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1、崩塌地質災害防治設計,王 亞 軍,一、概述,1.什么是崩塌？,定義,崩塌：陡崖或陡峭斜坡上的巖土體在重力作用下，突然脫離母體，發(fā)生崩落、滾動的現象或者過程。,崩塌又稱崩落、垮塌或塌方。,大小不等，零亂無序的巖塊（土塊）呈錐狀堆積在坡腳的堆積物稱為崩積物，也稱為巖堆或倒石堆。,崩塌形成的巖堆、倒石堆。,落石,崩塌是危巖失穩(wěn)崩落瞬間的動力行為； 落石是危巖失穩(wěn)后的體態(tài)。,崩塌地質斷面示意圖,崩塌高陡斜坡的巖體，突然而急劇的向下產生傾倒、滾動、跳躍等的一種動力地質現象。 落石個別危巖脫離母巖，向坡下墜落的現象。 危巖高陡斜坡產生了拉裂、松動變形并隨時可能發(fā)生破壞，向坡下運動的巖體。 大型崩塌發(fā)生突然
2、，災害大，問題復雜，一般很難解決。 小型崩塌和落石，可采用一定方法防治處理。 危巖一般可采用一定方法防治。,2. 崩塌與滑坡的區(qū)別,崩塌：陡崖或陡峭斜坡上的巖土體在重力作用下，突然脫離母體，發(fā)生崩落、滾動的現象或者過程。 滑坡：在重力作用下，斜坡巖土體沿著一定的軟弱面（帶）整體向下滑移的坡面變形現象。,滑坡與崩塌的主要差別,滑坡與崩塌的關系,滑坡和崩塌常常相伴而生，產生于相同的地質構造環(huán)境中和相同的地層巖性構造條件下，且有著相同的觸發(fā)因素，容易產生滑坡的地帶也是崩塌的易發(fā)區(qū)。 崩塌可轉化為滑坡：一個地方長期不斷地發(fā)生崩塌，其積累的大量崩塌堆積體在一定條件下可生成滑坡；有時崩塌在運動過程中直接轉
3、化為滑坡運動，且這種轉化是比較常見。 有時巖土體的重力運動形式介于崩塌式運動和滑坡式運動之間，以至人們無法區(qū)別此運動是崩塌還是滑坡。因此地質科學工作者稱此為滑坡式崩塌，或崩塌型滑坡。 崩塌、滑坡在一定條件下可互相誘發(fā)、互相轉化：崩塌體擊落在老滑坡體或松散不穩(wěn)定堆積體上部，在崩塌的重力沖擊下，有時可使老滑坡復活或產生新滑坡?；略谙蛳禄瑒舆^程中若地形突然變陡，滑體就會由滑動轉為墜落，即滑坡轉化為崩塌。 有時，由于滑坡后緣產生了許多裂縫，因而滑坡發(fā)生后其高陡的后壁會不斷的發(fā)生崩塌。另外，滑坡和崩塌也有著相同的次生災害和相似的發(fā)生前兆。,3. 崩塌災害,2008年11月22日，廣西風山危巖發(fā)生崩塌,
4、2008年11月22日，廣西風山危巖發(fā)生崩塌,湖北省遠安縣鹽池河磷礦崩塌災害,1980年6月3日、湖北省遠安縣鹽池河磷礦突然發(fā)生了一場巨大的巖石崩塌。山崩時，標高830米的鷹嘴崖部分山體從700米標高處俯沖到500米標高的谷地，在山谷中形成南北長560米、東西寬400米、石塊加泥土厚度20米的堆積體，崩塌堆積的體積共100萬立方米。最大的巖塊有2700噸重。頃刻之間鹽池河上筑起一座高達38米的堤壩。構成一座天然湖泊。亂石塊把磷礦區(qū)的五層大樓掀倒、掩埋，死亡284人，還毀壞了該礦的設備和財產，損失十分慘重。,宜萬鐵路隧道口崩塌,2007年11月20日8時40分，宜萬鐵路湖北省恩施州巴東縣，木龍河
