水與順層滑坡的關系及防治

□張 楠（重慶大學）

1 概述

巖石順層滑坡系指滑動方向與巖層傾向基本一致,滑動后滑坡體的結構大致保持原巖狀態(tài)的滑坡。常沿巖體中細砂巖、頁巖、泥化夾層、不整合面、假整合面、層間錯動帶、順層斷層或裂隙密集帶等發(fā)育成主滑帶。大量的事例證明，大多數(shù)邊坡巖體的破壞和滑動都與水的活動有關。在地區(qū)的冰雪解凍和降雨季節(jié)，滑坡事故一般較多，說明水是邊坡失穩(wěn)形成滑坡的重要因素。

2 水的各種性質與順層滑坡的關系

2.1 水的化學作用與順層滑坡的關系

水對邊坡巖土體產(chǎn)生一系列如水解、溶蝕、潛蝕等化學反應，改變了巖土體的礦物成分，導致巖土體細微觀結構發(fā)生破壞，改變其構造和結構特性而影響巖土體的力學性能。水化學溶解長期在巖石的微裂隙中與礦物顆粒或晶體發(fā)生化學反應，使原有的礦物分解并生成一些新的礦物，降低了巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，從而逐漸地降低了巖土體的強度。在巖土體遇水的情況下，受水化學作用后產(chǎn)生的易溶礦物隨水流失，而難溶或結晶礦物則殘留原地，結果致使巖土體的孔隙增大，變得松散脆弱。當巖土失水后又浸水時，某些礦物與進入巖土顆粒孔隙中的水作用后出現(xiàn)體積膨脹的現(xiàn)象，這種膨脹是不均勻的，使得巖土體內(nèi)部產(chǎn)生了不均勻的應力，最終導致了礦物顆粒的碎裂解體，表現(xiàn)出巖土體軟化和崩解。而邊坡地下水位的升降正是誘發(fā)巖土浸水—失水再浸水這一反復循環(huán)的直接因素，因此，它對于邊坡失穩(wěn)破壞形成滑坡有著較大的影響。

2.2 水的物理作用與順層滑坡的關系

水對邊坡巖土體產(chǎn)生物理作用主要表現(xiàn)為潤滑作用、連接作用、水契作用、泥化作用以及結合水的強化作用等。地下水的潤滑作用使巖土體的內(nèi)摩擦角減小?；瑤г诘叵滤饔孟聝?nèi)聚力減小，抗剪強度降低，從而導致滑體沿滑面產(chǎn)生剪切運動。在順層滑坡的軟弱夾層中或者如片狀結構的巖石頁巖、絹云母片巖、板巖等，由于軟弱夾層、層理或片理中滲入地下水而起到了潤滑作用，呈現(xiàn)明顯的各向異性，強度大為減弱。

2.3 水的力學作用與順層滑坡的關系

2.3.1 地下水對邊坡巖土體抗剪強度的影響

地下水對巖土體抗剪強度的影響表現(xiàn)在孔隙水壓力σm抵消了外界作用的正壓σn，并使巖體的內(nèi)摩擦角由φ降至φm。若巖土體浸水前的抗剪強度為：τ=C+σntanφ；浸水后的抗剪強度為：τm=(σn-σm)tanφm+Cm；抗剪強度降低值為：△τ=τ-τm=(C-Cm)+σn(tanφ-tanφm)+σmtanφm。式中:C-Cm—粘聚力下降值；tanφ-tanφm—摩擦系數(shù)下降值；σmtanφm—孔隙水壓力作用下，巖體抗剪強度的下降值。

2.3.2 靜水壓力對邊坡穩(wěn)定的影響

地下水存在于邊坡巖土體的孔隙中時，會對巖土體產(chǎn)生靜水壓力，即孔隙水壓力。其作用方向與孔隙面相垂直，大小與孔隙水水頭有關，水頭越高，則靜水壓力越大，靜水壓力會對巖體產(chǎn)生一個下滑推力，從而降低巖土體的穩(wěn)定性。一般說來，任一給定斷面單位面積上所承受的靜水壓力為：P=γw·h。式中：γw—水的容重h—該斷面平均水頭高度。在孔隙水壓力的作用下，首先使沿裂隙面法向有效應力減少，降低裂隙面的摩擦系數(shù)從而降低裂隙的強度，同時降低了巖土體的抗剪強度。當裂隙表面的水壓力大于法向接觸壓力時，裂隙會張開，甚至造成巖土體的失穩(wěn)破壞。

2.3.3 動水壓力對邊坡巖土體的影響

地下水在滲流過程中會對巖土體顆粒施加一個動水壓力。它是一個體積力，其大小與流動水的體積、水的容重和水力梯度有關，其方向與水流的方向一致。結構面的填充物在水的浮力作用下，重量降低，動水壓力稍大時，就會帶走結構面中的填充物顆粒，潛蝕掏空巖塊之間的填充物；同時動水還會磨平粗糙的巖石面，使其變得光滑，降低了巖石的摩擦系數(shù)，減小了巖土體的抗滑力，降低了邊坡巖土體的穩(wěn)定性。

