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斜坡基础知识及野外调查

时间:2022-02-01 百科知识 版权反馈
【摘要】:对于近地表浅部的斜坡,重分布应力主要由初始重力演化而来,重分布应力的大小及方向的变化程度主要取决于初始应力大小、斜坡地质结构、斜坡高度及坡度大小等。2.斜坡破坏及形式坡体稳定条件不断恶化,斜坡变形连续发展,最终坡体岩土体脱离母体向临空面整体运动称之为斜坡破坏。
斜坡基础知识及野外调查_秭归产学研基地野

斜坡是指地表一切具有侧向临空面的地质坡体,是一类广泛的地貌类型。斜坡有自然形成和人工开挖形成的,前者称为天然斜坡,后者称为人工边坡。发育于水体岸边的斜坡称为岸坡,存在于不同工程部位的边坡可以结合工程类型称为如矿山边坡、基坑边坡、路堑边坡等。

斜坡是具有一定高度、坡度要素的几何地质体,其基本的几何要素包括:坡面、坡肩、坡顶、坡脚、坡高、坡角及坡体。斜坡坡面有直线型、内凹型、外凸型及复合型等多种几何形态。

工程建设(尤其山区)中,常与斜坡打交道,可能因为斜坡失稳而带来重大影响,进行斜坡稳定性研究具有重要意义。

(一)斜坡的类型

斜坡可以按不同属性分为不同类型,经常用到如下几种分类。

按斜坡的高度,把岩质坡总高度大于30m、土质坡总高度为大于20m的斜坡称为高坡,小于此高度者称为一般斜坡。

按坡角大小,把坡角≥30°的称陡坡,坡角15°~30°的称为中坡,坡角<15°的称为缓坡。

按构成坡体物质的种类分为:土质斜坡、岩质斜坡、岩土结合斜坡。

按斜坡的结构特征分为:类均质土坡、层状结构坡、块状结构坡、碎裂岩体结构坡、散体结构坡。

(二)斜坡应力分布

地面水平状态的地质体,经风化剥蚀侵蚀或人工开挖形成斜坡几何体后,一般大约在坡面向山体内部3~6倍坡高范围内,坡体原始应力状态发生明显改变,应力大小及方向重新调整,形成新的重分布应力状态,结果如图2-43。

图2-43 斜坡重分布应力分布形式

斜坡重分布应力的特点主要包括以下两方面。

(1)斜坡体一定范围主应力迹线发生明显偏转:愈接近临空面,最大主应力σ1愈接近或平行于临空面,σ3与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态。

(2)在坡脚及坡肩附近形成应力集中区。

①坡脚附近最大主应力显著增高。这一带是坡体中应力差或最大剪应力最高的部位,形成最大剪应力增高带,往往产生与坡面或坡底面平行的压裂面。

②在坡顶面和上坡面的某些部位,坡面的径向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力,形成张力带,易形成与坡面倾向近一致的拉裂面。

③与主应力迹线偏转相联系,坡体内最大剪应力迹线由原始的直线变成似圆弧线,弧的凹方朝着临空方向。

④坡面处由于侧向压力趋于零,实际上处于两向受力状态,而向坡内转为三向受力状态。

对于近地表浅部的斜坡,重分布应力主要由初始重力演化而来,重分布应力的大小及方向的变化程度主要取决于初始应力大小、斜坡地质结构、斜坡高度及坡度大小等。

(三)斜坡变形破坏的基本形式

1.斜坡变形及形式

斜坡变形破坏是斜坡向稳定演化的一个过程和形式。

斜坡受到侵蚀、开挖等卸荷作用产生应力释放效应,引起斜坡表层岩土体的弹塑性回弹、局部拉裂松动和蠕变,即斜坡产生变形。变形也可理解为斜坡的局部的破坏,此阶段斜坡仍保持整体性。变形经过一个时段后可能终止,也可能逐步发展,破坏面扩大贯通,最终导致斜坡整体脱离母体而破坏。

