滑坡调查及观测

铁路滑坡观测滑坡是在一定的地形地质条件下，由于多年自然或人为因素的影响，引起岩、土体原有的平衡破坏，局部不稳定土体或岩体沿着山坡内部某一面或软弱带作整体、缓慢或急速滑动的变形现象。虽然表现为斜坡整体下滑，但其内部实际上分为滑动部分和抗滑部分，只有当下滑力大于抗滑力时，斜坡才会失去平衡而发生滑动。滑动一般是长期而缓慢的，其发育过程可分为蠕动变形、滑动破坏和渐趋稳定三个阶段，但也有一些滑坡表现为多动滑动和急剧的运动。滑坡的分布广泛，活动频繁，危害严重。大规模的滑坡曾掩埋村镇、阻塞江河、摧毁厂矿、中断交通，给国家建设和人民生命财产造成严重的损失。如1980年汛期成昆线铁西滑坡使二百万立方米岩体骤然下滑，中断行车40天；1999年汛期金温铁路因滑坡造成两次客车颠覆的重大事故。滑坡是破坏铁路工程建筑物的主要病害之—，山区铁路更是深受其害。一、滑坡的判释、观测(一)滑坡的判释：地形地貌条件⑴山坡表面发生连续或不连续的裂缝(地表裂缝，房屋开裂、倾斜，天沟、护墙开裂、鼓胀)⑵凹形坡(上陡下缓)，凸形坡(上缓下陡)⑶电杆、树木歪斜(坡面上形成醉林、马刀林等)⑷在沿河圆顺的凹岸中，突然有一部分土体向河床凸出，凸出地段并见有大块孤石堆积⑸黄土地区高阶地的前缘斜坡的坡脚，易受水侵湿影响而强度降低的地段⑹山坡或河谷谷坡上的圈椅地貌(圈椅地貌指背后靠山，左右两侧为两条山梁，中间围出一块缓坡地，外形象圈椅状的一种地貌)⑺山区峡谷陡坡地段的局部缓坡地带，单面山的缓坡以及线状延伸的断崖下的崩积、坡积地貌等⑻双沟同源地形，如沟谷不深，沟间距离约数十米至数百米，沟间山坡多呈上、下陡而中部缓的鼻形斜坡地形⑼山坡农田变形，水田漏水，水田改为小块田等地质条件⑴粘土、砂粘土、粘砂土、黄土、砾石土、碎石土、碎块石土等⑵沉积岩本身常具层理、软弱夹层，特别是粘土岩组成的斜坡(泥岩、页岩等)⑶变质岩具有节理，易风化，遇地下水、地表水丰富(片岩、千枚岩、板岩)⑷岩浆岩常有原生节理、构造裂缝、风化裂缝⑸人工堆填土置于松软潮湿地面上或置于倾斜地面上⑹倾向山外，倾斜度较大，走向与线路交角小于45°的岩石具有断层面、节理面、裂隙面水的作用⑴地下水、地表水丰富(含天然人工修筑的过、蓄水设备中的水)，易渗入斜坡体内⑵斜坡前缘抗滑部分受江、河、湖、海或水库的水流冲刷、水位涨落影响或波浪侵袭⑶地下水发生显著变化，干枯的泉水重新出水且混浊，坡脚附近湿地增多人为活动⑴在斜坡体上、中部堆置弃土、弃碴，兴建工程和放置重型设备等⑵在斜坡体下部刷坡⑶在斜坡体附近爆破，斜坡受列车震动影响⑷在斜坡体上开荒种植，破坏山坡地表覆盖层及天然植被值得注意的是，在识别斜坡是否属滑坡时，应根据上述各种地形地貌、岩土性质、岩体结构、水文地质及人为因素进行综合分析、评价，不能仅凭单一因素就草率定论。另外，详细询问当地居民的感受，也许会大大提高识别滑坡的工作效率和准确性。(二)滑坡稳定性判别在野外对滑坡稳定程度进行判断，主要是通过现场调查，在充分掌握工程地质资料的基础上，可从地貌形态比较、地质条件对比和影响因素变化分析等方面来判断：(三)滑坡的观测在发现滑坡有开始活动的迹象后，应立即进行位移、地下水动态等观测，并结合其他有关资料一起综合分析，判断滑坡对线路危害的程度，以便采取有效措施，防止滑坡的发展及对运输的影响。1．滑坡位移观测(1)简易观测法——适用于规模小、性质简单的滑坡，通常有：①直角观测尺(如图1)。