從事災害防治人員必備：滑坡的分析與防治！

滑坡事故一：2017年6月24日6時左右，四川省阿壩州茂縣疊溪鎮新磨村發生山體高位垮塌，造成40餘戶農房、100餘人被掩埋，河道堵塞2公里。

滑坡事故三：2017年6月24日晚10時許，昭通市鹽津縣柿子鎮三河村一個叫「冒水孔」的地方突然發生大面積山體滑坡與泥石流，將柿鳳二級公路掩埋了近200米長的路段，造成該路段交通雙向中斷。

滑坡事故三：2017年8月28日上午10時40分，貴州省畢節市納雍縣張家灣鎮發生一起山體滑坡地質災害。截至目前，事故已造成2人死亡，4人受傷，25人失聯，失聯人員正在搜救中。

山體滑坡事故讓人觸目驚心，人們在關心山體滑坡可能造成的傷亡和損失的同時，可能更多的關注是為什麼會發生多次山體滑坡？是天災還是人禍？應該如何防止此類事故再發生呢？

小桔整理了部分有關滑坡的資料，目的是向從事滑坡災害防治工作的工程技術人員介紹一些國內外的研究成果和實踐經驗，從而對今後的工作有所借鑒；同時希望能引起各位地學專家的關注與探討，共同促進防災減災事業的發展。

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滑坡災害概論

第一節 地質災害與斜坡災害

一、地質災害
地質災害是地質體在眾多因素作用下變形、破壞、運動而給人類生存環境造成危害和生命財產損失的地質現象。如深層地殼運動造成的地震、火山噴發、地裂縫、由斜坡塊體運動形成的山崩（崩塌）、滑坡、錯落、傾倒、坍塌和岩體深層蠕變；由地表水作用形成的泥石流、碎屑流、水土流失；由地下水作用引起的岩溶塌陷、地面沉降、濕陷、涌水突泥等；由表生地質作用引起的沙漠化、鹽漬化、風化剝落、膨脹、收縮等等。這裡我們主要討論斜坡塊體運動的各種類型。

二、斜坡災害

關於斜坡的變形和運動類型，美國人伐納斯（Varnes)1978年曾提出崩塌、傾倒、滑坡、側向擴展、流動等類型，如表1-1。早期也把他們統稱為「塌方」、「塌方滑坡」、「塌方流泥」，鐵路和公路部門稱其為：「路基病害」。後來，隨著研究的深入，逐漸把他們從變形機制和防治上加以區分。我們按照變形的深度（規模）、運動特徵和物質類別將其分為坡面變形，邊坡變形和坡體變形三類，如表1-2。

圖1-1 斜坡塊體運動主要類型示意圖
a.山崩（崩塌）；b.滑坡；c.錯落；d.傾倒；e.坍塌；f.岩體深層蠕變

表1-2 斜坡變形的分類

表1-3 世界重大滑坡災害實例

一 、滑坡的定義

斜坡上的部分土體或岩體沿著一定的面或帶整體向下滑移的現象。

二 、滑坡的要素和術語

表1-6 滑坡綜合分類表

第三節 滑坡的類型和特徵

一、滑坡的類型

表1-5 滑坡單一指標分類

表1-6 滑坡綜合分類表

二、滑坡的特徵

（一）平面特徵

圖1-5 滑坡的平面形態

1.簸箕形；2.舌形；3.橢圓形；4.長椅形；5.倒梨形；6.牛角形；7.平行四邊形；8.菱形；9.樹葉形；10.疊瓦形；11.複合形

（二） 縱斷面特徵

圖1-6 典型滑坡縱斷面示意圖

a.圓弧形；b.平面形；c.折線形；e.軟岩擠出形

圖1-7 複合形縱斷面形態

滑坡後部和前部形態特徵

圖1-8 滑坡後部的陷落窪地
a.裂縫密集帶；b.陷落窪地；c.后緣拉裂槽

圖1-9 滑坡前部特徵
a.帚狀剪出口；b.鼓丘和鼓脹裂縫；c.滑坡摺曲

圖1-10 滑坡的橫斷面特徵

第四節 滑坡產生的條件和原因

一、地形地質條件

（一）地形條件

（二）地質條件

• 地層、岩性

• 坡體結構和滑帶地層

• 地質構造

• 水文地質條件

表1-7 易滑坡地層匯總表

表1-8 坡體結構類型與滑坡的破壞模式

圖1-11 坡體結構與滑坡的破壞模式

a.粘性土弧形旋轉滑動；b.黃土弧形旋轉滑動；c.填土弧形滑動；d.土層順層滑動；e.半成岩地層順層滑動；f.岩層順層—切層滑動；g.軟岩擠出型（錯落型）滑動；h.擠出型平移滑動；I.堆積層順層滑動；j.岩層順層平面型滑動；k.岩層順曲面滑動；l.陡傾岩層順層—切層滑動；m.反傾岩層切層滑動；n.反傾岩層傾倒——切層滑動；o.破碎岩層旋轉滑動；p.破碎岩層順構造面滑動；q.塊狀岩體順構造面（似層面）滑動；r.構造核沿構造破碎帶滑動