3 降雨與順層滑坡的關系

降雨入滲對邊坡巖土體的不利因素主要可以歸納為兩方面：一方面，降雨降低了巖土體的強度。邊坡穩(wěn)定性的控制因素是巖土體結構面的抗剪強度。堅硬結構面的抗剪強度基本不受水的影響，但軟弱結構面的填充物遇水軟化，結構面的抗剪強度明顯降低；另一方面，降雨入滲對巖土體內(nèi)部孔隙壓力有影響。雨水入滲將改變邊坡內(nèi)地下水的滲流場，從而引起邊坡內(nèi)水荷載的增大，這是雨季邊坡失穩(wěn)的主要原因。在降雨條件下，降雨從地表向下入滲，在地下水位以上的非飽和區(qū)會形成上層滯水，上層滯水區(qū)的形成，不僅降低了巖石的力學強度指標，而且增加了瞬態(tài)水荷載，極易導致邊坡巖土體失穩(wěn)形成滑坡。在順層邊坡中，該因素更加容易引起滑坡。

4 順層滑坡的防治方法

4.1 增加支撐力

巖石順層滑坡一般滑體較完整,剛度較大,在前緣采用剛性抗滑支撐建筑物,如混凝土抗滑擋墻、抗滑支墩和鋼筋混凝土抗滑樁,時常會有顯著效果。對多層性的滑坡,往往對每層滑帶采用支擋工程,或直接錨固多層滑體以制止每層滑坡的活動。特殊情況時,修筑一個高強度大型抗滑樁支擋多層滑體。

4.2 截斷疏干導引水的工程

對于巖石滑坡,常具多組陡傾斷裂面,滑動后各種性質的斷裂面會破碎張開,易于截斷地面水及裂隙水以防止其直接滲至滑帶。對地面水在滑體上方做防滲截水溝。為防止暴雨時沿邊坡巖土體主裂縫灌水產(chǎn)生水壓,對后緣及中部被拉開的大裂縫及裂縫密集處應填土堵塞以減少危害。

對查明有補給通道的成層地下水,如沿不整合面或順坡斷層破碎帶匯集來水時,通常在其上方橫截來水方向用盲溝或盲洞截斷，否則在中前部或地下水沸集處用斜孔或盲洞疏干，或在出口一帶做疏干孔以降低其水頭壓力。

4.3 預應力錨索加固措施

預應力錨索是從錨桿、預應力錨桿發(fā)展而來的，與預應力錨桿相比，預應力錨索的長度大，錨索體的強度高，施加的預應力噸位大，技術更先進。底層為鋼筋混凝土墊墩，呈厚板狀結構，是錨固段反力的承載體，具有極強的承載力，可以作為防治順層滑坡的主體工程。

4.4 清除滑體和錨固滑體

對產(chǎn)生在單斜構造邊坡上的順層滑坡,常沿軟弱帶一坡到頂，這種場合可沿滑體全部清光直到坡頂,否則盡可能固定滑體,以避免引起后部產(chǎn)生更大范圍的滑動。對硬巖中夾薄的軟弱夾層滑動情況，因上、下巖石都較完整，可根據(jù)滑體被構造裂面分割的大小逐塊采用錨桿串聯(lián)固定于滑床中，也可在滑體的前部及中部用錨桿或樁將之聯(lián)結，以支擋中部及上部的推力。

4.5 植物防護

在邊坡巖土體上進行綠化，是防止水土流失最科學的辦法。植物防護是通過在坡體上植樹種草增加植被覆蓋，以固化地表，防止坡地表面的水土流失。坡體種草植樹后，植物根系猶如不斷更新的加筋條帶，將坡體表面—定厚度的土體完全固化，阻止地表流水的浸蝕切割，達到防護的目的。

5 結語

水是順層邊坡巖土體失穩(wěn)形成滑坡的最重要因素之一，它以地下水為主要形式影響邊坡穩(wěn)定性。水通過與巖土體之間的物理、化學、力學作用來改變邊坡巖土體的性質，降低坡體強度，破壞邊坡的受力平衡狀態(tài)等，從而影響邊坡的穩(wěn)定性，導致其失穩(wěn)破壞。由于順層邊坡的特殊性，使得順層滑坡的形成尤為容易從而對人民生命財產(chǎn)造成危害，因此要對該類邊坡巖土體給予高度重視并加大對其治理力度。而其中水作為引起順層滑坡的重要原因之一，對其與巖土體作用機理的探究是有必要的。

[1]巖石順層滑坡的某些性質與地質構造間的關系及其防治

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