书城自然科学滑波、泥石流防范与自救
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第6章 了解和预防水库滑坡水库(3)

7.坡面防护方法

水库滑体防护的常用方法主要是坡面防护方法。存水库水位常年波动区容易引起坡面的冲刷、淘刷、坍塌等,久而久之,会进一步引起水库滑坡。坡面防护水库滑坡的方法主要有两种,即植被护坡和结构护坡。

(1)植被护坡方法,包括三维土工网复合植被护坡、草坡护坡、土工织物护坡、植树护坡等。

(2)结构护坡,包括干砌块石护坡、混凝土预制块护坡、抹面与捶面、浆砌块石护坡等。

8.通过力学平衡改善滑坡体力学条件减少下滑力

力学平衡主要是通过改善滑坡体力学条件减少下滑力、增加抗滑力来防止滑坡体发生移动。改善力学条件是治理滑坡的主要方法,工程措施包括改变几何形状、支挡、锚固、阻滑件等。

(1)改变几何形状。改变几何形状包括滑坡体部分清除、全部清除、前填后挖等措施。通过分析主滑动面的滑动剖析,对于前缘平缓,滑坡体头重脚轻、滑床后缘陡峭、推移式滑坡,在前缘为负值的阻滑地段加载压脚,或者在滑坡后缘为正值的主滑地段减重卸载,这样可以达到滑坡体的力学平衡。对于比较小的滑坡体,可以选择比清理更划算的方法,也可以采取部分或者全部清除的方法。

(2)支挡。支挡方法是通过支挡体来抵抗滑坡体的滑动、平衡滑坡体的下滑力,来确保滑坡体的稳定安全。支挡方法很多,包括“L”形悬臂挡墙、抗滑桩、重力式挡墙、加筋土挡墙、格构框架挡墙、拉钉挡墙等。支挡结构能有效地改善滑坡体的力学平衡条件、较少破坏滑坡体植被,是目前用来稳定滑坡体的有效措施之一。

(3)锚固。锚固主要是通过安设在岩土层深处的受拉杆件而起作用,它的一端锚固在岩土层中,另一端与工程构筑物(或支挡)相连,必要时对其施加预应力,可以承受水压力、土压力等所产生的拉力,用以防止边坡变形,有效承担边坡下滑力,维护边坡的稳定。该方法在三峡库区高切坡中被广泛应用,近几年应用面积达500万平方米以上。

(4)阻滑件。阻滑件主要对阻止岩石层面间滑动起作用,它主要是针对治安滑带和滑面而设计的混凝土结构件,这样可以阻止滑体沿着滑面或者滑带滑动。在三峡库区链子崖等几项工程中采用,效果较好。

搬迁避让对预防水库滑坡灾害的影响

很多名胜古迹、道路、城镇、工矿企业、乡村等都是依山傍水而建,新建立的水库引起的滑坡很有可能影响他们的正常生活,因此需要采取必要的措施防止。其中避让是水库滑坡防治中重要的防治措施之一。通过收集资料、调查访问和现场勘察,查明危害对象、危害程度、风险性、滑坡大小等。

(1)针对一些次要的构筑物,采用工程措施直接处理难度大、对滑坡危害对象少,或经过综合经济比选后,拆迁保护对象比工程措施更为经济合理时,这时候就要采取避让措施处理。

(2)针对一般的居民、企业,采用防止或者搬迁的办法。

(3)针对县级、省道、国道道路等可考虑穿洞、绕道方式避让。例如,奉节县陈家沟滑坡群面积28.5万平方米,滑坡体体积1500万立方米,滑坡体高差380米,南北长340~620米,有一省道从前缘通过,经多方比选采用穿洞避让方法。还有就是在重庆市奉节县陈家沟滑坡治理中,采用穿洞避让方法处理后就获得较好效果。这样不仅改善了公路行车效果,增加行车安全,避免大规模开山修路造成的水土流失和旅游环境的破坏,还节省了上亿元的工程治理费用。

水库滑坡的危害

滑坡和泥石流一样属于大自然的灾害,它的自然灾害危险程度仅次于地震,但是它出现的频率大大超过了地震,成为人类社会和生活环境中遭遇最广泛、受灾害最深的自然灾害之一。

影响社会稳定

大面积边坡滑移不仅会造成重大的财产损失,还会增加居民心理负担、影响到人们的生命安全和正常的生产生活,特别是那些水库新迁移村镇和在江河湖海周围的村镇,水库如果滑坡的话就会威胁到上万人的性命,造成局部社会不稳定。

