。 当前地面沉降防治存在问题: 一是系统内包括国土资源系统和地勘系统，对地面沉降防治高度重视，但是系统外包括个别地方政府，对此了解还不够，这跟地面沉降防治的宣传有关。尽管在三大区域——华北、长三角和汾渭盆地，地面沉降防治得到政府高度重视，但在防治过程中，各部门间还存在工作关系理得不顺的问题。我们要争取中央政府各部门对地面沉降防治的充分了解和支持。 二是防治过程中，还存在个别主要用水单位不顾地质环境，严重超采地下水的情况。我们要让这些单位对地面沉降重视起来，也要依法督促和指导他们积极参与地面沉降防治。 三是防控措施还不够，效果还不能适应社会主义工业化、城镇化建设的发展需要。目前，我们的地面沉降面积还在不断扩大，已经超过9万平方公里，超过50个主要城市受到影响。 重点应做好的工作 一、加强有关部门的协调配合，建立地面沉降防治的区域联动联席会议机制。建立部际联席会议，解决防治工作的机制、政策、经费支持等问题。目前，长三角地面沉降联席制度要从厅局级升级到省级，同时支持华北平原、汾渭盆地也建立区域省级联席会议制度，以此进一步理顺体制，促进地面沉降防治工作顺利进行。 二、尽快开展地面沉降规划研究，完善地面沉降监测网络建设。要在建立区域联动联席会议机制的基础上，对现有监测监控网络建设提出统一的监测和建设标准，以省市为单位，统一协调，实现对整个区域地面沉降的有效监控，同时加快防控规划的专题研究。 三、要高度重视地面沉降新技术、新方法和新设备的应用和开发创新，掌握地面沉降的生成机理，提出更好更有效的防控措施。同时，要加强国际交流，在防治过程中出现的影响工作的重大热点难点问题，相关部门和主管单位要提供条件，定题立项，给予支持。 四、要加强综合管理。地面沉降主要是超采地下水引起的，主管单位在做好调查监测的同时，要积极向政府各部门汇报，在政府的统一领导和支持下，监督协调有关单位，合理开 采地下水，采取有效措施，加强地面沉降治理，从而提高防控的效果。 4.2 滑坡灾害防治 一、 滑坡的定义、要素概述 滑坡的定义: 在自然地质作用和人类活动等因素的影响下，斜坡上的岩土体在重力作用下沿一定的软弱面“整体”或局部保持岩土体结构而向下滑动的过程和现象及其形成的地貌形态，称为滑坡。俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致。 滑坡的要素: 滑坡体、滑坡周界、滑坡壁、滑坡台阶、滑动面(带)、滑坡床、滑坡舌、主滑线、拉张裂缝、羽状裂缝、鼓张裂缝、扇形张裂缝、封闭洼地(滑坡湖)等。 103 9 1534154 13 12710 11112 6 51413 (a)平面(b)剖面 图4,1 滑坡要素平剖面示意图 1.滑坡体;2.滑坡周界;3.滑坡壁;4.滑坡台阶;5.滑动面 (带);6.滑坡床;7.滑坡舌;8.主滑线;9.拉张裂缝;10.主裂缝;11.剪切裂缝;12.羽毛状裂缝;13.鼓张裂缝;14.扇形张裂缝;15.封闭洼地(滑坡湖) 滑坡的特征: (1)发生变形破坏的岩土体以水平位移为主，除滑动体边缘存在为数较少的崩离碎块和翻转现象外，滑体上各部分的相对位置在滑动前后变化不大。 (2)滑动体始终沿着一个或几个软弱面(带)滑动，岩土体中各种成因的结构面均有可 能成为滑动面，如古地形面、岩层层面、不整合面、断层面、贯通的节理裂隙面等。 (3)滑坡滑动过程可以在瞬间完成，也可能持续几年或更长的时间。规模较大的“整体”滑动一般为缓慢、长期或间歇的滑动。 滑坡的这些特征使其有别于崩塌、错落等其他斜坡变形破坏现象。 滑坡的形成条件 自然界中，无论天然斜坡还是人工边坡都不是固定不变的。在各种自然因素和人为因素的影响下，斜坡一直处于不断地发展和变化之中。滑坡形成的条件主要有地形地貌、地层岩隆、地质构造、水文地质条件和人为活动等因素。 (一)地形地貌 斜坡的高度、坡度、形态和成因与斜坡的稳定性有着密切的关系。高陡斜坡通常比低缓斜坡更容易失稳而发生滑坡。斜坡的成因、形态反映了斜坡的形成历史、稳定程度和发展趋势，对斜坡的稳定性也会产生重要的影响。如山地的缓坡地段，由于地表水流动缓慢，易于渗入地下，因而有利于滑坡的形成和发展。山区河流的凹岸易被流水冲刷和淘蚀，当黄土地区高阶地前缘坡脚被地表水侵蚀和地下水浸润，这些地段也易发生滑坡。 (二)地层岩性 地层岩性是滑坡产生的物质基础。虽然入同地质时代、不同岩性的地层中都可能形成滑坡，但滑坡产生的数量和规模与岩性有密切关系。容易发生滑动的地层和岩层组合有第四系粘性土、黄土与下伏三趾马红土及各种成因的细粒沉积物，第三系、白奎系及侏罗系的砂岩与页岩、泥岩的互层煤系地层，石炭系的石灰岩与页岩、泥岩互层，泥质岩的变质岩系，质软或易风化的凝灰岩等。这些地层岩性软弱，在水和其他外营力作用下因强度降低而易形成滑动带，从而具备了产生滑坡的基本条件。因此，这些地层往往称为易滑地层。 (三)地质构造 地质构造与滑坡的形成和发展的关系主要表现在两个方面: (l)滑坡沿断裂破碎带往往成群成带分布。 (2)各种软弱结构面(如断层面、岩层面、节理面、片理面及不整合面等)控制了滑动面的空间展布及滑坡的范围。如常见的顺层滑坡的滑动面绝大部分是由岩层层面或泥化夹层等软弱结构面构成的。 (四)水文地质条件 各种软弱层、强风化带因组成物质中粘土成分多，容易阻隔、汇聚地下水，如果山坡上方或侧方有丰富的地下水补给，则这些软弱层或风化带就可能成为滑动带而诱发滑坡。地下水在滑坡的形成称发展中所起的作用表现为: (1)地下水进入滑坡体增加了滑体的重量，滑带土在地下水的浸润下坑剪强度降低。 (2)地下水位上升产生的静水压力对上覆不透水岩层产生浮托力，降低了有效正应力和摩擦阻力。 (3)地下水与周围岩体长期作用改变岩土的性质和弧度，从而引发滑坡。 (4)地下水运动产生的动水压力对滑坡的形成和发展起促进作用。 (五)人类活动 人工开挖边坡或在斜坡上部加载。改变了斜坡的外形和应力状态，增大了滑体的下滑力，减小了斜坡的支撑力，从而引发滑坡。铁路、公路沿线发生的滑坡多与人工开挖边坡有关。人为破坏斜坡表面的植被和覆盖层等人类活动均可诱发滑坡或加剧已有滑坡的发展。 滑坡的成因机制 (一)滑动面与斜坡稳定性的关系 滑动面(带)是滑坡形成演化的关键要素。滑动面的埋深在很大程度上决定了滑坡体的规模，其形状直接控制着滑坡体的稳定状态，是滑坡研究、勘测、稳定性分析、灾害预测预报以及工程处理的重要对象或依据。 典型的滑坡滑动面由陡倾的拉张段(后段)、缓倾的滑移段(中段)和平缓以至反翘的阻滑段(前段)三部分组成。在剖面上状似船底形。受各种因素的影响，滑动面的总体真实形态可表现为直线形、折线形、圈倚形、阶梯形等形状。 