斜坡变形形式主要包括以下4方面。

1)卸荷回弹

对于短时间内开挖岩土形成边坡,伴之产生卸荷、初始应力释放、侧应力减弱,开挖面处会产生回弹变形。其变形肉眼很难觉察,变形量小则几毫米,多则几厘米。

2)拉裂松动

斜坡形成过程中,高陡坡的上坡面和坡顶形成的张力带及拉应力集中,往往使岩体沿原有薄弱面拉裂,形成上宽下窄的拉张裂缝,发育密集时导致局部岩体松动,如图2-44(a)。

图2-44 斜坡变形示意图(引自张卓元等,1994)

(a)拉裂松动;(b)坡体蠕动;(c)软基底蠕滑;(d)软弱夹层面蠕滑;(e)弯曲倾倒变形

3)蠕动变形

蠕动变形指的是斜坡岩土体在自重应力为主的长期作用下,向临空面方向某一时段缓慢而持续的变形。

(1)整体蠕滑。斜坡松散软弱岩土体在重力的长期作用下,向临空面方向缓慢剪切变形,构成一个剪变带,其位移由坡面向坡内逐渐降低直至消失,如图2-44(b)。

(2)弱层蠕滑。斜坡下部或坡体内部,因存在软弱基底或夹层,主要在剪应力作用下,坡体沿滑移软弱面向临空方向缓慢剪切变形。按其形成机制分为两种:①弱基座蠕滑[图2-44 (c)];②受软弱夹层面控制蠕滑[图2-44(d)]。

(4)弯折倾倒变形。由陡坡及直立板状岩体组成的斜坡,当岩层走向与坡面走向大致相同时,在自重应力长期作用下,由前缘开始向临空面方向弯曲、折裂,并逐渐向坡内发展的变形[图2-44(e)]。

2.斜坡破坏及形式

坡体稳定条件不断恶化,斜坡变形连续发展,最终坡体岩土体脱离母体向临空面整体运动称之为斜坡破坏。因其坡体条件不同,产生的破坏形式也不同,通常可以把破坏划分为落石、表层流动、崩塌、滑坡几种形式。

1)落石

落石是单个块石或团块,由斜坡上部沿坡面向下滚落的破坏现象。

2)表层流动

表层流动是坡面浅表层松散土石体饱水条件下,形成似泥流形式的滑动破坏现象。

3)崩塌

陡坡上的岩土体产生以下落运动为主(崩落、错落、坠落)的破坏现象。

崩塌类型及破坏形式可分为如下几种。

(1)拉裂倾倒式崩塌。峡谷、岸坡、悬崖等地段陡立层状、高倾角裂隙发育的岩体或黄土,形成几乎分离的柱状、板状土石块体,在自重或外力矩作用下,沿下部支点发生向临空面翻转或倾倒破坏。翻倾初期或翻倾过程中伴随着岩体拉裂作用。

(2)滑移式崩塌。陡坡地段存在倾向临空面的结构面、软弱夹层面或土石接触界面等岩土结构条件,受剪切力作用,块体开始以滑移方式产生运动,然后产生崩落或坠落式破坏。有时滑移面并非单一面,而由多结构面构成,可能产生断续式滑移崩落破坏形式。

(3)坐落式(或坠落式)崩塌。陡坡或上部突出的悬崖地段,发育上硬下软结构地层,或厚层黄土、黏土、碎石土层,发育陡倾角节理裂隙。当下部软土层开挖、侵蚀掏空,或者受上部重力作用下部软层变形并向临空面鼓胀挤出,导致上覆地层产生下沉式变形,伴之拉裂,块体最终坐落式崩塌或坠落破坏。

几种典型破坏形式如图2-45所示。

4)滑坡

斜坡岩土体依附于内在的贯通结构面,在外力作用下,失去原来的平衡状态,产生以水平运动为主的滑动现象。

(1)滑坡的基本要素。滑坡破坏因其整体性和协调性、受滑面及边界条件严格制约、各部位受力变形的差异等特点,在很多情况下,显示诸多变形破坏特有形式,一般把其称为滑坡的要素,如图2-46所示。

滑动面(带):滑坡体与滑坡床之间的分界面。按其形态可分为圆弧状、平面状和阶梯状等。

滑坡床:滑坡面之下未滑动的岩土体。

图2-45 斜坡崩塌破坏的形式(引自张卓元等,1994)

