灾害地质学——崩塌、滑坡、泥石流(1)

第三章崩塌、滑坡、泥石流§1崩塌、滑坡、泥石流含义及特征§2崩塌、滑坡、泥石流勘查遥感图象解译、工程地质测绘、地球物理勘探钻探、山地工程、试验§3动态监测崩塌、滑坡监测泥石流监测§4斜坡稳定性评价自然历史分析法、工程地质比拟法、实验法、数学力学分析计算法§5斜坡变形破坏预测预报空间预报、时间预报§6崩塌、滑坡、泥石流防治措施考核要求:掌握：崩塌、滑坡、泥石流含义、特征，斜坡稳定性评价、斜坡变形破坏预测预报理论，崩塌、滑坡、泥石流治理方法熟悉：崩塌、滑坡、泥石流勘查方法。§1崩塌、滑坡、泥石流含义及特征崩塌滑坡泥石流第三章崩塌、滑坡、泥石流第一讲第三章崩塌、滑坡、泥石流概述斜坡变形破坏现象十分普遍，有斜坡的地方便存在斜坡岩土体的运动，就有可能造成灾害。体积巨大的表层物质在重力作用下沿斜坡向下运动，常常形成严重的地质灾害；尤其是在地形切割强烈、地貌反差大的地区，岩土体沿陡峻的斜坡向下快速滑动可能导致人身伤亡和巨大的财产损失。慢速的土体滑移虽然不会危害人身安全，但也可造成巨大的财产损失。斜坡变形破坏可以由地震活动、强降水过程而触发，但主要的作用营力是岩土体自身的重力。从某种意义上讲，这类地质灾害是内、外营力地质作用共同作用的结果。在山地或丘陵斜坡上进行开发，因而增大了斜坡变形破坏的规模，使崩塌、滑坡灾害不断发生。筑路、修建水库和露天采矿等大规模工程活动也是触发或加速斜坡岩土产生运动的重要因素位移。根据物质运动速度和水所起的作用大小把斜坡变形破坏分为两种基本类型：①斜坡物质的快速失稳，结果导致相对整体的土体或岩块向坡下运动，运动的形式有滑塌、塌落和滑移；②岩土体与水的混合物向坡下的流动（泥石流）。斜坡变形破坏在高纬度地区和高海拔地区也特别普遍。在这些地区，其形式表现为冻胀作用产生的沉积物蠕动、冰冻泥流和石冰川。岩土坡移也是海洋和湖泊斜坡沉积物运移的基本方式。如同在陆地上一样，在重力作用下水下斜坡上岩石和沉积物的运动也同样存在。大而复杂的滑移体涉及的范围可能超过40000km2，深度可达5400m；水下斜坡失稳可能产生浊流（沿水下峡谷运动的沉积物流和远离陆壳的碎屑沉积物流动）。第三章崩塌、滑坡、泥石流斜坡变形破坏的类型崩塌的定义崩塌(又称崩落、垮塌或塌方)是从较陡斜坡上的岩、土体在重力作用下突然脱离山体崩落、滚动，堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。大小不等，零乱无序的岩块(土块)呈锥状堆积在坡脚的堆积物称崩积物，也可称为岩堆或倒石堆。第三章崩塌、滑坡、泥石流一、崩塌（二）崩塌的类型按崩塌体的物质组成分为两大类：一是产生在土体中的称为土崩，二是产生在岩体中的称为岩崩。当崩塌的规模巨大，涉及到山体者，又俗称山崩；当其产生在河流、湖泊或海岸时，称为岸崩。按照崩塌体的规模、范围、大小可分为剥落、坠石和崩落等类型第三章崩塌、滑坡、泥石流第三章崩塌、滑坡、泥石流崩塌的特点崩塌的过程表现为岩块（或土体）顺坡猛烈地翻滚、跳跃，并相互撞击，最后堆积于坡脚，形成倒石堆。崩塌的主要特征为：下落速度快、发生突然；崩塌体脱离母岩而运动；下落过程中崩塌体自身的整体性遭到破坏；崩塌物的垂直位移大于水平位移。具有崩塌前兆的不稳定岩土体称为危岩体。崩塌运动的形式主要有两种：一种是脱离母岩的岩块或土体以自由落体的方式而坠落，另一种是脱离母岩的岩体顺坡滚动而崩落。前者规模一般较小，从不足1m3至数百立方米；后者规模较大，一般在数百立方米以上。按崩塌发生时受力状况的不同，可将其形成的力学机制分为倾倒崩塌、滑移崩塌、鼓胀崩塌、拉裂崩塌和错断崩塌五种。