直线形滑动面主要形成干具有单一结构面的坡体中，即多形成于层状岩体(包括层状火山岩)内或堆积层下伏基岩面和堆积层内的沉积间断面上。其特点是地层倾角小于坡面倾角，前缘在坡脚附近及以上位置剪出，后缘与上方斜坡面相交，呈一倾斜的平面。直线形滑动面不存在前缘反翘抗滑段，故稳定性差、危害大。 折线或阶梯形滑面多发生在滑面坡角大于岩层倾角的斜坡地带，滑面由节理或层理等软弱结构面组成，在纵剖面上呈阶梯状折线。 圈倚形滑动面的中部顺层段一般不发育，前缘段的长短取决于滑坡规模和所处岩层的结构面的发育程度，对滑坡的稳定起着重要作用。 船底形滑面滑坡多发育在土质边坡，其后缘较陡，倾角大多在60?以上.在蠕变阶段，滑坡后缘首先出现弧状拉张裂隙，是滑坡预报的重要依据。中部滑面一般比较平缓，倾角多小于20?，但长度占整个滑面的一半以上，是滑坡的主滑段。前缘平缓甚至反倾，形成抗滑段。当主滑体滑至滑面前缘时，大多数滑坡已趋于稳定。 (二)滑坡的发育阶段 滑坡的发育是一个缓慢而长期的变化过程。通常将滑坡的发育过程划分为三个阶段，即:(i)蠕动变形阶段，(ii)滑动破坏阶段和(iii)压密稳定阶段。研究滑坡发育过程对于认识滑坡和正确地选择防治措施都有重要的意义。 1. 蠕动变形阶段 由于各种因素的影响，斜坡岩土体强度逐渐降低或斜坡内部剪切应力不断增加使斜坡的稳定状态受到破坏。斜坡内较软弱的岩土体首先因抗剪强度小于剪切应力而发生变形，当变形发展至坡面便形成断续的拉张裂缝。裂缝的出现使地表水的入渗作用加强，变形进一步发 展，后缘裂缝加宽，并出现小的错断，滑体两侧的剪切裂缝也相继出现，坡脚附近的岩土被挤出。此时，滑动面基本形成，但尚未全部贯通。 斜坡变形继续发展，后缘拉张裂缝进一步加宽，错距不断增大，两侧羽毛状剪切裂缝贯通，斜坡前缘的岩土受推挤而鼓起，并出现大量鼓胀裂缝，滑坡出口附近渗水浑浊。至此，滑动面全部贯通，斜坡岩土体开始沿滑动面雅体向下滑动。从斜坡发生变形、坡面出现裂缝到斜坡滑动面贯通的发展阶段称为滑坡的蠕动变形阶段。这一阶段经历的时间有长有短，长者可达数年之久，短者仅数月或几天时间( 2. 滑动破坏阶段 滑动破坏阶段是指滑动面贯通后，滑坡开始作整体向下滑动的阶段。此时滑坡后缘迅速下陷，滑壁明显出露;有时滑体分裂成数块，并在坡面上形成阶梯状地形。滑体上的树林倾斜形成“醉汉林”，水管、渠道等被剪断，各种建筑物严重变形以致倒塌。随着滑体向前滑动，滑坡体向前伸出形成滑坡舌，并使前方的道路、建筑物遭受破坏或被掩埋。发育在河谷岸坡的滑坡，或者堵塞河流，或者迫使河流弯曲转向。 这一阶段滑坡的滑动速度主要取决于滑动面的形状和抗剪强度，滑体的体积以及滑坡在斜坡上的位置。如果滑带上的抗剪强度变化不大，则滑坡不会急剧下滑，一般每天只滑动几毫米，在滑动过程中若滑带土的抗剪强度决速降低，滑坡就会以每秒几米甚至几十米的速度下滑。这种高速下滑的大型滑坡在滑动中常伴有巨响并产生很大的气浪，从而危害更大。 3. 压密稳定阶段 滑坡体在滑动过程中具有一定的动能，可以滑到很远的地方。但在滑面摩擦阻力的作用下，滑体最终要停止下来。滑动停止后，除形成特殊的滑坡地形外，滑坡岩上体结构和水文地质条件等都发生了一系列变化。 在重力作用下，滑坡体上的松散岩土体逐渐压密，地表裂缝被充填，滑动面(带)附近的岩土强度由于压密，固结程度提高，整个滑坡的稳定准也有所提高。当滑坡坡面变缓、滑坡前缘无渗水、滑坡表面植被重新生长的时候，说明滑坡已基本稳定。滑坡的压密稳定阶段可能持续几年甚至更长的时间。 实际上，滑坡的滑动过程是非常复杂的，并不完全遵循上述三个发展阶段，如黄土或粘性土滑坡一般没有蠕动变形阶段，在强大震动力的作用下可突然发生滑坡灾害。 滑坡的分类 合理的滑坡分类对于认识和防治滑坡是必要的。目前，人们从不同的观点和应用目的出发提出了多种分类方案，但尚未形成统一的认识。下面介绍几种滑坡的主要分类方式。 1.按滑动面特征划分 (1)顺层滑坡(以岩层为滑动面):沿已有层面或层间软弱带等发生滑动而形成的滑坡，如岩层层面、不整合面、节理或裂隙面，松散层与基岩的界面等。 (2)切层滑坡(滑动面与岩层层面相切):指滑动面与岩土体中的沉积结构面相交切的 滑坡。 2. 按滑动性质划分 (l)牵引式滑坡:斜坡下部首先失稳发生滑动，继而牵动上部岩土体向下滑动的滑坡。 (2)推动式滑坡:斜坡上部首先失去平衡发生滑动，并挤压下部岩土体便其失稳而滑动的滑坡。 (3)混合式滑坡;属于牵引式滑坡和推动式滑坡的混合形式。 3. 按滑坡的主要组成物质和滑体规模划分 按组成滑坡物质的成分，可将其分为土质滑坡和岩层滑坡两大类，其中土质滑坡可进一步分为:(i)堆积层滑坡，(ii)黄土滑坡和(iii)粘性土滑坡。 若按滑体的规模可将其分为4个亚类:(i)浅层滑坡(滑体厚仅数米)，(ii)中层滑坡(滑体厚几米至20m左右)，(iii)深层滑坡(20,50m)和(iv)极深层滑坡(大于50m)。 4. 按滑坡形成机制划分 孙广忠等人(1985)从滑坡形成机制的角度对我国的滑坡进行了详细分类，归纳为9种类型即:楔形体滑坡、圆弧面滑坡、顺层面滑动的滑坡、复合型滑坡、堆积层滑坡、崩坍碎屑流型滑坡、岸坡或斜坡开裂变形体，倾倒变形边坡和溃屈破坏边坡。其中岸坡或斜坡开裂变形体属潜在危岩体，尚未形成滑坡;倾倒变形边坡和溃屈破坏边坡更接近于崩塌。 楔形体滑坡的主要特点是滑动面及切割面均为较大的断层或软弱结构面，常出现于人工开挖的边坡，其规模一般比较小。圆弧滑面滑坡常见于具有半胶结特性的土质滑坡中，规模一般较大，其发育演化过程表现为(i)坡脚蠕动变形，(ii)滑坡后缘张裂扩张和(iii)滑坡中部滑床剪断贯通三个阶段。顺层面滑动的滑坡可进一步分为沿单一层面滑动的滑坡及坐落式平推滑移型滑坡两类。具有复合形态滑而的滑坡多为深层滑坡，上部第四系松散堆积层形成近似圆弧形滑面，下部基岩则多沿软弱结构面发育，构成复合形态的滑动面。堆积层滑坡常发生在第四系松散堆积层中。崩坍碎屑流滑坡一般具有较高的滑动速度，多发生在两岸斜坡较陡的峡谷地区，高速运动的滑体在抵达对岸受阻后反冲回弹而顺峡谷向下游“流动”，形成碎屑流堆积体。 此外，按主滑面成因可将滑坡分为:(i)堆积面滑坡，(ii)岩层层面滑坡(iii)构造面滑坡和(iv)同生面滑坡四类。按滑体厚度，可将其分为:(i)巨厚层滑坡(大于50m)，(ii)厚层滑坡(2O,50m〕，(iii)中层滑坡(6,20m)和(iv)薄层滑坡(< 6m)。按滑坡滑动年代，可将其分为:(i)老滑坡，(ii)古滑坡和(iii)新滑坡三类。按滑体运动速度，可将其分为:(i)缓慢性滑坡和(ii)崩塌性滑坡。按滑坡在道路上的位置，可将其分为:(i)路堤滑坡和(ii)路堑滑坡等。 