(a)拉裂倾倒式崩塌;(b)滑移式崩塌;(c)坐落式(或坠落式)崩塌

图2-46 滑坡形态要素示意图

①后缘环状拉裂隙;②滑坡后壁;③横向裂缝及滑坡台阶;④滑坡舌及隆张裂隙;⑤滑坡侧壁及羽状裂隙;⑥滑坡体;⑦滑坡床;⑧滑坡面(带)

滑坡体:脱离母体产生滑动的部分。

滑坡周界:滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界线。

滑坡壁:滑坡体后缘由于滑动作用所形成的母岩陡壁,其坡角多为35°~80°,平面上多呈圈椅状。滑坡壁上常见铅直方向的擦痕。

滑坡台阶:滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的错台。

滑坡舌:前部伸出如舌状的滑体部位。常伸入沟谷、河床。最前端滑坡面出露地表的部位,称滑坡剪出口。

滑坡洼地(湖):滑坡体与滑坡壁之间拉开形成的凹槽,当周边土体形成反坡地形时便成为封闭状洼地,有水时称为滑坡湖。

主滑线:滑体运动速度最快的纵向线。

滑坡裂隙:滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不同,则产生不同力学性质的裂隙,包括如下几种类型。

拉张裂隙:位于滑体后部、滑床后壁,弧形分布,与滑动方向垂直。

剪切裂隙:羽状分布于滑坡体中前部的两侧,因滑坡体与滑坡床之间的相对位移的力偶作用形成,与滑动方向斜交。

鼓张裂隙:分布滑体前缘,由于滑体后部的推挤鼓起而形成,与滑动方向垂直。

扇形裂隙:位于滑体舌部,因前部岩土体向两侧扩散产生,放射状,呈扇形分布。

(2)滑坡类型。滑坡分类繁多,常用分类如下。

①按岩土体类型分类。

土体滑坡:其中包括黏性土滑坡、黄土滑坡、堆填土滑坡和堆积土滑坡。

岩石滑坡:其中包括破碎岩石滑坡和完整岩石滑坡。

②按滑坡的动力学特征分类。

推动式滑坡、牵引式滑坡、混合式滑坡、平移式滑坡。

③按滑动面与层面的关系分类。

无层滑坡:在均质、无层理的岩土体内部沿最大剪带滑动。

顺层滑坡:坡体沿原生、次生的软弱夹层、上部松散堆积物与下部基岩接触带等弱面滑动。

切层滑坡:多发生在岩层近于水平的平迭坡,构造面控制,滑动面切穿层面。

④按滑动面深度分类。

浅层滑坡( <6m);中层滑坡(6~20m);厚层滑坡(20~50m);巨厚层滑坡( >50m)。

⑤按滑坡发生时代划分。

今滑坡(全新世末至今);新滑坡(Qh3);老滑坡(Qh2-1);古滑坡(Qp);始滑坡(第三系)。

(四)影响斜坡稳定性的因素

影响斜坡稳定性的因素十分复杂,斜坡内部岩土软弱性、坡体结构及不利的地形往往是斜坡潜在不稳定性的主要内因,可能通过振动、降水、开挖卸荷、加载等外在因素的诱发作用,导致斜坡失稳破坏。

1.岩土类型及性质的影响

岩土类型和性质表现在岩土强度、自稳能力;结构性,如层理、软弱夹层、原生节理、片理等发育情况;不良性质,如土的膨胀性、湿陷性、对水的作用的敏感性等。

岩土自身的强度大小是决定其自稳性能的重要原因,例如同样坡形条件下,由强度大的岩土或由软弱岩土组成的斜坡,稳定性极不相同。只从岩土强度看,坚硬完整岩石能在很高陡的斜坡状态下维持长期稳定,而软弱岩土坡只能维持低矮状态。

不同岩土结构的差异性影响斜坡稳定性,例如具有层状结构的岩层,其层理,尤其是软弱夹层的存在是不利的条件;风化差异性的不同,如在火成岩地区,斜坡上方往往存在巨厚层强风化岩土,对斜坡稳定性是不利条件;对于土质斜坡,土的空隙性、结构松散,遇水软化性、湿陷性、膨胀性等都是不利于斜坡稳定的重要因素。