5、段高陽寨隧道進口處，發(fā)生巖崩，崩塌體堆積物方量約3000立方米，巨石將318國道掩埋約50米長的路段，造成隧道進口處鐵架上施工的4名民工死亡，更為嚴重的是一輛從上海返回利川途經此處滿載乘客的客車也被崩塌體砸毀并掩埋。此次災害共造成31人死亡，1人失蹤，1人受傷。,（1）根據坡地物質組成劃分 崩積物崩塌：山坡上已有的崩塌巖屑和沙土等物質，由于它們的質地很松散，當有雨水浸濕或受地震震動時，可再一次形成崩塌。,二、崩塌的類型,表層風化物崩塌：在地下水沿風化層下部的基巖面流動時，引起風化層沿基巖面崩塌。,沉積物崩塌：有些由厚層的冰積物、沖擊物或火山碎屑物組成的陡坡，由于結構舒散，形成崩塌。,基巖崩塌：
6、在基巖山坡面上，常沿節(jié)理面、地層面或斷層面等發(fā)生崩塌。,（2）根據崩塌體的移動形式和速度劃分 散落型崩塌：在節(jié)理或斷層發(fā)育的陡坡，或是軟硬巖層相間的陡坡，或是由松散沉積物組成的陡坡，常形成散落型崩塌。 滑動型崩塌：沿某一滑動面發(fā)生崩塌，有時崩塌體保持了整體形態(tài)，和滑坡很相似，但垂直移動距離往往大于水平移動距離。 流動型崩塌：松散巖屑、砂、粘土，受水浸濕后產生流動崩塌。這種類型的崩塌和泥石流很相似。稱為崩塌型泥石流。,（3）按分離面的特性、形狀及其崩塌發(fā)生的原因分類 順斷層或風化層的崩塌, 沿裂隙面的崩塌, 探頭崩塌,（4）按崩塌的破壞模式 傾倒式崩塌 在河流峽谷區(qū)、黃土沖溝地段或巖溶區(qū)等陡坡上
7、，巖體以垂直節(jié)理或裂隙與穩(wěn)定的母巖分開。通常坡腳遭受掏蝕，在重力作用下或有較大水平力作用時，巖體因重心外移傾倒產生突然崩塌。,滑移式崩塌 臨近斜坡的巖體內存在軟弱面傾向與坡向相同，則軟弱面上覆的不穩(wěn)定巖體在重力作用下具有向臨空面滑移的趨勢，當巖體的重心滑出陡坡，產生突然的崩塌。降水滲入巖體裂縫中產生的靜、動水壓力以及地下水對軟弱面的潤濕作用都是巖體發(fā)生滑移崩塌的主要誘因。,鼓脹式崩塌 陡坡上不穩(wěn)定巖體之下存在較厚的軟弱巖層，上部巖體重力產生的壓應力超過軟巖天然狀態(tài)的抗壓強度后軟巖即被擠出，發(fā)生向外鼓脹。隨著鼓脹的不斷發(fā)展，不穩(wěn)定巖體不斷下沉和外移，同時發(fā)生傾斜，一旦重心移出坡外即產生崩塌。,拉
8、裂式崩塌 陡坡由軟硬相間的巖層組成時，由于風化作用或河流的沖刷掏蝕作用，上部堅硬巖層在坡面上常常突懸出來。突出的巖體通常發(fā)育有構造節(jié)理或風化節(jié)理，在長期重力作用下，分離面逐漸擴展。一旦拉應力超過連接處巖石的抗拉強度，拉張裂縫就會迅速向下發(fā)展，最終導致突出的巖體突然崩落。, 錯斷式崩塌 長柱或板狀不穩(wěn)定巖體的下部被剪斷，從而發(fā)生錯斷崩塌。 懸于坡緣的帽沿狀危巖，后緣剪切面的擴展，剪切應力大于危巖與母巖連接處的抗剪強度時，則發(fā)生錯斷崩塌。 錐狀或柱狀巖體多面臨空，下伏軟基抗剪強度小于危巖體自重產生的剪應力或軟基中存在的順坡外傾裂隙與坡面貫通時，發(fā)生錯斷-滑移-崩塌。,（1）形成崩塌的內在條件有：
9、巖土類型：巖土是產生崩塌的物質條件，一般而言，各類巖、土都可以形成崩塌，但不同類型，所形成崩塌的規(guī)模大小不同。通常堅硬的巖石和結構密實的黃土容易形成規(guī)模較大的崩塌，軟弱的巖石及松散土層，往往以墜落和剝落為主。,三、崩塌的成因,地質構造：各種構造面，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。坡體中的裂隙越發(fā)育、越易產生崩塌，與坡體延伸方向近乎平行的陡傾角構造面，最有利于崩塌的形成。,地貌是引起崩塌的基本因素。一定的坡度和高差是崩塌發(fā)生的基本條件。據調查由堅硬巖石組成的斜坡，當坡度大于50或60，高差大于50m 時，才可能發(fā)生崩塌。由松散物質