应该指出，上述各种分类虽然自成系统，但彼此间也具有内在的联系。根据不同的目的和需要，可以对滑坡进行单要素命名或综合要素命名。如对沿堆积面滑动的滑体为粘性土的滑坡，可按单要素命名为粘性土滑坡或堆积面滑坡，也可按综合要素命名为粘性土堆积面 滑坡或堆积面粘性土滑坡。 滑坡的危害 滑坡、崩塌灾害是我国地质灾害中的主要灾种，这些灾害给我国人民的生命财产和国民经济建设带来了严重的危害，极大地影响了社会经济的发展。自1949,1990年的42年中，我国至少发生了432次危害和影响重大的崩塌、滑坡事件。分布范围涉及23个省、市、自治区，其中四川省是遭受滑坡、崩塌灾害频次最高的省区，约占全国总受灾频次的1/4;其次为陕西、云南、甘肃、青海、贵州、湖北六省。据统计，自1949,1990年的42年中，滑坡、崩塌灾害致死3635人，年均87人;直接经济损失约为55亿元，年均1.3亿元(段永侯等，1993)。年均死亡人数明显高于美国、加拿大、日本等发达国家。 滑坡灾害的广泛发育和频繁发生使城镇建设、工矿企业、山区农村、交通运输、河运航道及水利水电工程等受到严重危害。 (一)滑坡对城镇的危害 城镇是一个地区的政治、经济和文化中心，人口、财富相对集中，建筑密集、工商业发达。因此，城镇遭受滑坡灾害，不仅造成巨大的人员伤亡和直接经济损失，而且也给其所在地区带来一定的社会影响。 著名山城重庆是我国西南地区重要的经济中心，由于所处的特殊地质地理环境和强烈的人类活动影响，滑坡、崩塌灾害频繁，已成为影响居民生活和城市建设的主要因素之一。 自1949年以来，重庆市已发生几十次严重的滑坡、崩塌灾害。如1985年王家坡滑坡，造成102户居民被迫搬迁并严重危及重庆火车站的安全;1986年7月，向家坡、老君坡等数处滑坡活动，造成16人死亡，3人重伤，多处房屋被毁;1989年9月，李子坝滑坡复活，堵塞交通，并迫使数十户居民搬迁。1998年8月中旬，重庆市巴南区麻柳嘴镇和云阳县帆水乡大面村分别发生特大型滑坡灾害，500户房屋全部被毁，1 000余人无家可归，直接经济损失超过8 000万元。据最新调查资料，重庆市201.59k?范围内，共有体积大于500m的新、老滑坡129处，其中66处滑坡处于潜在不稳定或活动状态。 (二)滑坡对交通运输的危害 1. 对铁路的危害 滑坡是最为严重的一种山区铁路灾害。规模较小的滑坡可造成铁路路基上拱、下沉或平移，大型滑坡则掩埋、摧毁路基或线路，以致破坏铁路桥梁、隧道等工程。铁路施工阶段发生滑坡，常常延误工期;在运营中发生滑坡，则经常中断行车，甚至造成生命财产的重大损失。 我国铁路沿线的滑坡，崩塌灾害主要集中于宝成、宝天、成昆、川黔、鹰厦、长杭、黔桂、枝柳、太焦，沈大等线路，滑坡、崩塌灾害约占全国山区铁路沿线地质灾害的80,以上，平均每年中断运输约40余次，中断行车800多小时，每年造成的直接经济损失约7 000 多万元。 1998午8月中旬，刚刚正式通车3个月的达川至成都铁路的南充段发生5处山体滑坡，8月13日距南充市50km的大通车站前方的桥堡因滑坡而坍塌，路基塌方约8000m，致使铁路运输中断行车90多个小时。因此次山体滑坡和路基塌方，公路运输也严重受阻，水上运输被迫封航。 2. 对公路的危害 山区公路也不同程度地遭受着滑坡、崩塌的危害，极大地影响了交通运输的安全。我国西部地区的川藏、滇藏、川滇西，川陕西、川陕东，甘川、成兰、成阿、滇黔、天山国防公路等十余条家级公路频繁遭受滑坡、崩塌的严重危害。受灾最重的川藏公路每年因滑坡，崩塌、泥石流影响，全线通车日数不足半年。省级、县级、乡级公路上的滑坡、崩塌、泥石流灾害更是屡见不鲜。 2000年4月9日，位于我国西藏林芝地区波密县境内的易贡藏布河扎木弄沟发生大规模的山体滑坡，形成长约2500m、宽约2500m、平均高约60m的滑坡堆积体，而积约5k?，体积约(2.8,3.0)。致使波密县易贡、八盖两乡和易贡茶场与外界的交通中断，4000多人被围困。经确认，滑坡滑动距离约8km，高差约3330m。滑坡体堵塞了易贡藏布河7km长的主河道，形成汇水面积达1万多平方公里的“湖泊”。至6月10日晚，“易贡藏布湖”累计水位涨幅达35.94m，容量达30多亿立方米。由于滑坡和泥石流物质土质疏松，导致“大坝”于6月11日凌晨溃决，使下游通麦大桥和两座呆桥被冲垮，通麦大桥至易贡茶场及排龙乡的公路全部被冲毁。此次山体滑坡为世界罕见，也是迄今为止我国发生的最大规模的山体崩滑灾害。 3. 对河道航运的危害 由于特殊的地形地貌，河流沿岸特别是峡谷地段多为滑坡、崩塌的密集发生段，对河流航运的危害和影响很大。号称黄金水道的长江是遭受滑坡崩塌灾害最严重的河运航道。数十年来，因滑坡、崩塌造成的断航事故时有发生。 1982年7月18日云阳鸡扒子老滑坡复活，180又104 ml土石滑入长江，;河庆填高30余米，江岸外移50m，在鸡扒子航段600m范围内形成三道“水坝”，严重阻碍了长江航运，仅清航整治费就达8000多万元。 1985年6月12日凌晨3点45分，位于长江三峡西陵峡峡谷段北岸的新滩镇发生了著名的新滩大滑坡。滑动物质约3000火1口，3，其中20oxl口时滑入长江。整个新滩镇被推入长江，入江物质激起离达54m的涌浪，使新滩镇上、下游停泊于港口的11艘大小船只被摧毁或击沉，夜宿船内的船民死亡10人、失踪2人，伤8人;滑体物质堵江停航12天，总计直接经济损失832.42万元。由于对滑坡进行了长期监测，有关部了临滑前做出了及时、准确的预报，使得滑坡区的1371人及时撤离，无一人伤亡。 新滩滑坡属于堆积层滑坡。滑坡体后缘陡壁上硬下软，但上部砂岩、灰岩中的节理、裂 隙发育，岩体完整性差，下部为软弱的页岩及煤层。在长期风化和重力作用下，崩塌频繁发生，崖壁不断后退。崩落物在下方斜坡上形成了厚达数十米的堆积层。居民在崖脚的采煤活动加剧了崩塌的发生，崩塌物不断坠落冲击、加载于斜坡后缘，推动堆积层逐渐产生蠕动下滑。这是引起新滩滑坡的最主要原因。其次，堆积层斜坡上从崖脚下至江边长约2000m，高差达200m左右，平均坡度约23。江水在坡脚处的冲刷淘蚀(也使斜坡稳定比进一步恶化。地下水和入渗的雨水受堆积物下伏不透水基岩的顶托在基岩表面形成软弱的易滑带(图4-2)。在上述诸因戚的综合作用下新滩斜坡经过长达21年(1964,1985年)的累积变形，终于发生了堆积层沿下伏基岩面的长距离高速运移，形成堆积层滑坡。 图4-2 新滩滑坡纵剖面示意图 (三)滑坡对工厂、矿山的危害 滑坡是影响和破坏山区工厂、矿山正常生产的主要地质灾害之一，许多工矿企业甚至因此内被迫搬迁。 我国汽车生产基地之一的湖北十堰第二汽车制造厂一直处于滑坡崩塌、泥石流灾害的不断侵扰之中，在厂区18k?