相对稳定的滑坡地貌特征不稳定的滑坡地貌特征⑴滑坡后臂较高，长满了树木，找不到擦痕和裂缝⑵滑坡台阶宽大且已夷平，土体密实，无陷落不均现象⑶滑坡前缘的斜坡较缓，土体密实，长满草木，无松散坍塌现象⑷滑坡两侧的自然沟谷切割很深，谷底基岩出露⑸滑坡体较干燥，地表一般没有泉水和湿地，滑坡舌部泉水清澈⑹滑坡前缘舌部有河水冲刷的痕迹，舌部的细碎土石已被河水冲走，残留有一些较大的孤石⑴滑坡后臂高、陡，未长草木，常能找到擦痕和裂缝⑵滑坡台阶尚保存台坎，土体松散，地表有裂缝，且沉陷不均⑶滑坡前缘的斜度较陡，土体松散，未生草木并不断产生小量坍塌⑷滑坡两侧多是新生的沟谷，切割较浅，沟底多为松散堆积物⑸滑坡体湿度很大，地面泉水和湿地较多，舌部泉水流量不稳定⑹滑坡前缘正处在河水冲刷条件下②滑板观测尺(如图2)。③直线形观测桩。④三角形观测标。以上四种观测法详见路基病害观测。⑤灰块观测标(如图3)：仅用于圬工建筑物裂缝变化观测。在裂纹上用水泥砂浆做成观测灰块，并在裂纹两端点以红油漆画线观测裂纹延长情况。(2)布网观测方法——建立观测网，用水准仪、经纬仪、光电测距仪、全站仪等仪器进行观测。①任意方格网(如图4)：适用于地形复杂的大型滑坡。设置时受地形的限制少，便于对一个大滑坡内有几种不同的次生滑坡的观测研究。此方法较为常用。②横排桩网(如图5)：适用于自然坡度较陡、纵向视线不畅、纵向远端观测桩视距超过500m的滑坡。此方法较为常用。③十字交叉网(如图6)：适用于滑体范围不大，窄而长，主轴位置明显的滑坡。但主轴以外的各观测桩只能测得高程变化和一个单向位移值。(3)建网要求——在1：500或1：1000的地形平面图上，详细绘制病害情况，结合现场情况在图上设计观测网，然后在现场设置观测桩。①在主滑线附近设置纵排观测桩。②在滑坡体的上、中、下三个部位，每部位至少需设一处横排观测桩，并且在滑坡体外的不动体上也应设置l一2个观测桩；纵排桩在滑坡体的下缘外的不动体上，必须设一个观测桩。③每条观测线上设一个置镜点，其位置一般应在滑坡可能发展范围以外不少于30m处。为防止置镜桩变动，必须在稳定的地方加设护桩。④每条观测线上设两个照准点，其位置应以置镜桩上的仪器能清楚而直接看到为准。照准桩也应设在滑坡可能发展范围以外不少于30m的稳定地层上。⑤横排桩排与排之间的距离视具体情况而定，最大一般不超过40m，桩的间距为15—20m。对活动滑坡应多设观测桩。⑥在不动体上，设置水准基点桩。⑦观测桩、置镜桩、照准点桩及水准基点桩埋设必须牢固。在不易找到桩的地方，桩旁应有明显标志，观测桩位置必须标于地形图上。(4)建网工作程序：①按建网要求在现场将各桩设置完毕后，按照一定顺序统一编号．建立各桩的履历卡片，记录桩的号数、位置、所在排号、周围地形和地层特点、灌桩的过程和质量等。②整个观测网建成后，作一次全面测量(包括平面和高程)，作为今后观测的依据。同时，应测出各纵横排观测线的方位角和各桩的平面位置，绘制在1：500的地形图上。③编写建网说明书，其内容包括该滑坡过去和现在的情况简介、观测目的、采用观测网形式的特点、观测网设置方法、建网的时间与过程以及其他需要记录的内容等。④各种桩的履历卡片、建网平面图、建网说明书应妥善保存。(5)观测：①观测周期：变形较大的滑坡，每月观测1—2次；变形微小的滑坡，可2—3月观测1次。雨季前后应增加观测次数，可以5—10天观测1次。②观测方法及要求：a．整个观测工作应严格按照一般测量工作的要求进行，侧角误差不应超过仪器最小读数的两倍，测距误差不大于1：2000，高程测量误差不大干5√L(L为两水准基点间距离，以km计)。b．观测平面位移量时，在地面上测出位于观测线上的三个点，并连成一直线，该三点的误差不能大于1～2mm，然后精确量取观测桩到三点联线的垂直距离，即为该桩单向累计位移值。测得纵横两个单向位移值后，再通过计算或作图而求得平面位移的方向和位移值。c．高程测量应尽量保持前后距离相等，用塔尺抽尺读数时必须摇尺，每一观测桩往返两次的高程差不应超过3mm。e．每次观测完毕后，必须立即对观测结果进行整理和复核，并分析各桩的位移情况，如有异常应立即到现场核对。