事实上,斜坡崩塌滑动破坏常见于结构松软的土石坡,以粉粒为主的新近黄土坡,软弱结构面理发育的岩体坡等。

2.地质结构的影响

斜坡地质结构指的是斜坡岩土中发育的各种类型结构面及相互组合关系。对于土体坡而言,除裂隙黏土、裂隙黄土、土层与基岩不整合接触面以外,土层几乎不发育其他结构面,所以土坡结构控制作用不明显。而基岩斜坡,因发育构造裂隙面、风化裂隙面、原生结构面、变质片理面等,对其稳定性影响极大,可以说坚硬岩体的结构面基本控制了斜坡的稳定性。

结构面对斜坡稳定性的影响程度取决于4个方面。

(1)结构面的软弱性。如结构面由强度低的泥化层、夹泥碳质页岩层等,都是极不利的软弱结构面。

(2)结构的展布范围。结构面延展性、贯穿性愈好,则危害性愈大。沉积岩的软弱层面、不整合面、断层面、长大裂隙面是最容易构成斜坡失稳的控制性滑面或界面,它的存在容易与其他结构面相互组合,形成斜坡失稳滑移面及边界条件。

(3)结构面的密集程度。裂隙密集使得岩体破碎、坡体完整性破坏,易形成可动结构体。例如,密集结构面的岩坡常常发育锥形体、楔形体、梭形体、槽形体等结构块体,从而产生块体崩滑破坏。

(4)结构与临空面间的关系。没有临空面,块体是不能自由滑落的,只有当潜滑体有向临空面滑动的趋势时,才有滑动的可能。对于基岩坡而言,决定其趋势的是结构组合后总体有向临空面倾向一致的控滑面,因而层状结构坡的顺坡结构、楔体主控滑面或交线倾向坡面情况是最不利的结构组合。

3.地形地貌的影响

坡高及坡度是决定坡体稳定的地形要素中最主要的因素,斜坡坡度越大、坡高越高,斜坡稳定性越差。

4.振动的影响

振动由地震、爆破、机械运动等引起,其中地震的强烈振动对斜坡稳定产生的影响最大。地震振动可以短时内迅速增大静水压力,使得斜坡固锁段发生松动、整体强度减弱,对于饱水砂土斜坡还有振动液化问题。地震振动作用强弱取决于地震强度、振动方向和持续时间。比如震中区振动强度大,并以垂直振动为主,远离震中区,振动方向渐渐趋于水平,振动强度迅速减弱。潜在滑移体质量越大,受振动作用力也越大。随着地震震级的增大,振动强度大幅提高,例如,当地震震级达到8度以上,震中区斜坡受到的振动作用是巨大的。

通常考虑地震加速度及滑体质量,按惯性力方式计算滑体受到的振动力,并视其振动方向为水平,在斜坡稳定性计算中计入此振动力。

5.水的作用

降水转化为地下水后,在斜坡空隙内存留及渗透,对斜坡岩土体特别是潜在滑移软弱面产生泥化软化作用、静水压力及动水压力作用。坡前地表水体对斜坡的冲刷破坏作用及浸泡软化作用等有时也是斜坡失稳十分重要的诱发条件。可以说,绝大部分斜坡失稳都是水诱发的。

(1)侧向水压力。当斜坡体内存在竖向透水裂隙,比如处在蠕动挤压阶段坡体后缘先出现拉张裂缝,暴雨期裂缝充水会产生巨大静水压力。静水压力在斜坡破坏过程中的作用很大,一方面它可使尚未完全与中部滑面贯通的张裂缝迅速向下延伸扩大而贯通,另一方面使牵引段滑体增加一个巨大的附加力,如10m高的水头,将增加500k N/m的附加力,20m高的水头将增加2000k N/m的附加力,使接近极限平衡的坡体迅速产生滑动,许多滑坡发生在雨期这是主因。只有准确判定斜坡充水裂缝的发育情况及部位,才能有效评价水压力作用。