10、組成的坡地，當坡度超過它的休止角時可能出現崩塌，一般坡度大于45，高差大于25m 可能出現小型崩塌，高差大于45m 可能出現大型崩塌。黃土地區(qū)，坡度在50以上才可能發(fā)生崩塌。高山峽谷、懸崖陡岸多數是崩塌易發(fā)地段。, 地形地貌,常發(fā)生崩塌落石地段： 1）峽谷陡坡 2）河流凹岸部位 3）山區(qū)沖溝岸坡、山坡陡崖地段 4）鐵路、公路等路塹高邊坡地段 5）山區(qū)城鎮(zhèn)建設高削方邊坡 6）丘陵或分水嶺地區(qū),巖土類型、地質構造、地形地貌，這三個內在條件，又通稱為地質條件，它是形成崩塌的基本條件。,（2）誘發(fā)崩塌的外界因素很多，主要有： 地震。地震引起坡體晃動，破壞坡體平衡，從而誘發(fā)坡體崩塌。 融雪、降雨。大雨、
11、暴雨和長時間的連續(xù)降雨，使地表水滲入坡體，軟化巖土及其中軟弱面，從而誘發(fā)崩塌。 地表沖刷、浸泡。河流等地表水體不斷地沖刷坡腳，削弱坡體支撐或軟化巖、土，降低坡體強度，從而誘發(fā)崩塌。 不合理的人類活動。如開挖坡腳，地下采空、水庫蓄水、泄水、堆（棄）渣填土等改變坡體原始平衡狀態(tài)的人類活動，都會誘發(fā)崩塌活動。 還有一些其他因素，如凍脹、晝夜溫度變化等也會誘發(fā)崩塌。,地震引起崩塌,汶川地震大山崩塌形成危險的堰塞湖,暴雨引起崩塌,地表沖刷,2010年冬天三峽蓄水近175米，巫山望峽危巖(高程1200米，總體積112萬方，危巖30萬方)出現20萬立方米崩塌。距航道1800米，高差1000米。航道斷航1天，
12、估計損失上億，社會影響不可估量。,（3）崩塌與危巖成因實例分析,巫山望峽危巖,三峽巫山望峽危巖,三峽巫山望峽危巖,巫山望峽危巖發(fā)生崩塌,崩塌發(fā)生后,崩落巖塊運動,崩塌發(fā)生的原理和危害,四、崩塌災害實例分析,雞尾山崩塌,重慶市武隆縣鐵礦鄉(xiāng)雞尾山崩塌,2009年6月5日15時許，重慶武隆縣鐵礦鄉(xiāng)雞尾山突發(fā)山體崩塌，總量超過三百多萬的崩滑體涌進山谷，填滿了兩山之間數十米深、200余米寬的深溝，崩塌的山體將山對面的三聯采礦場和6戶居民家淹沒。事故造成74人死亡 。 包括在垮塌體沖擊帶居住的村民12戶21人、移動公司基站架線工人2人、采礦工人46人（其中井下作業(yè)27人、地面作業(yè)19人）、過路農民3人、過
13、路教師2人。,雞尾山崩塌,武隆雞尾山崩塌詳細分析（據殷躍平）,工程地質條件,失穩(wěn)模式,雞尾山崩塌,五、崩塌與危巖防治措施,1、防治基本原則 2、工程措施設計思路 3、防治工程實例,1、防治基本原則,治理工程設計應綜合考慮災害類型、形成機制、穩(wěn)定性、動力因素及變形破壞力學機制、水文地質及工程地質條件、場地建筑物及施工影響等，分析其有利和不利因素、發(fā)展趨勢及危害性。崩塌治理工程措施較多，組合可變性大，各種措施均有其相應的應用前提不宜性、適宜性及最佳配置組合。要求在選擇工程措施及配置組合時因地制宜，突出針對性、適宜性，經過充分比選后，進行合理選擇確定合理的治理措施，以最少的投資取得最佳的工程效果。,