范周内共有滑坡，崩塌270处，总方量达750 x 104 m3，严重威胁着厂区的安全和工厂生产，1982年7月底(在突降暴雨的诱发下，多处发生滑坡、崩塌、泥石流，崩滑流物质冲入两个专业厂的7个车间，工厂被迫停产数天。 1990年8月11日，天水锻压叔床厂附近发生滑坡，摧毁该厂的6人生产车间，造成6人死亡，工厂被迫停产，直接经济损失达2000万元以上。 几乎所有矿山都不同程度地遭受到滑坡、崩塌、泥石流灾害的危害或威胁。这些山地地 质灾害在某种程度上已经成为影响矿山建设和矿产开发的“公害”。在露天矿山滑坡崩塌灾害几乎影响着矿山生产的整个过程。据我国10个大型露天矿山的统计，不稳定或具有潜在滑坡危险的边坡约占边坡总长度的20,，个别矿山甚至高达33,。 辽宁省抚顺西露天矿自1914气投产至1985年，共发生滑坡近60次。为整治滑坡，共削坡减载剥离岩石近IKI护m」。滑坡造成多次重大事故，发生于1959年的滑坡，使矿山的主要提升运输系统西大巷停运，后期工程处理历时3年，耗资2000余万元;1964年南帮西部滑波，使矿山机修厂滑落、毁坏，1979年露天矿西端边坡发生大滑坡，掩埋西大巷提升系统，使矿山再度停产;露天矿西北带的滑坡及地面变形，严重影响了抚顺石油一厂建筑物的安全。 (四)滑坡对农田的危害 滑坡、崩塌还对农田造成危害，使耕地面积减少。据统计，我国因滑坡崩塌灾害毁坏的耕地至少达86k?，大量耕地的毁坏，严重地阻碍了受灾地区农业生产的发展和农民生活水平的提高。 1982年7月18日，重庆市石柱县桥头乡沙岭滑坡，毁坏耕地0.66 k?，使全村农户严重受灾。1983年3月7日，甘肃省东乡族自治县洒勒山发生了我国罕见的高速、远程大型滑坡，滑披体覆盖范围南北长达上1600rn东西宽达1700m，面积约l.4k?，体积约5000 43×10m如此大规模的滑坡，全过程仅用了一两分钟，最大滑速19.8 m/s。西勒山滑坡毁坏 2耕池1.67km，使两座小型水库部分被淤埋、阻塞，破坏灌溉没施4处、公路及高压电线1.3km长;使西勒、新庄等三个村庄被摧毁，400余头牲口被埋没，财产损失共约40万元，死亡237人，重伤27人，损失之惨重为国内所罕见。 (五)滑坡对水利水电工程的危害 滑坡对水利水电工程的危害也是极为严重的。特别是对水库而言，它不仅使水库淤积加剧，降低水库综合效益、缩短水库寿命，而且还可能毁坏电站，甚至威胁大坝及其下游的安全。 1963年发生在意大利瓦依易(Vaiont)大坝南侧的大规模滑坡的滑移给大坝及其下游的居民带来了毁灭性的灾难。瓦依昂大坝于1960年修建在意大利东北部靠近奥地利和斯洛 43文尼亚的一人深山峡谷里。水库蓄水量为15×10m。坝址区河谷两侧为高角度易滑的沉积岩出露区，并发育有密集的裂隙和古滑动面;大坝修建后，水库水体使坡脚处的岩石饱和、孔隙水压力上升。1963年8,10月的大暴雨诱发了10月9日晚的大滑坡，瓦依昂水库南侧 43发生快速的大现模坍塌滑动，滑体长1.8km、宽1.6km，体积超过24×10m，一部分水库被岩石碎屑填充，并高出水面150m，滑坡冲击地面，在欧洲大部分地区都感觉到了地震。滑动持续时间不足30秒钟，运动速率达30m/s，滑体前锋形成的巨大气流掀翻了房屋。大坝便的水柱高出水面24Om，高出坝顶100m高的波浪冲出水库，并以70多米高的水墙沿瓦依昂河谷向下游的 Longanone 城冲去。大部分伤亡损失是由于库水涌浪造成的，仅6分神时 问，Longarone城就被大水淹没，约3000名居民被洪水淹死。这一事件被看做是世界上最大的水库大坝灾难。 我国水库库区包经常发生滑坡灾害。如湖北黄龙滩水库1976,1988年共发生滑坡82 43m之多，造成水库严重淤积。刘家峡水库自1968年蓄水以来，库区处，总方量达1.88×10 43不断发生滑坡、崩塌仅1970,1984年入库洛方量达1 203×10m以上，约占水库淤职物后的1/3。1980年6月28日，甘肃民乐县瓦房城水库滑坡，推倒水库进水塔一侧约岸坡护墙水库冈北不能止常运行 (六)滑坡的次生灾害 滑坡灾害不仅直接危害受灾地区，还常常引发一系列次生灾害如洪水、涌浪、淤积及有毒废石渣污染等，造成更大范围的影响和更严重的损失，次生灾害损失有时远远超过灾害本身的直接损失. 1963年意大利瓦依昂水库滑坡死亡约3000人的特大灾难就是滑坡诱发拿水形成的洪水造成的(表4-2)。1967年6月8日，我国四川省雅碧江唐古栋滑坡本身并来造成任何直接损失， 4 3但6800×10m土石滑入江中，形成355m高的涌浪并越过坝顶，猛烈的洪水将下游沿岸600km范围内所有土地、房屋公路、桥梁等 表4-2 全球历史上部分大型岸坡崩塌造成的涌浪及伤亡情况 (据胡广韬，1956;石刘传正，1995，编制) 一扫而光，危害极其严重。1963年9月，甘肃舟曲县泄孔坡滑坡，堵断白龙江，使上游水位升高18.5m，回水达6.5km，淹没上游大片土地、房屋。 滑坡的防治: 滑坡发生往往是多个因素综合作用的结果 , 所以只有经过详细的调查和分析计算后 , 才能制定出切合实际的防治措施。总之 , 治理滑坡应该坚持以防为主、综合治理、及时处理的原则。结合边坡失稳因素和滑坡形成的内外条件可从以下方面着手。 消除和减轻地表水和地下水的危害 滑坡的发生常和水的作用有密切的关系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和减轻水对边坡的危害尤其重要，其目的是:降低孔隙水压力和动水压力，防止岩土体的软化及溶蚀分解，消除或减小水的冲刷和浪击作用。具体做法有:防止外围地表水进入滑坡区，可在滑坡边界修截水沟;在滑坡区内，可在坡面修筑排水沟。在覆盖层上可用浆砌片石或人造植被铺盖，防止地表水下渗。对于岩质边坡还可用喷混凝土护面或挂钢筋网喷混凝土。排除地下水的措施很多，应根据边坡的地质结构特征和水文地质条件加以选择。常用的方法有:1，水平钻孔疏干;2，垂直孔排水;3，竖井抽水;4，隧洞疏干;5，支撑盲沟。 改善边坡岩土体的力学强度 通过一定的工程技术措施，改善边坡岩土体的力学强度，提高其抗滑力，减小滑动力。常用的措施有:1，削坡减载;用降低坡高或放缓坡角来改善边坡的稳定性。削坡设计应尽量削减不稳定岩土体的高度，而阻滑部分岩土体不应削减。此法并不总是最经济、最有效的措施，要在施工前作经济技术比较。2，边坡人工加固;常用的方法有:1，修筑挡土墙、护墙等支挡不稳定岩体;2，钢筋混凝土抗滑桩或钢筋桩作为阻滑支撑工程;3，预应力锚杆或锚索，适用于加固有裂隙或软弱结构面的岩质边坡;4，固结灌浆或电化学加固法加强边坡岩体或土体的强度;5，SNS边坡柔性防护技术等。 