滑坡的稳定性评价--地貌形态演变
滑坡是一种地质灾害,地质条件及其变化具有决定性作用。滑坡的稳定性评价应是工程地质定性评价与力学计算定量评价有机结合,互相验证和补充。前者为后者提供计算范围和计算参数,后者计算工程改造前、后不同工况下(天然工况,暴雨工况,地震工况,库水位变化工况)的稳定系数。但工程实践中往往是“重定量计算”而“轻工程地质定性”,计算中参数选取又不符合地质条件,致使计算结果可信度低,甚至是错误的。
在此笔者介绍介绍滑坡的稳定性评价--地貌形态演变的基本做法和应注意的问题。
1、从自然山坡的形态和形成过程评价滑坡的稳定性
自然坡体是在漫长的地质历史过程中,在各种内、外营力作用下形成的,如河流下切和地壳抬升中形成了硬岩分布区的陡坡峡谷和软岩分布区的缓坡宽谷。河流阶地和不同高程的剥蚀面将山坡分成不同的段落,有直线坡、凸形坡、凹形坡、阶梯状坡。
硬岩强度高形成陡坡,易发生崩塌、落石;软岩强度低形成缓坡,易发生滑坡和坍塌。所以峡谷高陡山坡为典型的“面恶心善”,即地形高陡险峻但无大规模滑坡;缓坡宽谷为典型的“面善心恶”,即地形宽缓却常有大规模滑坡发生。阶梯状山坡的缓坡段常为软岩分布区或断层破碎带,其上堆积物多为后部山体的、坡积而成,易发生堆积层滑坡。河流阶地和剥蚀面常为滑坡的前缘剪出口,所以阶地后缘有古滑坡堆积。但高阶地也会被低阶地时期河流冲刷形成的滑坡破坏,如黄茨滑坡四级阶地卵石层被错断。
图1 “面恶心善”之大渡河谷花岗岩高陡山坡
图2 “面善心恶”之岷江河谷巨型滑坡
2、从极限稳定坡评价滑坡的稳定性
一定成因和结构的岩土,具有一定的密实程度、含水状态和强度,在地质历史时期形成了与其强度相适应的坡形、坡率和坡高。有的是稳定的,有的是极限平衡的。如黏性土高度 20m以下稳定坡 10~ 15°,老黄土高度 20m 以下稳定坡 50~70°,新黄土则只能保持 35~ 40°的稳定坡,崩坡积的块碎石土高度 30~50m,可保持 30~ 35°的稳定坡,但洪积物只能保持 10~ 20°的稳定坡。泥岩的风化残积物有 20°左右的稳定坡。
图3 高大老黄土陡陡
图4 平缓冲洪积体开挖形成的滑坡
根据极限稳定坡的调查,结合人工边坡开挖后应力状态的改变和地下水渗流场的改变,即可评价边坡的稳定性和发生滑坡的可能。
3、从结构面的性质评价滑坡的稳定性
岩质坡体失稳形成滑坡,主要控制条件是岩体结构和坡体结构。岩体在地质构造作用下形成了向斜和背斜,以及各种断层、节理、片理和裂隙,将岩体切割成不同的岩体结构和坡体结构。坡体结构是不同岩性的岩组和构造结构面的组合与临空面的关系,它控制了山坡变形的类型和破坏模式。
图5 花岗岩全风化层和开挖形态控制的坡体高边坡稳定性
如砂泥岩的顺倾山坡,因为有泥岩软弱夹层,甚至是泥化夹层,在河流冲刷或人工开挖切断岩层后,极易发生顺层滑坡。所以顺层坡的河岸常有老滑坡分布,人工开挖的顺层边坡发生滑坡的也非常多,这是应该特别注意的。当然,没有软夹层的砂岩和石灰岩,即使倾角达 30°也不会滑坡,因为其层间综合内摩擦角大于层面倾角。大型断裂破碎带岩体十分破碎,又有次级断层带,失去原岩强度,山坡较缓,易发生大型滑坡,如渭河断裂、石棉 - 普雄断裂等,沿河沟岸坡都有大量滑坡分布,既有堆积层滑坡,也有破碎岩质滑坡。
图6 砂泥岩顺层滑坡
图7 断层影响区的高边坡失稳
4、从堆积物成因评价滑坡的稳定性坡面缓于 20°的长、大、厚层堆积层斜坡,常有洪积成因的黏性土夹层,相对隔水,开挖后易形成多层滑坡,不一定都沿基岩顶面滑动。
图8 具有多层滑面的堆积体滑坡