14、崩塌與危巖防治總的原則可以概括為16字方針： “因地制宜、技術先進、經濟合理、保護環(huán)境?！?2工程措施設計思路 防治的目的并不是一定要阻止崩塌落石的發(fā)生，而是要防止其帶來的危害。 崩塌防治措施可分為防止崩塌發(fā)生的主動防護和避免造成危害的被動防護兩種類型。 具體方法的選擇取決于崩塌歷史、潛在崩塌特征及其風險水平、地形地貌及場地條件、防治工程投資和維護費用等。,（1）主動防治基本方法,支撐、遮擋、攔截、圍護、嵌補、錨固及注漿、掛網噴射混凝土、清除和排水等。,嵌補,支撐,錨固,支撐技術 支撐是指對懸于上方、 以拉斷墜落的懸臂狀或 拱橋狀等危巖采用墩、柱、墻或其組合形式 支撐加固，以達到治理危巖的目的
15、。,支撐技術主要適用于： 墜落式危巖 傾倒式危巖 具有巖腔的滑塌式危巖,傾倒式危巖,墜落式危巖,滑塌式危巖,墜落式危巖支撐 當危巖下部具有一定范圍 向內凹的巖腔、巖墻底部為 承載力較高且穩(wěn)定性好的 中風化基巖、危巖體重心 位于巖腔中心線內側時， 宜采用支撐技術進行 危巖治理。,墜落式危巖支撐 滑塌式危巖需要使用支撐技術是應將支撐體底部削成內側傾斜坡或臺階。,支護墻,危巖支撐 支撐底部應分臺階清除至中風化巖層， 確保支撐體的自身穩(wěn)定性。 支撐體與危巖底部接觸區(qū)域的一大厚度應采用膨脹混凝土。 一般情況下，具有支撐條件時優(yōu)先使用支撐技術。,承載性墻撐 防護性墻撐,墻撐 柱撐,預應力格柵,支撐墻,柱支
16、撐,防護性墻撐,錨固技術 板狀、柱狀和倒錐狀危巖體 極易發(fā)生崩塌錯落，利用 預應力錨桿或錨索 可對其進行加固處理， 防止崩塌的發(fā)生。,錨固工程,錨固樁,錨固技術,錨桿技術是指采用普通（預應力）錨桿、錨索、錨釘進行危巖治理的技術類型。 包括預應力錨桿、非預應力錨桿、自鉆式預應力錨桿及預應力錨索。,灌漿技術,危巖體中破裂面較多、巖體比較破碎時，為了增強危巖體的整體性，宜進行有壓灌漿處理。灌漿孔宜陡傾，傾角中不大于45 并在裂縫前后一定寬度（一般3.05.0）內按照梅花樁型布設.灌漿孔應盡可能穿越較多的掩體裂隙面尤其是主控結構面；灌漿材料應該具有一定的流動性，錨固力要大。,灌漿加固,固結灌漿可增強巖
17、石完整性和巖體強度。經驗表明水泥灌漿加固可使巖體抗拉強度提高，相當于安全系數提高50%以上。,當危巖體頂部存在大量較顯著的裂縫或危巖體底部出現比較明顯的凹腔等缺陷時，宜采用封填技術進行防治。頂部裂縫的封填的目的在于減少地表水下滲進入危巖體的速度及數量。,排水技術,排水技術包括危巖體周圍的地表截水、排水和危巖體內部排水、地表截水、排水溝應根據危巖體周圍的地表匯流面積確定，通常采用地表明溝，其斷面尺寸由地表匯流面積計算確定，由漿砌塊石漿砌條石構成，底部地基填土時壓實度不小于85%，也可在危巖體側部穩(wěn)定巖體內鑿槽作排水溝。,通過修建地表排水系統(tǒng)，將降雨產生的徑流攔截匯集，利用排水溝排出坡外。對于滑坡
