地質(zhì)災(zāi)害,是指在自然或者人為因素的作用下形成的,對人類生命財產(chǎn)、環(huán)境造成破壞和損失的地質(zhì)作用(現(xiàn)象)。地質(zhì)災(zāi)害可劃分為30多種類型。由降雨、融雪、地震等因素誘發(fā)的稱為自然地質(zhì)災(zāi)害,由工程開挖、堆載、爆破、棄土等引發(fā)的稱為人為地質(zhì)災(zāi)害。2004年國務(wù)院頒發(fā)的《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》規(guī)定,常見的地質(zhì)災(zāi)害主要指危害人民生命和財產(chǎn)安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等6種與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。其中與交通建設(shè)密切相關(guān)的是崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷(主要是巖溶塌陷)。
近年來,由于公路(鐵路)邊坡施工導(dǎo)致的安全事故時有發(fā)生。2003年5月11日凌晨1時55分,貴州省三穗縣臺烈鎮(zhèn)宏頭村三穗至凱里高速公路正在施工的平溪特大橋3號墩附近發(fā)生山體滑坡,滑坡總方量約20余萬方,其中右側(cè)部分約3萬方掩埋了××工程局三標(biāo)段施工項目經(jīng)理部一棟工棚(17間)及棚內(nèi)35人。2002年湖南某高速公路施工現(xiàn)場邊坡塌坍,導(dǎo)致車毀人亡。云南元磨高速公路147km,30m以上高邊坡370余個,修建時已滑坡177次以上。2007年11月中旬發(fā)生的湖北宜萬高速鐵路隧道洞口崩塌導(dǎo)致30多人死亡。
2005年,國家制定了地質(zhì)災(zāi)害的防治措施和相應(yīng)的應(yīng)急救援預(yù)案。為此,作為公路施工企業(yè)的技術(shù)人員在地質(zhì)災(zāi)害嚴重的地區(qū)施工時,除了要注意按照設(shè)計要求進行施工以外,還要特別注意對地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查和識別。充分認識邊坡,了解邊坡,減少邊坡病害和消除邊坡事故隱患,是公路建設(shè)者任重而道遠的使命。
一、崩塌
崩塌,是指在一定的自然條件與地質(zhì)條件下,組成斜坡的部分巖土體,在以重力為主的作用下,向下(多數(shù)懸空)崩落的塊體運動。規(guī)模大的稱山崩,有可能崩落的巖體稱危巖體。
(一)崩塌形成的條件
1、巖土類型
巖、土是產(chǎn)生崩塌的物質(zhì)條件。一般而言,各類巖、土豆可以形成崩塌,但不同類型,所形成崩塌的規(guī)模大小不同。通常,巖性堅硬的蓓蕾巖漿巖,變質(zhì)巖及沉積巖類的碳酸鹽巖,石英砂巖、砂礫巖、初具成巖性的石質(zhì)黃土、結(jié)構(gòu)密實的黃土等易形成規(guī)模較大的崩塌,頁巖,泥灰?guī)r等互層巖石及松散土層等往往以小型墜落和剝落為主。
2、地質(zhì)構(gòu)造
各種構(gòu)造面,如節(jié)理、裂隙面、巖層界面、斷層等,對坡體的切割、分離,為崩塌的形成提供脫離母體(山體)的邊界條件。坡體中裂隙越發(fā)育,越易產(chǎn)生崩塌,與坡體延伸方向近于平行的陡傾構(gòu)造面,最有利于崩塌的形成。
3、地形地貌
江、河、湖(水庫)、溝的岸坡及各種山坡、鐵路、公路邊坡、工程建筑物邊坡及其各類人工邊坡都是有利崩塌產(chǎn)生的地貌部位,坡度大于45°的高陡斜坡,孤立山嘴或凹形陡坡均為崩塌形成的有利地形。
巖土類型
地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌三個條件,又統(tǒng)稱地質(zhì)條件,它是形成崩塌的基本條件。
(二)崩塌的防治
(1)清除坡面危石。
(2)坡面加固。
(3)危巖支頂。
(4)攔截防御。
(5)調(diào)整水流。