阻碍经济发展

水库滑坡山体一般在经济欠发达的边、穷、老、少地区,较大规模的山体滑坡,不仅使受灾地区的经济受到损失,而且还会阻碍当地的经济发展,2004年四川省达县特大暴雨造成的山体滑坡阻塞河流,导致大部分地区被淹,造成巨大的经济损失。

影响正常通航或正在通航船只的安全

在历史上,长江三峡地区多次发生山体滑坡造成断航,2003年湖北省秭归千家坪山体滑坡,数以万计的滑坡岩石滑进了河中,使很多来不及躲避的船被冲翻了。

水库淤积也是滑坡灾害的主要方面

当山体滑坡的时候,大量的堆积物堆在水库里面,山体表面的土层滑到江里面,这样就会阻塞江水,影响水库的正常使用。

引起地质灾害问题

水库的兴建可以促进旅游业的发展和生态环境的改善,例如长江三峡水库形成的小三峡风景区和新安江水电站形成的千岛湖风景区等。但是水库的兴建也引起了一些地质灾害的发生。比如说水库滑坡,若处理不当会对库区的生态环境与旅游业的发展带来较大的影响。

近年来,随着我国水电事业的蓬勃发展,大型水库越来越多,如黄河小浪底水电站水库、金沙江向家坝水电站水库、金沙江溪洛渡水电站水库、长江三峡水电站水库、乌江彭水水电站水库、乌江构皮滩水电站水库等。国家对水电站水库建设的环保和地质灾害也越来越重视,党中央、国务院高度重视三峡工程库区地质灾害(主要是滑坡治理),2002~2003年对三峡库区滑坡治理拨款(专项资金)40多亿元,2005~2006年对三峡库区滑坡治理拨款(专项资金)又达60多亿元,这样就很好地改善了因为三峡水库造成的地质灾害。

预测预警是防止水库滑坡的

重要措施

我们从岩石力学的角度看,水库防治就是人为在边坡岩(土)体通过某种结构给它一个外力,或者说人为地改善滑坡周围的环境,最终使它们达到一个力学的平衡状态。由于滑坡内部岩土力学作用的复杂性,从地质勘察到防治设计均不可能完全考虑滑坡内部的真实力学效应,即使大型、超大型滑坡处在相对稳定状态,防治措施也不能提高安全储备,所以我们应该采取安全预警措施。对于已处理的滑坡可检验设计施工,确保安全,通过积累丰富的资料,同时监测数据,反演分析滑坡的内部力学作用作为其他滑坡设计和施工资料;对没有处理的滑坡,或者是很难处理的滑坡,进行地质资料和发展动态的研究,然后圈定那些是滑坡的不稳定区域,确定不稳定滑坡的滑动模式、滑移方向和速度,掌握滑坡的变化规律,这样可以在预防滑坡的时候提供重要的依据。

滑坡的预防和救助滑坡的监测

监测对象

监测对象主要是那些迹象明显的,对人们的性命或者财产有威胁的单个滑坡或滑坡群体。

监测目的

监测目的为通过系统监测,进一步掌握滑坡的变化特征和变形趋势,然后对滑坡进行稳定性的分析,为以后的滑坡预警提供可靠的依据。

监测内容

监测内容包括位移、地表水、地下水、降水量、裂缝和宏观变形迹象等。

监测手段

监测手段采用专业设备监测与常规监测方法相结合,以常规监测手段为主。

滑坡发生的前兆

山坡上有裂缝出现

滑坡裂缝是随着形成滑坡的变化而变化的,是滑坡形成过程中一种非常重要的伴生现象,随着滑坡的不断发展,裂缝也会由短变长、由少变多、由断断续续到相互连贯。

对于岩质滑坡,滑坡裂缝的组合形态和方向,通常受节理面和岩层面的影响而被复杂化,规律性非常差。

在滑坡体中部、前部出现横向及纵向放射状裂缝,它反映了滑坡体向前推挤并受到阻碍,已进入临滑状态。土质滑坡后缘裂缝张开比较明显,顺着山坡的水平延伸方向分布,裂缝带或者说是裂缝的平面形态已经向山坡发生弧形凸出的特征,滑坡两侧的裂缝向山坡倾斜的方向延伸,大多数情况下比较平直,并且出现了水平错动的现象,如果有裂缝壁露出地表,上面通常可以见到水平错动留下的滑坡擦痕。