(2)浮托力。当斜坡失稳块体的控滑面为隔水层及滑体孔隙充分饱水时(图2-47),应计算地下水对滑体产生的浮力作用,它减小了滑体正应力和摩阻力。常用的计算方法是对地下水位以下的滑体部分取其饱和重度,水上部分仍取天然重度,或者是以水头高h代替滑带土的孔隙水压力,在正压力中减去孔隙水压力,两者应该是一致的。在有些堆积层滑坡和破碎岩石滑坡中,常常因地下水分布不均匀,或呈鸡窝状,或呈脉状,而找不到统一的地下水位,因而难以把握地下水存在的真实形式。

对于裂隙发育的岩体斜坡,可以简化为潜滑体的后缘裂隙及滑面以下均充水,按如图2-48所示计算侧向水压力及滑面上块体承受的浮托力。

图2-47 孔隙介质滑坡浮托力

图2-48 裂隙充水滑坡浮托力

(3)动水压力。当地下水在坡体内向排泄点流动时,会对坡体岩土产生动水压力,一般由于地下水流速缓慢,动水压力较小,往往不予考虑。但在某些情况下,如水库水位上升时地下水位被抬高,库水位骤降时,水力坡度突然增大,陡增的动水压力常常造成库岸滑坡,此情况应充分考虑动水压力作用。

(4)软化效应。斜坡岩土被水浸泡一定时间后,使土石坡体及夹层潜滑面产生软化,抗剪强度大幅降低,对坡体稳定极为不利。

(5)水库(河流)水对斜坡产生浸泡软化、表水压力、冲刷、掏空作用。

(五)斜坡的野外调查

斜坡调查应包含如下内容。

1.斜坡的形态特征及稳定状况

除总体了解调查区所处的地质背景外,重点放在微地貌调查上,包括分水岭、山脊、斜坡、陡崖、沟谷、台地、塌落溶蚀、侵蚀等地貌特征。调查描述各地貌类型的形态要素、几何尺寸、组合关系、形成原因、物质组成、形成时代、演化历史及特征等。重点调查对斜坡形成有重要影响作用的地貌要素,如自然坡的坡形、坡率、坡高、展布情况,其形成与岩性、崩滑地质现象有何联系。从形态上定性地区分各坡段的稳定状况,在坡形的平直、圆顺、陡崖、台坎、坡脚堆积物形迹方面加以仔细考察。

2.组成坡体地层岩性

查明地层岩性组成情况,弄清其地层层序、地质年代、成因类型、岩性岩相特征、接触关系、岩土性质、结构特征、分布情况。这些应按照一般调查要求对其有关的内容加以详细的规范性描述。岩性与地形的陡缓、接触过渡关系、分布的自然规律都紧密相关,考察其局部的变化情况,是否因其坡体变形破坏而出现异常现象。

3.坡体地质构造

弄清区内的构造轮廓,各种构造形迹及形成、运动性质、展布规律及特征,注重调查地质构造与斜坡的关系。对于控制斜坡变形破坏发生的重要构造现象应深入细致调查,统计分析。构造形迹不外乎褶皱、断层、裂隙及形迹,其调查内容按一般的地质构造调查要求进行,包括其构造类型、构造形迹的产状、形态、性质、规模、构造物质组成、性质等。对于具体斜坡而言往往关键性的结构层面、节理裂隙的发育情况与其斜坡整体及细部形态直接相关,应该对这类结构面的成因类型、形态特征、产状、规模、宽度、高度、张开度、充填情况、组合关系、对斜坡的控制作用加以深入调查、细致分析。

4.新构造运动及构造活动性

在收集区域资料基础上,结合调查区新构造活动形迹与对斜坡形成关系进行分析。调查内容包括:新构造运动存在的地貌单元及特征,如夷平面、台地、阶地等层状地貌特征及标高等;第四系沉积物是否受新构造运动影响,考查在堆积物中留下的构造形迹;调查历史地震情况以及地震产生的震害作用。

5.斜坡区地下水调查

应具体调查地下水在斜坡中的赋存状态,地下水排出点位置,水量大小,水质情况,地下水流动情况及流速,地下水位高程及动态,地下水补给斜坡区的形式,地下水对斜坡稳定作用及影响方式。