二、滑坡
滑坡,是指在一定的自然條件與地質(zhì)條件下,組成斜坡的部分巖土體,在以重力為主的作用下,沿斜坡內(nèi)部一定的軟弱面(帶,一個或多個)發(fā)生剪切而產(chǎn)生的整體下滑破壞;碌南禄俣龋话爿^慢,但有的為高速。
(一)斜坡的失穩(wěn)條件
有下列情況之一者,該斜坡具備失穩(wěn)條件。
(1)各種類型的危巖體。
(2)斜坡巖體中有傾向坡外、傾角小于坡角的結(jié)構(gòu)面存在。
(3)斜坡被兩組或兩組以上結(jié)構(gòu)面切割,形成不穩(wěn)定棱體,其底棱傾向坡外,且傾角小于斜坡坡角。
(4)斜坡后緣已產(chǎn)生拉裂縫。
(5)順坡走向卸荷裂隙發(fā)育的高陡斜坡或凹腔深度大于裂隙帶。
(6)岸邊裂隙發(fā)育、表層巖體已發(fā)生蠕動或變形的斜坡。
(7)坡足或坡基存在緩傾的軟弱層。
(8)位于庫岸或河岸水位變動帶,渠道沿線或地下水溢出帶附近,工程建成后可能經(jīng)常處于浸濕狀態(tài)的軟質(zhì)巖石或第四系沉積物組成的坡體。
(二)滑坡的防治
對滑坡體的治理通常采用削坡、減重反壓、設(shè)置抗滑擋墻、設(shè)置抗滑樁、錨固和預(yù)應(yīng)力錨固、設(shè)置抗滑鍵等方法。
1、一是巖體受節(jié)理、裂隙切割,較為破碎,可能產(chǎn)生崩塌墜石、邊坡局部失穩(wěn)現(xiàn)象,可采取剝除“危巖”削緩邊坡頂部。二是對土質(zhì)滑坡體,削緩邊坡,減小滑動體厚度,以減小滑動力,注意對坡腳下部可能阻滑部分不可削減。邊坡高度較大時,可分級流出平臺,提高邊坡穩(wěn)定性。
2、減重反壓
主要適用于推移式滑坡體,特別是滑動面上陡下緩或接近圓弧形時,或滑坡體前緣厚度特別大時,減重效果尤為顯著。減重就是挖除滑體上部的巖(土)體,減少上部巖石體重量造成的下滑力。反壓則是在滑體前部抗滑地段采取加載措施以增大抗滑力。在減重反壓后的邊坡,應(yīng)及時整平,做好防排水措施和坡面綠化,以免裂隙裸露,雨水乘隙滲入邊坡內(nèi)部。
3、抗滑擋墻
擋墻是 較為廣泛的抗滑建筑物,借助于擋墻本身重量,支擋滑體的剩余下滑力,有抗滑片垛、抗滑片石竹籠、漿砌石抗滑擋墻、混凝土或鋼筋混凝土抗滑擋墻、空心抗滑擋墻(明洞)及沉井式抗滑擋墻等。
4、抗滑樁
抗滑樁系穿過滑體深入于滑床的樁柱,用以支擋滑體的滑動。做為阻滑支撐工程,具有破壞山體少、施工安全、方便、工期短、省工省料的優(yōu)點,已在國內(nèi)外廣泛采用。
5、錨固和預(yù)應(yīng)力錨固
在有裂隙的堅硬巖石邊坡,為了增強滑面的正壓力,以提高沿滑面的抗滑力,或為固定松動危巖,可采用錨固或預(yù)應(yīng)力錨固措施。一般方法是打鉆孔,內(nèi)插錨桿。
6、固化
用物理化學(xué)方法改善滑坡帶土石性質(zhì)。
(1)焙燒法:是利用導(dǎo)洞焙燒滑坡腳部的滑帶上,使之形成地下“擋墻”而穩(wěn)定滑坡的一種措施。利用焙燒法可以治理一些土質(zhì)滑坡。用煤焙燒砂粘土?xí)r,當(dāng)燒土達到一定溫度后,砂粘土?xí)兂上翊u塊一樣,具有相同高的抗剪強度和防水性,同時地下水也可從被燒的土裂縫中流入坑道而排出。
用焙燒法治理滑坡,導(dǎo)洞須埋入坡腳滑動面以下0.5-1.0m處。為了使焙燒的土體成拱形,導(dǎo)洞的平面最好按曲線或折線布置。導(dǎo)洞焙燒的溫度,一般土為500-800℃。通常用煤和木柴做燃料,也可以用氣體或液體作燃料。焙燒程度應(yīng)以塑性消失和在水的作用下不致膨脹和泡軟為準(zhǔn)。
(2)電滲排水:是利用電場作用而把地下水排除,達到穩(wěn)定滑坡的一種方法。這種方法最適用于粒徑0.05-0.005mm的粉質(zhì)土的排水,因為粉土中所含的黏土顆粒在脫水情況下就會變硬。施工的過程是:首先將陰極和陽極的金屬樁成行地交錯打入滑坡體中,然后通電和抽水。一般以鐵或銅樁為負極,鋁樁為正極。通電后水即發(fā)生電滲作用,水分從正極移向由一花管組成的負極,待水分集中到負極花管之后,就用水泵把水抽走。