如果地面出现裂缝,那么就说明山坡已经处于不稳定的状态。水平扭动裂缝和弧形张开裂缝圈闭的范围,就是可能发生滑坡的范围。

山坡坡脚松脱或鼓胀

在少数的情况下,由于人为的破坏或者河流的冲刷,在山坡的下面会形成新地临空面,使滑坡迹象首先在山坡坡脚处显现出来。常见现象有以下两种:

(1)如果滑坡前部存在阻挡滑动的阻滑带,受后部滑坡推挤,滑坡的前端就会有一个丘状物体在地面上鼓起来,它的顶部还会有放射状或者张开的扇形裂横出现。如果山坡坡脚发生丘状隆起,推移式滑坡可能正在形成。

(2)斜坡前缘岩层或土体发生松脱垮塌,通常情况下,坍塌的土体比较湿润,坍塌的边界会不断地向坡上扩大。如果山坡坡脚先发生松脱垮塌,并且松脱垮塌范围不断向坡上发展,这时候牵引式滑坡很有可能正在形成。

山坡的中上部发生沉陷现象

当地下存在采空区、巷道、溶洞或者较厚的近期人工填土时,有时会由于填土自然压密或洞顶失稳导致地面沉陷。在这种情况下,地面陷落必然与地下采空区、巷道、溶洞和填土范围有明显的对应关系。经过调查研究如果山坡上出现的局部沉陷与地下采空区、巷道、溶洞和填土范围没有对应关系时,这种沉陷很可能就是即将发生滑坡的前兆。

一般情况下,分辨滑坡前兆,可以根据地面沉陷的形状判断。如果陷坑平面形态是椭圆形、圆形、条带形或其他形态,通常是因为自然或地下采空区、巷道、溶洞引发的地面塌陷;陷落带平面形态呈新月状,多数情况下,是由于滑坡引起的地面沉陷。

斜坡上建筑物变形

如果斜坡的变形程度不是很大的时候,在耕地和土质面上不容易被发现,不过,水渠、道路、地坪、房屋等人工建筑对变形就十分敏感。

如果发现各种建筑物相继发生变形,并且变形建筑物在空间分布上具有一定的规律性时,接下来就是调查是不是受到了其他人的影响,如果排出了人为原因,那么就很有可能是滑坡发生的前兆。

井水、泉水的异常变化

滑坡发展过程中,由于土层、含水岩层被错动,地下水水质和水量动态也会发生相应的变化。在滑坡前缘坡脚处,堵塞多年的泉水有复活现象,或者出现泉水(井水)突然干枯,井水水位不稳定,忽高忽低或者干涸;蓄水池塘突然大量漏失;井、泉水位突变或混浊;流量突然变大、变小,甚至断流,原来干燥的地方突然出现泉水或渗水等现象时,有可能是滑坡来临前的征兆。

但要注意并不是所有的类似的情况都是滑坡来临前的征兆。地下工程施工时的排水活动,也会导致局部地区地下水位下降,与之对应的地下水、泉水或水位相继发生变化,这类变化就不属于滑坡前兆。

地下发出异常的声响

滑坡发展过程中会造成地下岩层剪断,巨大石块之间发生相互摩擦或推挤,可能会产生一些特殊的声响。如果地下传来了异常的响动,多多关注一下身边的动物,如狗、猪、猫等有没有异常的情况,因为动物对于声音的敏感度比人高多了,它们往往能先于人类感知危险的逼近。

滑坡地区的植被有何变化

坡体上面的植被变化也是判断滑坡的重要依据。不同的滑坡,植被上面的变化也是不一样的。

当斜坡发生过一次或数次剧烈滑动时,斜坡上的树木会出现东倒西歪的现象。

如果是滑坡长时间慢慢地发生滑动的时候,坡上面的树木就会朝着坡上,或者是坡下的一侧弯曲。这时候,一般树木都是成批地朝一个方向倾斜,要对滑坡先兆加以正确辨别,不要把一棵树的倾斜当成是滑坡。

各种前兆的相互印证