二、滑坡的作用因素

滑坡是具有滑動條件的斜坡在多種因素綜合作用下的結果，但對某一特定滑坡總有一或兩個因素對滑坡的發生起控制作用，我們稱它為主控因子，在滑坡防治中應著力找出主控因子及其作用的機制和變化幅度，並採取主要工程措施消除或控制其作用以穩定滑坡，對其他因素則採取一般性措施達到綜合性治理的目的，如地下水作用引起者以地下截排水工程為主，因削弱坡體支撐力引起者則以恢復和加強支擋工程為主。

作用於滑坡的因素概括如表1-10，可分為自然因素和人為因素，也可分為長期作用因素、短期作用因素和周期性作用因素，但就其對形成滑坡的作用來說，一是改變坡體的應力狀態，增大坡腳應力和滑帶土的剪應力（即下滑力）的因素，如河流沖刷、開挖坡腳、坡上載入等改變坡形的因素；二是改變滑帶土的性狀減小抗滑阻力的因素，如地表水下滲、地下水位變化、水庫水位升降 、灌溉水和生產生活用水下滲、潛蝕和溶蝕作用等降低滑帶土強度的因素；三是既增加下滑力又減小抗滑力甚至造成滑帶土結構破壞（如液化）的因素，如地震和爆破震動等。總之，其作用既有力學作用，還有物理化學作用，還有作用的時間過程，進行綜合動態分析是必要的。

第五節 滑坡防治的研究內容

一、滑坡基本性質研究

二、滑坡防治技術研究

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滑坡機理

第一節 滑坡的平面應力場

圖2-1 滑坡平面應力場

斷面應立場

圖2-2三段式滑動模式及其應力場
1.牽引段；2.主滑段；3.抗滑段

第二節 滑坡的發育過程和階段

一、土體的蠕變特性

圖2-3

二 、 滑坡的發育階段

• 局部失穩的蠕動擠壓階段（K>1）

• 整體失穩的勻速滑動階段（K=1）

• 急劇滑動至破壞階段（K<1）

• 滑后固結壓密階段（K>1）

圖2-4 滑坡發育過程示意圖

第三節 滑帶土的變形破壞規律

一、影響土體抗剪強度的因素

1. 應力狀態和應力路徑
2. 應變
3. 孔隙水壓力
4. 加荷速率和受力時間
5. 土體的不均勻性和不等向性

二、滑帶土的應力應變特性

圖2-5

結論：

• 粘性滑帶土的殘餘強度隨土中粘粒含量增大而減小；

• 殘餘強度與土的原始受力狀態及原始密度無關；故可用重塑土求其殘餘強度；

• 國內外測定殘餘強度的差別；

• 不同儀器和方法所測殘餘強度的差別；

• 粗顆粒含量對殘餘強度的影響。

第四節 滑坡的發生機理

一、基本理論

1.滑帶土孔隙水壓力變化；
2.斜坡應力狀態改變
3.漸進破壞
4.殘餘強度
5.震動液化

二、從地質條件上分析

1.類均質土的旋轉滑動
2.順層滑動
3.切層滑動
4.順層—切層滑動
5.軟岩擠出性滑動

三、從主要作用因素上分析

1.豪雨引起的滑動
2.震動引起的滑動
3.水庫水位升降引起的滑動
4.采空塌陷引起的滑動
5.灌溉引起的滑動
6.開挖坡腳引起的滑動
7.堆截引起的滑動

第五節 滑坡的運動特徵

一、滑動的類型

1. 緩慢蠕動型
2. 勻速滑動型
3. 間歇性滑動型
4. 高速滑動型

圖2-6 滑動類型示意圖

1-緩慢蠕動類型； 2-勻速滑動類型； 3-間歇性滑動； 4-高速滑動類型

二、高速滑坡的形成條件

1. 具有相當大的高差（>100m）
2. 具有相當大的體積（>100萬m3）
3. 具有較陡的滑面坡度（>200）
4. 具有較大的峰殘強度差（比值大於2）
5. 具有較高的滑坡剪出口
6. 滑坡前方有開闊地形

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滑坡的防治技術

第一節 滑坡的防治原則和規劃

一、滑坡的防治原則

（一）正確認識滑坡的原則
（二）預防為主的原則
（三）一次根治不留後患的原則
（四）全面規劃分期治理的原則
（五）綜合治理的原則
（六）治早治小的原則
（七）技術可行經濟合理的原則
（八）科學施工的原則
（九）動態設計、動態施工的原則
（十）加強防滑工程維修保養的原則

二、滑坡的防治規劃

（一）勘察階段
（二）設計階段
（三）施工階段
（四）運營階段

第二節 滑坡的預防

一、避開已存在的新老滑坡

二、防止古老滑坡復活

1.不在滑坡上方作填方載入，不在其抗滑段作挖方削弱支撐力
2.不在滑坡體上設易滲水建築物
3.嚴格管理生產生活用水不使其滲入滑體
4.設置必要的防滑措施
5.有條件時改水田為旱田