6.坡体结构类型调查分析

坡体结构指坡体内岩、土体及结构面的分布和排列顺序、位置、产状及其与临空面之间的关系,它是边坡稳定或失稳变形的地质基础。在上述地质调查的基础上,应分析坡体结构类型,从而分析坡体开挖后可能出现的变形类型和发生的部位。

坡体结构划分为以下类型。

(1)类均质体结构。如黏性土、黄土、堆积土(崩积、坡积、洪积和冰积)和残积土层结构,无明显软弱夹层,其可能的变形类型为坍塌及沿弧形滑面的滑坡。当地下水发育,含水量过高时,会发生溜坍。属于土质边坡稳定问题。

(2)近水平层状结构。指土层、半成岩地层和岩层产状近水平(倾角小于10°),一般较稳定。但有上覆层沿下伏基岩面的顺层滑动,如膨胀土滑坡;也有同种土层中的滑坡;当上覆厚层硬岩层,下伏软岩时,既会发生硬岩的崩塌,又会形成错落性(软岩挤出型)滑坡;此外还有切层滑坡。

(3)顺倾层状结构。土层或岩层层面倾向临空面(开挖面),倾角大于10°,最易形成顺层面和接触面的顺层滑坡。当有软弱岩层或夹层时,倾角10°~30°最易滑动;当有多个软夹层时,会形成多层滑坡,并具牵引扩大特点。当无软夹层时,倾角大于30°也不一定滑动,它取决于层面倾角与层间综合内摩擦角的对比,只有前者大于后者而且处在临空状态时才会滑动。这类边坡变形、失稳最多,应特别重视。

(4)反倾层状结构。岩层面倾向山体内,一般稳定性较好,大滑动失稳者少,但可以受节理面控制产生崩塌。当岩体受构造破碎或下伏软岩时会形成切层滑坡。软质岩层倾角较陡( >70°)时,易发生倾倒变形。

(5)斜交层状结构。指层面倾山内或倾临空面,但其走向与边坡走向斜交,夹角小于35°,可能受层面和节理面两者控制发生滑坡和崩塌。当夹角大于35°时,很少发生滑坡变形。

(6)碎裂状结构。指断层破碎带或多条断层交汇处,岩体十分破碎,又存在倾向临空面的次级小断层,既可坍塌变形,又可沿小构造的滑坡变形,也可发生沿弧形面的滑动。

(7)块状结构。指厚层块状岩体,岩块强度高,如花岗岩、玄武岩等,一般边坡稳定受风化程度和构造面控制。当有倾向临空面的构造面及其组合,且有地下水作用时,易发生崩塌和滑坡。

(六)斜坡变形破坏体的专门调查

对具体斜坡崩滑破坏地质体,除上述一般性斜坡调查工作外,还应进行专门的调查工作。应根据其崩、滑体的变形破坏情况实施相应的调查内容。

1.崩塌体变形破坏特征调查

崩塌变形破坏往往在特定环境条件下,受某些主要地质结构条件控制,在初步分析后,应判明控制崩塌的主要地质因素,有针对性地进行重点、详细的调查测量分析工作。如崩塌临空面结构条件,软弱结构层面等控制条件,岩溶发育的控制作用,底部采空、浸蚀诱发作用等。

调查崩塌体的边界条件。依据其地质、地貌等发育特征,结合变形破坏的影响范围及变形观测资料,可以大致确定崩塌体的临空面、侧边界和底边界等。

崩塌变形形迹及形式的调查。查明变形裂缝的产状、宽度、长度、展布及形态,发育深度、尖灭层位,裂缝的形态、溶蚀、充填情况等,裂缝的力学性质,裂缝错动方向、位移量等,裂缝发育与相关地质地貌、变形作用的关系,裂缝系统分布及相互关系、相关规律性。

有的崩塌体产生了先期崩塌并在坡脚处形成堆积物,对此应调查堆积物的形态、范围、方量、地形、坡度、物质结构、块度大小,崩积物运动距离及运动路径,以及历史上产生崩塌堆积的次数、发生时间、诱发的次生灾害情况。