滑坡灾难发生时的躲避措施 当遇滑坡发生时，至少应当做到如下几点: (1)当处在滑坡体上时，首先应保持冷静，不能慌乱。要迅速环顾四周，向较安全的地段撤离。一般除高速滑坡外，只要行动迅速，都有可能逃离危险区段。跑离时，向两侧跑为最佳方向。在向下滑动的山坡中，向上或向下跑都是很危险的。当遇无法跑离的高速滑坡时，更不能慌乱，在一定条件下，如滑坡呈整体滑动时，原地不动，或抱住大树等物，不失为一种有效的自救措施。如1983年3月7日发生在甘肃省东乡县的著名的高速黄土滑坡——洒勒山滑坡中的幸存者就是在滑坡发生时，紧抱住滑坡体上的一棵大树而得生。 (2)当处于非滑坡区，而发现可疑的滑坡活动时，应立即邻近的村、乡、县等有关政府或单位。如群测群防站或县、市、地区及省政府，均设有“国土资源局”。该机构应责无旁贷地担当此项责任。并立即组织有关政府、单位、部队、专家及当地群众参加抢险救灾活动。 (3)政府部门应立即实施应急措施(或计划)，迅速组织群众撤离危险区及可能的影响区。并通知邻近的河谷、山沟中的人们做好撤离准备，密切注视灾情的漫延和转化。如滑坡常在暴雨、洪水中转化为泥石流灾害(即次生灾害)。注意、因滑坡可能危害到的某些生命线工程(如水库、干线铁路、干线公路、发电厂、通讯设备、干线渠 道等)所引发的次生灾害或第三次灾害的发生，如火灾、洪水等。注意调查滑坡是否有间歇性活动特点，尽可能确定其再次活动的可能性和时间。如果必要的话(需经有关专家或科技人员论证)，应迅速设立观测点(站)或观测网，密切注视其变化动态，“亡羊补牢，犹未为晚”。 防治滑坡的主要工程措施 我国防治滑坡的工程措施很多，归纳起来可分为三类:一是消除或减轻水的危害;二是改变滑坡体的外形，设置抗滑建筑物;三是改善滑动带的土石性质。其主要工程措施简要分述如下: (1)消除或减轻水的危害 A.排除地表水:排除地表水是整治滑坡不可缺少的辅助措施，而且应是首先采取并长期运用的措施。其目的在于拦截、旁引滑坡区外的地表水，避免地表水流入滑坡区内;或将滑坡区内的雨水及泉水尽快排除，阻止雨水、泉水进入滑坡体内。主要工程措施有:设置滑坡体外截水沟;滑坡体上地表水排水沟;引泉工程;做好滑坡区的绿化工作等。 B.排除地下水:对于地下水，可疏而不可堵。其主要工程措施有: 截水盲沟——用于拦截和旁引滑坡区外围的地下水; 支撑盲沟——兼具排水和支撑作用; 仰斜孔群——用近于水平的钻孔把地下水引出。 此外、还有盲洞、渗管、垂直钻孔等排除滑坡体内地下水的工程措施。 C.防止河水、库水对滑坡体坡脚的冲刷，主要工程措施有:在滑坡体上游严重冲刷地段修筑促使主流偏向对岸的“丁坝”;在滑坡体前缘抛石、铺设石笼、修筑钢筋混凝土块排管，以使坡脚的土体免受河水冲刷。 (2)改变滑坡体外形，设置抗滑建筑物 A.削坡减重:常用于治理处于“头重脚轻”状态而在前方又没有可靠的抗滑地段的滑体，使滑体外形改善、重心降低，从而提高滑体稳定性。 B.修筑支挡工程:因失去支撑而滑动的滑坡或滑坡床陡，滑动可能较快的滑坡，采用修筑支挡工程的办法，可增加滑坡的重力平衡条件，使滑体迅速恢复稳定。支挡建筑物种类有:抗滑片石垛、抗滑桩、抗滑挡墙等。 C.改善滑动带的土石性质:一般采用焙烧法、爆破灌浆法等物理化学方法对滑坡进行整治。 由于滑坡成因复杂，影响因素多，因此需要上述几种方法同时使用综合治理，方能达到目的。 4.3 岩溶塌陷灾害防治 一、地面塌陷前兆 泉、井的异常变化;地面变形;建筑物作响、倾斜、开裂;地面积水引起地面冒气泡、水泡、旋流等;植物变态;动物惊恐。 图4-3 地面塌陷形成之种种原因剖面图 二、 岩溶塌陷的定义 覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体，在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。 岩溶地面塌陷是地面变形破坏的主要类型，多发生于碳酸盐岩、钙质碎屑岩和盐岩等可溶性岩石分布地区。激发塌陷活动直接诱发因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外，往往与抽水、排水、蓄水和其他工程活动等人为因素密切相关。在各种类型塌陷中，以碳酸盐岩塌陷最为常见;因抽水而引发人为塌陷的机率最大。自然条件下产生的岩溶地面塌陷一般规模小，发展速度慢，不会给人类生活带来太大的影响。但在人类工程活动中产生的岩溶地面塌陷不仅规模大，突发性强，且常出现在人口聚集地区，对地面建筑物和人身安全构成严重威胁。 岩溶地面塌陷造成局部地表破坏，使岩溶发育到一定阶段的产物。因此，岩溶地面塌陷也是一种岩溶发育过程中的自然现象，可出现于岩溶发展历史的不同时期(既有古岩溶地面 塌陷，也有现代岩溶地面塌陷。岩溶地面塌陷也是一种特殊的水土流失现象，水土通过塌陷向地下流失，影响着地表环境的演变和改造，形成具有鲜明待色的岩溶景观。 三、岩溶塌陷发育机理 渗透变形效应 这是抽水引发塌陷的主要力学效应，在抽水过程中，由于岩溶水位的下降，第四系土层孔隙水向下渗流补给岩溶水的作用增强，在集中渗流点 ( 岩溶管道开口、裂缝 ) 附近，作用于上覆土层的水力坡度超过了土体发生渗透破坏的临界水力坡度，土体发生渗透变形破坏。第四系底部土体类型不同，渗透变形的类型也不同，对于非粘性土，渗透变形以潜蚀为主，对于粘性土，渗透变形以流土为主，对于粘土卵 ( 砾 )石层或有结构面存在的粘性土，渗透变形以接触冲刷为主。 真空负压效应 岩溶水位下降速度过快、幅度过大或者岩溶管道系统中地下水的快速流动，均会在基岩面附近的岩溶管道裂隙系统产生负压，最大负压值与岩溶水位下降幅度、下降速度、水流速度、以及底部土层性质有关。为了达到新的压力平衡，当负压的出现时，将会加速土层中的孔隙水 ( 气 ) 向下补给岩溶含水层，提高在集中渗流点 ( 岩溶管道开口、裂缝 ) 附近作用于上覆土层的水力坡度，当水力坡度超过了土体发生渗透破坏的临界水力坡度，土体发生渗透变形破坏。因此，从这一角度看，真空负压效应诱发塌陷的本质还是土体的渗透变形。模型试验结果显示，不管岩溶水是否承压，只要岩溶水位下降速度、下降幅度或者流动速度足够大，就会在岩溶空腔中产生负压，可以观察到在空腔中由上覆第四系土层孔隙水向下渗流急剧增大，然后快速衰减，当负压达到一定值时，渗出水流会携带出土体颗粒。此外，岩溶管道裂隙系统中的负压还会对土体颗粒骨架产生气蚀作用。 浮托力丧失 当岩溶地下水为承压时，岩溶水位的下降，将减小作用在土体中的浮托力，使土体更容易下塌、破坏，特别是当溶沟、溶槽和浅层岩溶裂隙发育条件下，充填在岩溶裂隙中的流塑状粘土在岩溶水位下将时，容易发生流动，从而引起上覆土层的变形或破坏，产生土洞或塌陷。 