18、體中的地下水，可利用排水孔將地下水排出，從而減小孔隙水壓力、減低地下水對坡體巖土體的軟化作用。,疏干岸坡與排水防滲,一般為5m,排水工程,縱坡不小于5%,清除技術,在危巖體下方地表坡度比較平緩、具有0.51.0倍陡崖高度的地形平臺上無重要建構筑物及居民居住或危巖下方具有有效防御措施條件下，可采用清除處理。,（2） 被動防護技術,被動防護技術包括攔石墻、 攔石柵欄及森林防護等技術。 攔石墻 陡崖或山坡上危巖數量多、存在勘察遺漏或治理難度較大時，以及對危害對象存在威脅的地段，當自然坡度角小于35并存在一定寬度的地表平臺時，宜設置攔石墻。,攔石網及攔石柵欄,當陡崖或山坡下部坡度大于35且缺乏一定寬度
19、的平臺而不具備建造攔石墻的條件時，可采用攔石網及攔石柵欄。攔石網包括半剛性和柔性兩大類，前者一般稱為攔石柵欄，后者一般為狹義的攔石網。,修筑攔擋建筑物,對中、小型崩塌可修筑遮擋建筑物 或攔截建筑物。攔截建筑物有落石平臺、落石槽、攔石堤或攔石墻等，遮擋建筑物形式有明洞、 棚洞等。,明 洞,棚 洞,森林防護,當陡崖或山坡坡腳不存在平臺或危巖威脅不太嚴重時，可以通過植樹造林防治危巖崩塌。森林類型應為喬木，盡可能構建喬灌草相結合的生態(tài)系統(tǒng)。,軟基加固,保護和加固軟基是崩塌防治工作中十分重要的一環(huán)。對于陡崖、懸崖和危巖下裸露的泥巖基座，在一定范圍內噴漿護壁可防止進一步風化，同時增加軟基的強度。若軟基已形
20、成風化槽，應根據其深淺采用嵌補或支撐方式進行加固。,線路繞避,對可能發(fā)生大規(guī)模崩塌的地段，即使是采用堅固的建筑物，也經受不了大型崩塌的破壞，故鐵路或公路必須設法繞避。,（3） 主動被動聯合防治,錨固攔擋聯合技術 錨固攔擋技術主要是針對整個危巖防治工程而言的，體現了危巖治理與攔擋相結合的防治理念。將危巖單體的錨固防治和危巖單體之間漏勘危巖防治共同考慮，彌補了目前危巖勘察精度不高而可能造成災害的不足。,錨固支撐聯合技術 錨固支撐聯合技術主要針對復合型危巖體，錨固支撐聯合技術尤其適用 于同時具有滑塌和傾倒性能的 危巖體。防治設計過程中， 應將毛固力和支撐力聯合考慮 使二者有機結合；當支撐體 在危巖滑
21、動力作用下存在 滑移失穩(wěn)的可能性時， 應在支撐體上布設錨桿。,崩塌與危巖綜合防治措施簡圖,3.崩塌防治工程分析 黑龍江北部山村，巖石為角閃片巖、石英片巖。巖石節(jié)理發(fā)育，風化破碎嚴重，全長400m，陡坡最大高差47m，最大坡度接近90度，破腳下有多處村民住宅，最近一戶距坡腳2m，陡坡頂距離山頂約20m，山體坡度約45度，坡頂后緣山頂出現多條裂縫，極易再次出現失穩(wěn)。,坡面,坡面,坡面,坡面,山頂裂縫,山頂裂縫,六、結語,1、崩塌突發(fā)性、繼發(fā)性強, 歷時短，治理難度大。在實際工作中應認真貫徹“以防為主、防治結合、全面規(guī)劃、綜合治理”的工作方針, 正確處理人類經濟活動, 合理開發(fā)利用資源、環(huán)境，統(tǒng)籌兼顧。按照不同類型, 采取有效的預防和治理方法, 推行避讓與防治相結合, 調動社會各界力量, 實現防災減災社會化, 力求把災害的發(fā)生和損失降到最低程度。 2、崩塌治理的主要方法。 一是“排水”。消除或減輕水的危害，主要有封堵裂縫、修筑截水溝、排水槽和排水暗溝, 避免因水而增加崩塌體自重和降低滑動面的摩擦系數。二是改變崩塌體的平衡條件。主要有削坡減重壓腳, 放緩邊坡、降低重心。修筑護坡、支撐擋護、錨固等來增強滑坡、崩塌體的穩(wěn)定性。,參考書籍,參考書籍,危巖防治原理,
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