第三章崩塌、滑坡、泥石流类型岩性结构面地貌形态崩塌体形状力学机制失稳因素倾倒式崩塌黄土，灰岩等直立岩层垂直节理、柱状节理、直立岩层面峡谷、直立岸坡、悬崖等板状、长柱状倾倒水压力、地震力、重力滑移式崩塌软硬相间的岩层有倾向临空面的结构面陡坡，通常大于45板状、楔形、圆柱状及其组合形状滑移重力、水压力、地震力鼓胀式崩塌直立黄土、粘土或坚硬岩石下有厚层软岩上部垂直节理、柱状节理，下部近水平结构面陡坡岩体高大鼓胀重力、水的软化拉裂式崩塌多见于软硬相间的岩层多为风化裂隙和重力拉张裂隙上部突出的悬崖上部硬岩层以悬臂梁形式突出来拉裂重力错断式崩塌坚硬岩石、黄土垂直裂隙发育，无倾向临空面的结构面大于45的陡坡多为板状、长柱状错断重力崩塌的类型及其特点崩塌落石第三章崩塌、滑坡、泥石流第三章崩塌、滑坡、泥石流形成崩塌的内在条件有：(1)岩土类型．岩土是产生崩塌的物质条件。不同类型、所形成崩塌的规模大小不同，通常岩性坚硬的各类岩浆岩(又称为火成岩)、变质岩及沉积岩(又称为水成岩)的碳酸盐岩(如石灰岩、白云岩等)、石英砂岩、砂砾岩、初具成岩性的石质黄土、结构密实的黄土等形成规模较大的岩崩，页岩、泥灰岩等互层岩石及松散土层等，往往以坠落和剥落为主。(2)地质构造．各种构造面，如节理、裂隙、层面、断层等，对坡体的切割、分离，为崩塌的形成提供脱离体(山体)的边界条件。坡体中的裂隙越发育、越易产生崩塌，与坡体延伸方向近乎平行的陡倾角构造面，最有利于崩塌的形成。(3)地形地貌．江、河、湖(岸)、沟的岸坡及各种山坡、铁路、公路边坡，工程建筑物的边坡及各类人工边坡都是有利于崩塌产生的地貌部位，坡度大于45度的高陡边坡，孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。岩土类型、地质构造、地形地貌三个条件，又通称为地质条件，它是形成崩塌的基本条件。第三章崩塌、滑坡、泥石流形成崩塌的内在条件与外界的诱发因素诱发崩塌的外界因素很多，主要有：(1)地震．地震弓l起坡体晃动，破坏坡体平衡，从而诱发坡体崩塌，一般烈度大于7度以上的地震都会诱发大量崩塌。(2)融雪、降雨特别是大暴雨，暴雨和长时间的连续降雨，使地表水渗入坡体，软化岩土及其中软弱面，产生孔隙水压力等从而诱发崩塌。(3)地表冲刷、浸泡河流等地表水体不断地冲刷边脚，也能诱发崩塌。(4)不合理的人类活动．如开挖坡脚，地下采空、水库蓄水、泄水等改变坡体原始平衡状态的人类活动，都会诱发崩塌活动。还有一些其他因素，如冻胀、昼夜温度变化等也会诱发崩塌。第三章崩塌、滑坡、泥石流崩塌体的识别可能发生崩塌的坡体在宏观上的特征。坡度大，且高差大。坡体内部裂隙发育坡体前缘存在临空面或有崩塌物堆积。坡度大于45度，且高差大坡体内部裂隙发育前缘存在临空面或有崩塌物堆积崩塌发生的前兆崩塌体前缘掉块崩塌体脚部出现新的破裂形迹。不时听到岩石的撕裂、摩擦、错碎声。出现热、气、水异常。动植物出现异常现象。滑坡的含义严格来说，滑坡的定义有广义和狭义之分。广义的滑坡定义是：形成斜坡的物质——天然的岩石、土、人工填土或这些物质的结合体向下或向外的移动。这实际上把所有的斜坡移动都称为滑坡。这种广义的定义滑坡方法在欧美国家广为应用。但近来美国的一些学者如D.L.Varmes,把上述广义定义改称为“斜坡移动”(SlopeMovements)，而不叫“滑坡”（Landslide）。狭义的滑坡定义是：沿特定的面或组合面产生剪切破坏的斜坡移动（R.L.Schuster）。或定义为：斜坡上的岩土体沿坡内一定的软弱带（面）作整体地向前向下移动的现象（徐邦栋）。实质上，这种定义依然不够完善，因为“软弱带”或“面”可以是固有的，也可以是滑坡形成过程中产生的。准确的说法应该是：斜坡上的岩土体，沿着贯通的剪切破坏面（带），产生的以水平方向为主的整体性移动现象，称之为滑坡。第三章崩塌、滑坡、泥石流二、滑坡第三章崩塌、滑坡、泥石流滑坡的特点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完整而向下滑动的过程和现象及其形成的地貌形态，称为滑坡。首先表现为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－整体滑动。