土体崩解 当岩溶地下水为承压时，反复抽 ( 排 ) 岩溶水，会使土洞 周围土体发生崩解，使土洞不断扩展，最后导致塌陷产生。 真空负压效应 由于地表蓄水，在回水范围内，第四系土层将处于饱水状态，提高土层的密封性能，当岩溶地下水的流速发生变化时，会在基岩面附近的管道裂隙系统中形成负压，产生真空负压效应。 土洞顶板失稳 当有土洞存在时，水库蓄水将使土层饱水增大土洞顶板的重量，使土洞发生破坏。 荷载效应 在土洞发育条件下，地面荷载如过往汽车、列车加载，使土洞顶板跨塌，导致地面塌陷。 化学作用 化学作用可使岩土的工程性质发生改变，使土层中的胶结物质、粘土矿物和其他矿物成份发生风化、溶解，化学反应的产生，改变土体颗粒的粒间联结特征，破坏原有结构，使土的含水量、孔隙度及压缩系数增高，内聚力与摩擦角降低，甚至由硬塑变为软塑或流塑状态，大大降低土体的抗渗强度，使土体更易发生渗透破坏。另一方面，下伏灰岩也会与灰水发生化学反应，加速其岩溶化过程，使岩溶管道、裂隙和联通性增大。 四、岩溶地面塌陷的成因机制和形成条件 (一)岩溶地面塌陷的成因机制 岩溶地而塌陷是在特定地质条件下，因某种自然因素或人为因素触发而形成的地质灾害。由于不同地区地质条件相差很大。岩溶地面塌陷形成的主导因素也有所不同。因此，对岩溶地面塌陷成因机制的认识也存在着不同的观点。其中占主导地位的主要有两种，即地下水潜蚀机制和真空吸蚀机制。 1. 地下水潜蚀机制 在地下水流作用下，岩溶洞穴中的物质和上覆盖层沉积物产生潜蚀、冲刷和淘空作用，结果导致岩溶洞穴或溶蚀裂隙中的充填物被水流搬运带走，在上覆盖层底部的洞穴或裂隙开口处产生空洞。若地下水位下降，则渗透水压力在覆盖层中产生垂向的渗透潜蚀作用，土洞不断向上扩展最终导致地面塌陷。 岩溶洞穴或溶蚀裂隙的存在、上覆土层的不稳定性是塌陷产生的物质基础，地下水对土层的侵蚀搬运作用是引起塌陷的动力条件。自然条件下，地下水对岩溶洞穴或裂隙充填物质和上覆土层的潜蚀作用也是存在的，不过这种作用很慢，且规模一般不大;人为抽采地下水，对岩溶洞穴或裂隙充填物和上覆土层的侵蚀搬运作用大大加强，促进了地面塌陷的发生和发展。 此类塌陷的形成过程大体可分如下四个阶段: (1)在抽水、排水过程中，地下水位降低，水对上覆土层的浮托力减小，水力坡度增大，水流速度加快，水的潜浊作用加强。溶洞充填物在地下水的潜蚀、搬运作用下被带走，松散层底部土体下落、流失而出现拱形崩落，形成隐伏土洞。 (2)隐伏上洞在地下水持续的动水压力及上覆土体的自重作用下，土体崩落、迁移，洞体不断向上扩展，引起地面沉降。 (3)地下水不断侵蚀、搬运崩落体，隐伏土洞继续向上扩展。当上覆土体的自重压力逐渐接近洞体的极限抗剪强度时，地面沉降加剧，在张性压力作用下，地面产生开裂。 (4)当上覆土体自重压力超过了洞体的极限强度时，地面产生塌陷(图4—4)。同时， 在其周围伴生有开裂现象。这是因为土体在塌落过程中，不但在垂直方向产生剪切应力。还在水平方向产生张力所致。 图4-4 岩溶地面塌陷过程示意图 潜蚀致塌论解释了某些岩溶地面塌陷事件的成因。按照该理论，岩溶上方覆盖层中若没有地下水或地面渗水以较大的动水压力向下渗透，就不会产生塌陷。但有时岩溶洞穴上方的松散覆盖层中完全没有渗透水流仍会产生塌陷，说明潜蚀作用还不足以说明所有的岩溶地面塌陷的机制。 2. 真空吸蚀机制 根据气体的体积与压力关系的玻意尔—马略特定律，在密封条件下，当温度恒定时，随着气体的体积增大，气体压力则不断减小。在相对密封的承压岩溶网络系统中，由于采矿排水、矿井突水或大流量开采地下水，地不水水位大幅度下降。当水位降至较大岩溶空洞覆盖层的底向以下时，岩溶空洞内的地下水面与上覆岩溶洞穴顶板脱开，出现无水充填的岩溶空腔。随着岩溶水水位持续下降，岩溶空洞体积不断增大，空洞中的气体压力不断降低，从而导致岩溶空洞内形成负压。岩溶顶板覆盖层在自身重力及溶洞内真空负压的影响下向下剥落或塌落，在地表形成岩溶塌陷坑。 3. 其他岩溶地面塌陷形成机制 除前述两种岩溶地面塌陷形成机制外，还有学者提出重力致塌模式、冲爆致塌模式、振动致塌模式和荷载致塌模式等其他岩溶地面塌陷的成因模式。 重力致塌模式是指因自身重力作用使岩溶洞穴上覆盖层逐层剥落或者整体下陷而产生岩溶地面塌陷的过程和现象。它主要发生在地下水位埋藏深、溶洞及土洞发育的地区。 冲爆致塌模式的形成过程是岩溶通道、空洞及上洞中蓄存的高压气团和水头，随着地下水位上涨压力不断增加;当其压强超过岩溶顶板的极限强度时，就会冲破岩土体发生“爆破”并使岩土体破碎;破碎的岩土体在自身重力和水流的作用下陷入岩溶洞穴，在地面则形成塌陷。冲爆致塌现象常发生于地下暗河的下游。 振动致塌模式是指由于振动作用，使岩土体发生破裂、位移和砂土液化等现象，降低了岩土体的机械强度，从而发生岩溶塌陷。在岩溶发育地区，地震、爆破或机械振动等经常引发地面塌陷，如辽宁省营口地震时(孤山乡第四纪松散沉积物覆盖型岩溶区，由于地震引起砂土液化、山现了200多个岩溶塌陷坑。 荷载致塌模式是指溶洞或土洞的覆盖层和人为荷载超过了洞顶盖层的强度，压塌洞顶盖层而发生的塌陷过程和现象。如水库蓄水，尤其是高坝蓄水，可将库底岩溶洞大的顶盖压塌，造成库底塌陷，库水大量流失。 应当指出，岩溶地面塌陷实际上常常是在几种因素的共同作用下发生的。例如洞顶的土层在受到潜蚀作用的同时(往往还受到自身的重力作用。 (二)岩溶地面塌陷的形成条件 1(岩溶地面塌陷的地质基础 (1)可溶岩及岩溶发育程度 可溶岩的存在是岩溶地面塌陷形成的物质基础。中国发生岩溶地面塌陷的可溶岩主要是占生界、中生界的石灰岩、白云岩、白云质灰岩等碳酸盐岩，部分地区的晚中生界、新生界富含膏盐芒硝或钙质砂泥岩、灰质砾岩及盐岩也发生过小规模的塌陷。大量岩溶地面塌陷事件表明，塌陷主要发生在覆盖型岩溶和裸露型岩溶分布区，部分发育在埋藏型岩溶分布区。 岩溶的发育程度和岩浴洞穴的开启程度是决定岩溶地面塌陷的直接因素。从岩溶地面塌陷形成机理看，可溶岩洞穴和裂隙一方面造成岩体结构的不完整(形成局部的不稳定;另一方面为容纳陷落物质和地下水的强烈运动提供了充分条件，因此，一般情况下，可溶岩的岩溶越发育，溶隙的开启性越好，溶洞的规模越大，岩溶地面塌陷越严重。 (2)覆盖层厚度、结构和件质 发生于覆盖型岩溶分布区的塌陷与覆盖层岩土体的厚度、结构和性质存在看密切的关系。 大量调查统计结果显示，覆盖层厚度小于10m发生塌陷的机会最多，10,30m以上只有零星塌陷发生。覆盖层岩性结构对岩溶地面塌陷的影响表现为颗粒均一的砂性土最容易产生塌陷;层状非均质上、均一的粘性土等不易落入下伏的岩浴洞穴中。此外，当覆盖层中有土洞时、容易发生塌陷;土洞越发育，塌陷则越严重。 (3)地下水运动 强烈的地下水运动，不但促进了可溶岩洞隙的发展，而且是形成岩熔地面塌陷的重要动力因素。地下水运动的作用方式包括:溶蚀作用、浮托作用、侵蚀及潜蚀作用、搬运作用等。因此，岩浴地面塌陷多发育在地下水运动速度快的地区和地下水动力条件发生剧烈变化的时期、如大量开采地下水而形成的降落漏斗地区极易发生岩溶地面塌陷。 2(动力条件 引起岩落地面塌陷的动力条件主要是水动力条件的急剧变化，由于水动力条件的改变可 使岩土体应力平衡发生改变，从而诱发岩溶地面塌陷。水动力条件发生急剧变化的原因主要有降雨、水库蓄水、井下充水、灌溉渗漏以及严重干旱、矿井排水或高强度抽水等。 除水动力条件外，地震、附加荷载、人为排放的酸碱废液对可溶岩的强烈溶蚀等均可诱发岩溶地面塌陷。 五、岩溶地面塌陷的分布规律 岩溶地面塌陷主要分布于岩溶强烈到中等发育的覆盖型碳酸盐岩地区。全球有16个国家存在严重的岩溶地面塌陷问题。我国可溶岩分布面积约为363*104km2，是世界上岩溶地面塌陷范围最广、危害最严重的国家之一。全国24个省区共发生岩溶地面塌陷2841处，塌陷坑33192个，塌陷面积合计332.28km2。其中以南方的桂、黔、湘、赣、川、滇、鄂等省区最为发育，北方的冀、鲁、辽等省区也发生过严重的岩溶地面塌陷灾害(段永侯等，1993)。 岩溶地面塌陷的分布规律与表现主要有以下几个方面的特征: 1(多产生在岩溶强烈发育区 我国南方许多岩溶区的资料说明，浅部岩溶愈发育，富水性愈强，地面塌陷愈多，规模愈大。岩溶地面塌陷与岩溶率具有较好的正相关关系(表4,3)。 表4-3 广东省凡口矿区岩溶率与地面塌陷的相关关系 2(主要分布在第四系松散盖层较簿地段 在其他条件相同的情况下，第四系盖层的厚度愈大，成岩程度愈高，塌陷愈不易产生。相反，盖层薄且结构松散的地区，则易形成地面塌陷。如广东沙洋矿区疏干漏斗中心部位，盖层厚度为40,130m，地面塌陷少而稀。而在漏斗中心的东南部和东部边缘地段，因盖层厚度较小(8,23m)，地面塌陷多而密。 3(多分布在河床两侧及地形低洼地段 在这些地区，地表水和地下水的水力联系密切，两者之间的相互转化比较频繁，在自然条件下就可能发生潜蚀作用，形成土洞，进面产生地面塌陷。 4(常分布在降落漏斗中心附近 由采、排地下水而引起的地面塌陷，绝大部分发生在地下水降落漏斗影响半径范围以内，特别是在近降落漏斗中心的附近地区。另外，在地下水的主要径流方向上也极易形成岩溶地面塌陷。 六、地面塌陷危险性调查 地面塌陷包括岩溶塌陷和采空塌陷。宜以搜集资料、调查访问为主，分别查明下列内容: 1)岩溶塌陷危险性调查: ?岩溶塌陷区调查，包括地貌成因类型与形态、可溶岩层岩性与岩溶发育特征、上覆第四系松散覆盖层的厚度、结构与工程地质特征、岩溶地下水类型、水文地质结构和岩溶水的补径排条件及其动态变化特征; ?岩溶塌陷特征调查，包括分布与规模、形态特征、发育强度与频度、发育过程与发育阶段、塌陷的伴生现象、上覆土层中土洞的发育与分布等; ?岩溶塌陷成因调查，包括自然动力因素与人类工程经济活动对岩溶塌陷发生与发展的影响、确定主要成因与类型; ?岩溶塌陷危害调查和防治现状及效果调查。 2)采空塌陷危险性调查: 一、矿层的分布、层数、厚度、深度、埋藏特征和开采层的岩性、结构等。 二、矿层开采的深度、厚度、时间、方法、顶板支撑及采空区的塌落、密实程度、空 隙和积水等。 三、地表变形特征和分布规律，包括地表陷坑、台阶、裂缝位置、形状、大小、深度、 延伸方向及其与采空区、地质构造、开采边界、工作面推进方向等的关系。 四、地表移动盆地的特征，划分中间区、内边缘和外边缘区，确定地表移动和变形的特征值。 五、采空区附近的抽、排水情况及对采空区稳定的影响。 六、搜集建筑物变形及其处理措施的资料等。 七、岩溶地面塌陷的危害 岩溶地面塌陷的产生，一方面使岩溶区的工程设施，如工业与民用建筑、城镇设施、道路路基、矿山及水利水电设施等遭到破坏;另一方面造成岩溶区严重的水土流失、自然环境恶化、同时影响各种资源的开发利用(图4—5)。 图4-5 岩溶地面塌陷的危害 1. 对矿山的危害 岩溶地面塌陷可成为矿坑充水的诱发型通道，严重威胁矿山开采。 如淮南谢家集矿区，因矿井疏干排水，在1978年7月河底岩溶盖层很快产生塌陷，河水瞬间灌入地下、岸边的房屋也遭受破坏。湖北大门铁矿，1978年平巷突水引起沟河谷地 2建筑物被毁，矿山面塌陷，出现70多个陷坑，河水因大量漏入地下而断流，岸边有4000m专用铁路和高压输电线遭受破坏，造成近百万元的经济损失。 湖北武汉中南轧钢厂，因附近开采岩溶地下水，于1977年在该厂区内发生地面塌陷，形成5个陷坑，大者直径达16,22m，深8,10m，共造成1500t生产用煤和600t钢坯陷入地下。 2. 对城市建筑的危害 在城市地区，岩溶地面塌陷常常造成建筑物破坏、市政设施损毁。 如1981年5月8日发生在美国佛罗里达州Winter Park巨型塌陷，直径达106m、深30m，使街道、公用设施和娱乐场所遭受严重毁坏，损失超过400万美元。 1975年，辽宁省海城地区大地震诱发产生了大规模的岩溶地面塌陷。共出现陷坑200多处，直径一般3—4m，最大达10m，深几米至几十米不等。塌陷破坏了大量耕地，并造成个别民房倒塌。 1996年发生于桂林市市中心的体育场塌陷，虽然塌陷坑直径只有9.5m，深度也只有5m，但由于塌陷紧靠“小香港”商业街，造成整个商业街关闭15天，营业领损失近千万元。1997 2年11月11日，桂林市雁山区拓木镇岩溶塌陷共形成塌陷坑51个，影响面积达0.2km，使近100间民房受到破坏，直接损失达300多万元。 3(对道路交通的影响 位于云南省境内的贵昆铁路沿线自1965年建成通车以来，西段陆续发现岩溶地面塌陷。至1987年底，己发现场陷l17处。1976年7月7日在K606+475路段发生塌陷，塌陷坑长15m、宽6m、深5m，中断行车61小时40分;1979年9月1日在K534+0.24路段发生塌陷，陷坑长6m、宽2.5m、深3m，造成2502次列车颠覆，断道14小时25分。仅这两次塌陷造成的直接经济损失就达3000万元。 2辽宁省瓦房店三家子岩溶地面塌陷发生于1987年8月8日，范围1.2km，共有大小陷坑25个，一般坑长20,40m，宽5,35m。塌陷使长春一大连铁路约20m长路基遇到破坏，累计停运8小时5分。一些通讯设施及农田被毁，44间民房开裂，6NR水并干枯。 4对坝体的影响 1962年9月29日晚，云南省个旧市云锡公司新冠选矿厂火谷都尾矿坝因岩溶地面塌陷 433突然发生垮塌，坝内150×10m泥浆水奔腾而出，冲毁下游农田5.3km和部分村庄、公路、桥梁等，造成174人死亡，89人受伤。 