(3)爆破灌漿法:是一種用炸藥爆破破壞滑動面,隨之把漿液灌入滑帶中以置換滑帶水并固結(jié)滑帶上,從而達到是滑坡穩(wěn)定的一種治理方法。目前這種方法僅用于小型滑坡。施工步驟是:首先用鉆孔打穿滑動帶,在鉆孔中爆破,使滑動床巖層松動;再將帶孔灌漿管打入滑帶下0.15m,在一定的壓力下將漿液壓入,使其在滑動帶中將裂縫充滿,形成一個穩(wěn)定土層,借以增大滑帶土的抗滑能力。在我國黃土區(qū)的一些滑坡,曾用石灰、水泥和黏土將液壓注裂縫的方法來加固滑帶土,取得了一定的成效。
三、泥石流
泥石流,是指在一定的自然條件與地質(zhì)條件下,溝谷中或斜坡上,飽含大量泥土和大小石塊等固、液兩相流體,呈黏性層流或稀性紊流。泥石流形成、爆發(fā)的主要條件是:有利的地形,豐富的土石固體物質(zhì),大量且集中的水源。
(一)泥石流的形成條件
形成泥石流的三個基本條件
(1)流域中有豐富的固體物質(zhì)補給泥石流。
(2)有陡峭的地形和較大的溝床縱坡。
(3)流域的中、上游有強大的暴雨或冰雪強烈消融等形成的充沛水源。
(二)泥石流的防治
防治方案可分以下幾種:
1、以抑制泥石流發(fā)生為主的方案
采取蓄、飲水工程、植樹造林等控制形成泥石流的水源和松散固體物質(zhì)的聚積和啟動,以行政管理、法令措施消除激發(fā)泥石流的人為因素,從而在源頭上抑制泥石流的發(fā)生。
2、以疏導(dǎo)泥石流過境為主的方案
采取攔擋、排導(dǎo)、疏通等河道改造工程,調(diào)節(jié)泥石流流量、消減龍頭能量,促使泥石流分流或解體,攔擋泥石中石塊,降低其沖擊力,從而控制通過保護區(qū)河道的泥石流流量、流速,使其順利過境而不危及兩岸保護區(qū)的安全。
3、以避讓泥石流危害為主的方案
在泥石流發(fā)生前,采取預(yù)防措施,發(fā)生過程中采取警報措施,并對危害原保護對象采取臨時加固、撤離等措施,使泥石流過境時災(zāi)害損失減少至最低。
4、綜合防治方案
針對被保護目標(biāo)的性質(zhì)和重要性,采取工程、生物、預(yù)警、行政等措施對泥石流進行抑制、疏導(dǎo)、局部避讓等,以求達到最佳治理效果和節(jié)省投資。
四、巖溶塌陷
巖溶塌陷在我國90%以上發(fā)生在可溶巖上有松散土層覆蓋的巖溶區(qū)。塌陷主要產(chǎn)生在土層中,所以也稱為“土層塌陷”。
1、容易產(chǎn)生巖溶塌陷的地段
(1)淺部巖溶發(fā)育強烈,可溶巖頂面起伏較大,并由洞口或裂口,巖溶洞穴無充填或充填物少,且充填物為砂、碎石和亞黏土的地段。
(2)采、排地下水點附近和地下水位降落漏斗范圍內(nèi)(特別是地下水的主要補給方向上),以及地下水位變動明顯的區(qū)域(浸沒導(dǎo)致水位上升)。
(3)構(gòu)造斷裂帶,背、向斜軸部,可溶巖與非可溶巖的接觸部位。
(4)巖溶洼地、積水低地和池塘。
(5)第四紀土層為砂、輕亞黏土、亞黏土,且厚度小于10m的地段。
2、巖溶塌陷的調(diào)查
調(diào)查過程中首先要一句已有資料進行綜合分析,在基本掌握區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育、分布規(guī)律及巖溶水環(huán)境的基礎(chǔ)上,查明巖溶塌陷的成因、形態(tài)、規(guī)模、分布密度、引發(fā)因素、土層厚度與下伏基巖石溶特征。地表、地下水活動動態(tài)及其與自然和人為因素的關(guān)系。調(diào)查巖溶塌陷對已有建筑物的破壞損失情況,圈定可能發(fā)生巖溶塌陷的區(qū)段。
3、巖溶塌陷工程處理
(1)疏導(dǎo):對巖溶水宜疏不宜堵。一般可以明溝、泄水洞等加以疏導(dǎo)。
(2)跨越:以橋涵等跨越流量較大的溶洞、暗河。
(3)加固:采用加固的方法防止溶洞塌陷和處理巖溶水害。
(4)堵塞:對基本停止發(fā)展的干涸溶洞,一般以堵塞為宜。
(5)鉆孔充氣:通過鉆孔,可消除巖溶在封閉條件下所形成的真空腔的作用。
(6)恢復(fù)水位:是從根本上消除因地下水位降低造成地面塌陷的一種措施。
(7)橋位宜選在難溶巖層分布區(qū)或無深、大、密的溶洞分布的地段。
(8)隧道應(yīng)避開漏斗、落水洞和大溶洞,并不與暗河平行。
|