未来崩塌成灾条件下,可能进一步产生破坏作用的因素、破坏范围、破坏形式、堆积场地的形态、容量、崩塌物可能越过堆积区向下运移的可能性以及可能波及的范围和危险区。

崩塌发生一般是由某些作用因素诱发的,比如不合理开挖,降雨作用产生巨大水压力,地震、爆炸等振动作用,底部采空引起失重下沉,地表水体的冲刷掏蚀作用等,针对各种因素的作用方式、强度、时效性等进行具体调查分析。

2.滑坡的变形破坏体特征调查与滑坡识别

1)滑坡一般性调查

单体滑坡调查应从其形成地质环境条件、滑坡要素特征、滑坡物质组成、滑坡诱发因素诸方面着手进行。

(1)滑坡体形貌调查。

①滑坡区及其周围的地面坡度、相对高度、坡面形态。

②滑坡区及其周边沟谷的分布和形态特征,如“双沟同源”等。

③滑坡区河岸及谷坡受冲刷、淤积及河道变迁情况,如河岸突出、河流改道等。

④滑坡周界及形态,滑坡壁的走向、高度、陡度及擦痕指向和倾角。

⑤滑坡台阶的位置、个数、平台宽度、阶坎高度、反坡及洼地情况。

⑥滑坡前缘形态,临空面高度、坡度和形态,滑动面(带)的剪出口个数和位置。

⑦滑坡裂缝的分布位置、性质、形状、宽度、深度、错台、延伸长度、充填情况、发生的时间及变化情况。

⑧滑体上建筑物和树木变形情况,如房屋和挡墙开裂、倾斜,树木发生歪斜出现“马刀树”、“醉汉林”等。

⑨根据地形地貌、沟谷分布、裂缝情况等对滑坡进行分条、分级。

(2)滑坡区地层岩性和地质构造调查。

①土的成因类型、分布位置、颗粒组成、湿度、密实程度,软弱层及不同土层接触面情况。

②滑坡区及周边的岩层层序、岩性、岩体结构、软弱结构面、软弱夹层及层间错动、不整合面的特征和性质,岩石的风化破碎程度、含水情况等。

③褶皱、断层、节理、劈理等的分布、性质、产状、组合关系、发育程度,与滑坡周界及滑动面的关系。

(3)滑坡区水文地质调查。

①滑坡区沟系分布和发育特征、径流条件和降雨情况。

②井、泉、湿地、水塘的位置、类型、流量及其随季节的变化,必要时做流量、流速等测定。

③生产、生活及灌溉水的水源、水量及渗透情况。

④地下含水层位置、层数、流向、流量及补给和排泄条件,需经勘察查清,一般地表调查只作初步推断。

(4)滑坡区的调查访问。

①滑坡的发生、发展历史及主要触发因素。

②滑坡区的地貌演变,地表水和灌溉水等向滑体的渗透、补给、冲蚀,河流冲刷,以及修建道路、房屋、开矿、弃渣等人为活动情况与滑坡的关系。

③斜坡、房屋、道路、水渠、古墓等变形、位移,以及井、泉、水塘渗漏或突然变干、浑浊等情况。

④变形监测资料收集与分析。

⑤滑坡引起的灾害情况。

2)滑坡的主要特征与识别

(1)新生滑坡的特征与识别。新生的滑坡是近期发生的滑坡,其变形形迹比较明显,一个发育完全的滑坡只要仔细调查裂缝的性质、产状和分布位置,就不难确定其规模和范围。滑坡后缘与各分级后缘出现拉张裂缝且最早发生,两侧出现羽状裂缝和剪切裂缝,前缘出现放射状裂缝和鼓胀裂缝,以及建筑物(如挡土墙、侧沟等)出现倒八字裂缝,当滑坡即将整体滑动时会出现剪出口的剪裂缝和其附近垂直滑动方向的鼓丘。掌握了这些特征不仅可圈定滑坡的范围,确定其发育阶段,而且还可对复杂的大型滑坡区作出滑动条、块的划分。