f．如观测时发现滑坡产生急剧滑动或某一局部滑动加剧，有可能危及施工或行车安全时，必须立即报告有关单位．及时采取措施，防止发生事故。(6)位移观测资料整理与分析：①将所有观测的结果，即每个观测桩的纵横位移量，用坐标法点绘于平面图上，然后将各排的位移点连接起来．得观测桩位移图并确定移动范围。将每排桩中位移量最大的桩连线即可分析出滑坡滑动方向。②滑坡周界的确定：若观测桩设置合理，则有的观测桩会移动而有的不动，那么未移动的观测桩与相邻移动的观测桩之间的地带即可确定为滑坡周界。③如每排观测桩出现两个或两个以上的较大位移量，其方向与滑动速度都各不相同，则说明存在几个不同性质的滑坡，应分别绘出其主铀方向与滑动周界。④每次观测结果用不同的颜色或线条在观测位移图上加以区别，以便于进行对比。⑤某一观测桩的平均位移速度为Vi=(Ai2-Ai1)/t式中Vi——第i个观测桩的平均位移速度(mm/月)；Ai2,Ai1——第i个观测桩两次观测的位移量(mm)；t——第i个观测桩两次观测的时间(月)。⑥滑坡受力性质的确定：滑坡主轴断面上某两个相邻桩的平均位移量S为S＝(Lx-Lsh)/d式中S——滑坡主轴断面上某两个相邻桩的平均位移量(mm/月)：S为+表示观测桩在受拉地段，S为—表示桩在受压地段；Lx——主轴断面上两个相邻桩中靠近滑坡下缘的观测桩的位移量(mm)；Lsh——主轴断面上两个相邻桩中靠近滑坡上缘的观测桩的位移量(mm)；d——主轴断面上两个相邻桩的距离(m)。若滑坡的所有地段均为受拉，则滑坡属牵引式滑坡，若滑坡的上缘地段为受拉，下缘地段受压，则滑坡属推动式滑坡。⑦滑动面形状的判断：由于滑坡系整体滑动，滑体的滑动完全受滑动面形状的控制，当滑坡仅有一层滑面时，纵排上某一观测桩的垂直位移矢量和水平线的夹角α，常可反映该桩下部滑动面与水平线的夹角α(均顺滑动方向量取)，即tanα＝桩高程变化量/顺滑动方向位移量当观测桩升高时，α角表示滑动面向上翘的角度；反之，则α角表示滑动面向下倾斜的角度。根据α角的变化规律，就可判定滑面的形状：圆弧形、直线形或折线形，相应可初步判断滑面发生在均质土中或岩层层面上。2．地下水动态观测水对滑坡的形成和发展有着重要作用。要掌握了解地下水与滑坡滑动的关系及排水工程的效果，就需要对地下水进行动态观测，并且通过观测水位水质的显著变化能得到滑坡即将活动的预告。(1)观测项目：收集降雨、气温等气象资料，对应观测水位、涌水量、水温及化学成分等。(2)观测方法及要求：①利用钻孔、泉眼、试坑、水沟等进行观测。观测孔应布置在滑坡供水的主要含水层上。观测孔的数量在每—相似条件下(如同一含水层)，不能少于3个孔。观测孔可利用地质勘探孔。观测钻孔用不同口径的套管(塑料管、钢管、铁管、竹管)加固，它由花管、管身、管盖三部分组成。花管段为进水处．故应将其设于含水层中并加金属过滤网。在孔底及管周围填以砂砾，上部套管外围则用黏土填入并捣实，孔口加盖上锁。②观测一般应反映降雨后第1天、第5天、第13天的地下水动态，若遇长期不降雨，则每月观测1次。③水位用测水钟或自计水位计量测，每次水位测量应连续3次，取其接近的两次水位平均值作为正式记录，精度为lcm。④涌水量观测在涌水钻孔、泉孔、平孔和隧洞中进行，一船设围堰观测。在作泉水观测时，应记录出水位置的变化、堵塞、复活、混浊和携带物等情况。⑤水温在钻孔中使用缓变温度计量测，需在水中放半小时后取出记录温度。在泉水中用普通温度计插入出口处，经5min后记录温度，并同时记录气温。⑥水的化学成分一年内按季度取4～6次样做化学分析取得。⑶资料整理与分析：将地下水位、涌水量、水温和化学成分等观测资料整理并绘成曲线图，进行综合分析。一般还结合降雨量、滑坡位移进行分析对比，从中找出规律。