三、防止已變形滑坡大滑動造成災害

1.停止施工，加強監測，防止災害
2.加強地表排水，夯填地表裂縫
3.上部減重，前緣反壓和排地下水常是有效措施

四、防止易滑坡地段發生滑坡

1.高邊坡地質資料的勘察分析;

（1）地層岩性，坡體結構;
（2）易滑坡地層及其分佈位置和性狀;
（3）地下水分佈及出露位置。

2.可能發生的變形類型和規律分析；

3.合理的坡形、坡率、坡高及加固措施設計；

4.科學的施工方法和順序。

第三節 防治滑坡的工程措施

表3-1 美國的滑坡防治工程分類

圖3-1 日本滑坡學會的滑坡防治工程分類

表3-2 國際岩土學會滑坡治理措施簡表

表3-3 滑坡防治措施簡表

圖3-2 地面排水溝布置示意圖

圖3-7 洞—孔聯合排水示意圖

抗滑擋土牆與一般擋土牆的區別有以下幾點：

（1）不是承受一般土壓力，而是滑坡推力，後者比前者大得多。
（2）胸坡緩、重心低，胸坡1∶0.4~1 ∶1。
（3）基礎埋深大，基岩中0.5~1.0m，土層中1.5~2.0m或更大，必須置於滑面以下穩定地層。
（4）盡量利用牆背填土重量。
（5）牆后縱向盲溝要求高。
（6）牆體穩定性檢算中除抗滑、抗傾覆和截面強度檢算外，還應檢算從牆底滑動和從牆頂滑出的可能以決定牆的埋深和牆高。
（7）推力作用點位置一般不在三分之一牆高，而在二分之一或五分之二牆高處。
（8）施工必須分段跳槽開挖，從兩側向中部推進，避免因挖基造成滑坡滑動。

第四節 滑坡推力計算

滑坡推力計算是防滑工程設計所必須的工作內容，初涉滑坡防治工作的技術人員往往覺得難以把握。

滑坡推力計算主要涉及以下內容：

• 滑坡推力的計算範圍；

• 計算公式的選擇；

• 滑帶各段強度指標（c、φ）值的選取；

• 附加力的考慮與確定；

• 安全係數的確定；

• 計算推力的校核。

一、滑坡推力計算範圍的確定

1、首先從地質分析上劃分各滑動條塊，各條分別計算。
2、同一條滑坡是否分級及前後級之間的關係。一般只計算到貫通裂縫的一級，若前面穩定後面自然會穩定。
3、多層滑面應分層計算其滑坡推力。

二、計算公式的選擇

計算方法很多，應根據不同滑面情況選擇，一般多用分塊推力傳遞係數法。

第i塊的剩餘下滑力為：Ei = KWisinαi - Wi cosαitgφi – CiLi+Ei-1Φi
式中：K —安全係數，一般取K=1.10~1.25；
Wi —第i塊滑體的重量，KN；
αi —第i塊滑體滑面傾角，度；
Ci —第i塊滑體滑帶土的黏聚力，Kpa；
φi —第i塊滑體滑帶土的內摩擦角，度；
Li —第i塊滑體滑面的長度，m；
Ei-1 —第I-1塊滑體滑面傳給第i塊滑體的剩餘下滑力；
Φi —傳遞係數。
Φi = cos（αi –αi-1 ）– sin（αi –αi-1 ）tgφi

三、滑帶各段抗剪強度指標（ c、φ）值的選取

1、由於地質條件和土性的差別很大，不同滑坡c、φ值差別較大。取樣試驗因取樣代表性、試驗方法等問題導致數值分散，故至今國內外均是參考試驗值並結合經驗值，用反演算法求主滑段c、φ值。
2、試驗法。既要做原狀土的，更要做重塑滑帶的不同含水量下的（天然、塑限、軟塑狀態）峰值強度和殘餘強度。

3、經驗數據對比是指同類地質條件下同類型滑坡滑帶土指標的類比。牽引段和抗滑段岩性變化和c、φ值變化小，可據經驗選取。
4、反演算法，主要是反算主滑段c、φ值。

（1）首先判定滑坡當前的穩定度，如1.0、0.98、1.02等；
（2）一個平衡斷面方程求一個指標，兩個平衡斷面方程聯立求c、φ兩個值，也可用圖解法求。
（3）有條件恢復滑前極限平衡狀態時，用極限平衡斷面反求；若無法恢復原斷面時（如古老滑坡），只能以現有穩定斷面反求。

四、附加力的考慮

1、地震力的考慮（7度以上地震區考慮）；
2、靜、動水壓力的考慮；
3、滑體浸入水下浮力的考慮；
4、其它附加力的考慮。

五、安全係數的確定

1、對滑坡性質等了解的程度，清楚者取小、不清楚者取大；
2、保護對象的重要性，重要者取大值；
3、滑坡的危害性，危害大者取大值；
4、臨時工程取大值，永久工程取大植。

六、計算推力的校核

1、從當地已被破壞建築物的強度確定其下限值；
2、從當地滑坡剪出口和抗滑段滑體厚度界定滑坡推力下限值（如被動土壓力）；
3、從類似滑坡性質和規模比擬滑坡推力值。

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