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。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。第三章崩塌、滑坡、泥石流滑坡1滑坡壁；2滑坡洼地；3和4滑坡台阶；5醉树；6滑坡舌；7鼓张裂缝；8羽状裂缝；9滑动面；10滑坡体；第三章崩塌、滑坡、泥石流滑坡的要素1滑坡壁；2滑坡洼地；3～6滑坡台阶；7滑坡体；8扇形和鼓张裂缝；9羽状裂缝；10滑坡泉第三章崩塌、滑坡、泥石流第三章崩塌、滑坡、泥石流滑坡体稳定性的识别方法在野外，从宏观角度观察滑坡体，可以根据一些外表迹象和特征，可粗略的判断它的稳定性。已稳定的堆积层老滑坡体有以下特征：(1)后壁较高，长满了树木，找不到擦痕，且十分稳定；(2)滑坡平台宽大、且已夷平，土体密实，有沉陷现象；(3)滑坡前缘的斜坡较陡，土体密实，长满树木，无松散崩塌现象。前缘迎河部分有被河水冲刷过的现象；(4)目前的河水远离滑坡的舌部，甚至在舌部外已有漫滩、阶地分布；(5)滑坡体两侧的自然冲刷沟切割很深，甚至已达基岩；(6)滑坡体舌部的坡脚有清晰的泉水流出等等；斜坡上有圈椅状的陡坎或陡壁，陡壁的前方滑体两侧常形成冲沟，它们呈“双沟同源”现象。坡脚向外突出，如滑坡舌在河漫滩或河床地带，河漫滩常隆起，河水绕行，可能形成凸岸。在两侧冲沟或前缘剪出口可以看到滑带、擦痕、镜面及碾细的滑带土，及组成滑坡舌岩层的反翘现象。斜坡上出现“醉林”、“马刀树”。斜坡较两侧斜坡缓，往往形成较平坦的台地，或者呈波状起伏（多台阶地形）。第三章崩塌、滑坡、泥石流滑坡的影响因素（之一）（一）地形地貌斜坡地形的高差和坡度决定着由重力产生的下滑力的大小，从而也决定着滑坡、崩塌体的规模和运动速度。我国地貌类型和地形切割程度自东向西具有一定的变化规律，滑坡灾害的分布及其变形体的规模也与此同步变化。长江流域上游地区、黄河上游深切峡谷区，山体稳定性差，崩滑灾害发育，个体规模也大。（二）地质构造与新构造活动多数情况下，滑坡的形成与断裂构造之间存在着密切的关系，断裂的性质、破碎带宽度、节理裂隙的发育程度及其组合特征等都是影响崩滑流灾害的重要因素。新构造活动（地震活动）是滑坡灾害的重要触发因素。突然的震动可在瞬间增加岩土体的剪切应力而导致斜坡失稳；震动还可能引起松散沉积物中孔隙水压力的增加，导致砂土液化。1994年，加利佛尼亚NorthridgeM=6.7地震在10,000km²范围内触发11,000多个滑坡，震中西北1,000km²为滑坡集中发育区第三章崩塌、滑坡、泥石流（三）地层岩性与岩体结构特性岩体分为整体结构、块状结构、厚层状结构、中薄层状结构、镶嵌结构、层状碎裂结构、碎裂结构、散体结构、松软结构等。滑坡多发生在具有层状碎裂结构、碎裂结构和散体结构的岩体内，较完整的岩体虽然亦可产生滑坡，但多为软弱层面控制的层状结构边坡。土体滑坡一般在松散堆积层或特殊土体中都存在透水或不透水层或在滑坡体底部有相对隔水基岩下垫层。第三章崩塌、滑坡、泥石流单体层面多组平行1平行1影响因素之二第三章崩塌、滑坡、泥石流（四）地下水地下水的浸润作用降低了岩土体特别是软弱面的强度；而地下水的静水压力一方面可以降低滑面上有效法向应力，从而降低滑面上的抗滑力，另一方面又增加了滑体的下滑力，使斜坡岩土体的稳定性降低。水的作用就如同在有水的路面上快速驾驶汽车容易发生危险一样。当水在行驶汽车的车轮下受压时，增加的流体压力能够使汽车轮胎从路面上“浮起”，出现水上滑行的状态。（五）暴雨和连续降雨崩滑流暴发的高峰期与降水强度较大的夏季基本同步。影响因素之三第三章崩塌、滑坡、泥石流不稳定的滑坡体常具有下列迹象：(1)滑坡体表面总体坡度较陡，而且延伸很长，坡面高低不平；(2)有滑坡平台、面积不大，且有向下缓倾和未夷平现象；(3)滑坡表面有泉水、湿地，且有新生冲沟；(4)滑坡表面有不均匀沉陷的局部平台，参差不齐；(5)滑坡前缘土石松散，小型