八、岩溶地面塌陷的监测预报 岩溶地面塌陷的产生在时间上具有突发性，在空间上具有隐蔽性，因此，对岩溶发育地区难以采取地面监测手段进行塌陷监测和时空预报。美国学者Benson等曾在北卡罗来纳州威明顿西南部的一条军用铁路沿线进行过地质雷达探测溶洞并进行预报的试验。该项工作从1984年开始，共历时3年。试验中，每隔半年用地质雷达以相同的频率(80MHz)、相同的牵引速度沿1113m的铁路线扫描一次，通过不同时间探测结果的对比，固定扰动点并做出预报。结果表明，地质雷达因能提供具高度可重复性的监测资料，完全可以达到对塌陷进行长期监测的目的。然而，由于地质雷达设备昂贵，探测成本较高，难以在监测中广泛应用。此外，可用于岩溶地面塌陷的探测方法和仪器还有浅层地震、电磁波、声波透视(CT)等。 近年来，地理信息系统(GIS)技术的应用，使得岩溶地面塌陷危险性预测评价上升到一个新的水平。利用GIS的空间数据管理、分析处理和建模技术，对潜在塌陷危险性进行预测评价，已经取得了良好的效果(雷明堂等，1998)。但这些预测方法多局限于对研究区潜在场陷的危险性分区，并没有解决塌陷的发生时间和空间位置的预测预报问题。某些可引起岩溶水压力发生突变的因素，如振动、气体效应等，有时也可成为直接致塌因素，甚至在通常情况下不会发生塌陷的地区出现岩溶地面塌陷。因此，如何进行岩溶地面塌陷的时空预测预报已成为岩溶地面塌陷灾害防治研究中的前沿课题。 九、岩溶地面塌陷灾害的防治措施 (一)控水措施 要避免或减少地面塌陷的产生，根本的办法是减少岩溶充填物和第四系松散土层地下水侵蚀、搬运。 1(地表水防水措施 在潜在的塌陷区周围修建排水沟，防止地表水进入塌陷区，减少向地下的渗入量。在地势低洼、洪水严重的地区围堤筑坝，防止洪水灌入岩溶孔洞。 对塌陷区内严重淤塞的河道进行清理疏通，加速泄流，减少对岩溶水的渗漏补给。对严重漏水的河溪、库塘进行铺底防漏或者入工改道，以减少地表水的渗入。对严重漏水的塌陷洞隙采用粘土或水泥灌注填实，采用混凝土、石灰土、水泥土、氯丁橡胶、玻璃纤维涂料等封闭地面，增强地表土层抗蚀强度，均可有效防止地表水冲剧入渗。 2. 地下水控水措施 根据水资源条件规划地下水开采层位、开采强度和开采时间，合理开采地下水。在浅部岩溶发育、并有洞口或裂隙与覆盖层相连通的地区开采地下水时，应主要开采深层地下水，将浅层水封住，这样可以避免地面塌陷的产生。在矿山疏干排水时，在预测可能出现塌陷的地段，对地下岩溶通道进行局部注浆或帐幕灌浆处理，减小矿井外围地段地下水位下降幅度， 这样既可避免塌陷的产生，也可减小矿坑涌水量。 开采地下水时，要加强动态观测工作，以此用来指导合理开采地下水，避免产生岩溶地面塌陷。必要时进行人工回灌，控制地下水水位的频繁升降，保持岩溶水的承压状态。在地下水主要径流带修建堵水帷幕，减少区域地下水补给。在矿区修建井下防水闸门，建立有效的排水系统，对水量较大的突水点进行注浆封闭，控制矿井突水、溃泥。 (二)工程加固措施 1(清除填堵法 常用于相对较浅的塌坑或埋藏浅的土洞。首先清除其中的松土，填人块石、碎石形成反滤层，其上覆盖以粘土井夯实。对于重要建筑物，一般需要将坑底与基岩面的通道堵塞，可先开挖然后回填混凝土或设置钢筋混凝土板，也可灌浆处理。 2(跨越法 用于比较深大的塌陷坑或土洞。对于大的塌陷坑，当开挖回填有困难时，一般采用梁板跨越，两端支承在坚固岩、土体上的方法。对建筑物地基而言，可采用梁式基础、拱形结构，或以刚性大的平板基础跨越、遮盖溶洞，避免塌陷危害。对道路路基而言，可选择塌陷坑直径较小的部位，采用整体网格垫层的措施进行整治。若覆盖层塌陷的周围基岩稳定性良好，也可采用桩基栈桥方式使道路通过。 3(强夯法 在土体厚度较小，地形平坦的情况下，采用强夯砸实覆盖层的方法消除土洞，提高土层的强度。通常利用10~12t的夯锤对土体进行强力夯实，可压密塌陷后松软的上层或洞内的回填土、提高土体强度，同时消除隐伏上洞和松软带，是一种预防与治理相结合的措施。 4(钻孔充气法 随着地下水位的下降，溶洞空腔小的水气压力产生变化、经常出现气爆或冲爆塌陷，因此，在查明地下岩溶通道的情况下、将钻孔深入到基岩面下溶饱裂隙或溶洞的适当深度，设置各种岩溶管道的通气调压装置、破坏真空腔的岩溶封闭条件，平衡其水、气压力，减少发生冲爆塌陷的机会。 5(灌注填充法 在溶洞埋藏较深时，通过钻孔灌注水泥砂浆、填充岩济孔洞或缝隙、隔断地下水流通道，达到加固建筑物地基目的。灌注材料上要是水泥、碎料(砂、矿渣等)和速凝剂(水玻璃、氧化钙)等。 6(深基础法 对于一些深度较大，跨越结构无能为力的土洞、塌陷，通常采用桩基工程，将荷载传递到基岩上。 7(旋喷加固法 在浅部用旋喷桩形成“硬壳层”，在其上再设置筏板基础。“硬壳层”厚度根据具体地质 条件和建筑物的设计而定，—般10~20m即可。 (三)非工程性的防治措施 1(开展岩溶地面塌陷风险评价 当前、岩溶地面塌陷评价只局限于根据其主要影响因素和由模型试验获得的临界条件进行潜在塌陷危险性分区，这对岩溶地面塌陷防治决策而言是远远不够的。因此，在岩溶地面塌陷评价中、需开展环境地质学、土木工程学、地理学、城市规划与社会经济学等多领域、多学科协作，对潜在塌陷的危险性、生态系统的敏感性、经济与社会结构的脆弱性进行综合分析，才能达到对岩溶地面塌陷进行风险评价的目的。 2(开展岩溶地面塌陷试验研究 开展室内模拟试验，确定在不同条件下岩溶地面塌陷发育的机理、主要影响因素以及塌陷发育的临界条件，进—步揭示岩溶地面塌陷发育的内在规律、为岩溶地面塌陷防治提供理论依据。 3(增强防灾意识，建立防灾体系 广泛宣传岩溶地面塌陷灾害给人民生命财产带来的危害和损失，加强岩溶地面塌陷成因和发展趋势的科普宣传。在国土规划、城市建设和资源开发之前，要充分论证工程环境效应，预防人为地质灾害的发生。 建立防治岩溶地面塌陷灾害的信息系统和决策系统。在此基础上，按轻重缓急对岩溶地面塌陷灾害开展分级、分期的整治计划。同时，充分运用现代科学技术手段，积极推广岩溶地面塌陷灾害综合勘查、评价、预测预报和防治的新技术与新方法，逐步建立岩溶地面塌陷灾害的评估体系及监测预报网络。 思考题: 1、地面沉降的是如何产生和形成的，起分布特征及分布规律有哪些, 2、滑坡是怎样形成的，需怎样监测和防治滑坡, 3、地面塌陷的发育需具备那些条件,其危害有哪些, 4、地面沉降、滑坡、泥石流、地面塌陷具备那些相关性, 本章讨论的主题及要求: 主题: 淮南矿区地质灾害类型及其防治措施。 要求:(1)课前查阅相关资料，理清关于主题的知识内容体系; (2)请2位同学大体上介绍自己的认识，时间为10分钟; (3)围绕主题，由指导老师组织，结学认识开展讨论。