(2)古老滑坡的特征与识别。

①河岸、沟岸或阶地后缘线的突出,特别是河流凹岸(冲刷岸)的突出。正常河岸是较平顺的,如岸坡滑动后前缘堆积于河岸、沟岸,压埋卵石层而形成“凹岸突出”的特殊地貌形态,若滑坡压掩或挤压现代河床,常见岸边大孤石堆积,它系河水冲走了滑坡体的细小颗粒而留下冲不走的大孤石。

②山坡上部出现较明显的圈椅状滑坡壁,低者数米至数十米,高者可达百米。陡壁下的滑坡平台或缓坡(有时呈现向山倾的反向坡)较两侧山坡低,又与河流阶地不对应;而山坡下部则较两侧山坡突出。整个山坡呈现台坎相间的台阶状,有时有洼地和湿地分布。

③若为岩层滑坡,在滑坡前缘和两侧沟谷中发现岩层与两侧稳定山体岩层不连续,产状发生较大变化,或变陡,或变缓,或发生倒转。

④“马刀树”现象。滑体上原来垂直生长的树木由于滑坡滑动而倾倒或歪斜之后又向上生长,呈现出“马刀状”。从树林的年轮变化可推断滑坡发生的年代。

⑤“双沟同源”现象。一般稳定的山坡上冲沟常顺直而平行分布,但滑坡滑动时与两侧稳定山体间发生剪切破坏,岩土体被破坏,易沿此带形成冲沟,该两侧冲沟向山坡上方沿原裂缝向滑坡后缘洼地集中,类似于双沟同源,这是古老滑坡的独具特征。

⑥滑坡区整体形貌与周边自然斜坡原貌形成显著差别,呈下凹、凸起、波折等非剥蚀侵蚀地貌形态特征。

⑦滑坡形成巨厚层堆积物,其成分应为其本地段的岩土,一般没有外来成分,岩土堆积结构明显区分于冲积、坡积、洪积等堆积物特征。

以上现象的综合分析和验证,容易识别古老滑坡的存在。

(3)潜在滑坡的特征和判断。古老滑坡具有较为明显的滑坡特征,不难识别。已经发生活动的滑坡,特别是发育完全的、动态明显的滑坡,由于变形形迹清楚,也容易识别。实际工作中感到困难的是如何判断人类工程活动改变斜坡状态后是否产生滑坡? 可以从以下几方面分析判断。

①从斜坡形态特征和已有变形上调查和判断。从统计意义上讲,自然斜坡坡度陡于45°的斜坡多发生崩塌而少滑坡,坡度为15°~45°的斜坡多发生滑坡而少崩塌。阶梯状的山坡陡坡部分常由硬岩构成容易崩塌,而缓坡部分常为软岩构成而发生滑坡。由黏性土形成的特别平缓的如10°左右的斜坡,人工开挖后也可发生滑坡。

②从坡体结构上调查和判断。斜坡变形破坏的类型很多,则滑坡与其他变形破坏类型的最主要区别是它沿一定软弱面(带)发生滑动。因此,是否存在“潜在滑动面”就成为判断是否会发生滑坡的关键,也即调查测绘的重点。

哪些软弱面易形成滑动面? 在土质斜坡中有:土层下伏的基岩顶面,不同成因土层的分界面,不同时代堆积的土层分界面,透水与隔水性能不同的土层界面,含水层的顶面和底面,类均质土层中最大剪应力面。在岩质斜坡中有:岩层层面(特别是泥质岩层的层面),不整合面、整合面,缓倾角的断层面,错动面(如层间错动带),片理面、大节理面,不同风化岩层的分界面,以上各种面的组合面。

调查中要注意了解这些面的产状、在坡体上的分布位置、破碎泥化及含水状态,以及它们与临空面或开挖面的关系,如倾向临空面则易滑坡,倾向山内则不易滑动。其走向与临空面走向夹角小于30°容易滑动,大于45°则不易滑动。从这些软弱结构面在坡体上的分布还可判断会出现整体滑动还是局部滑动。

③从岩土的强度上调查判断。并非所有倾向临空面或开挖面的软弱结构面都会发生滑坡,它取决于软弱面的倾角α大小与面上综合内摩擦角Φ值的对比。α大于Φ时易滑动,反之则不易滑动。有些硬质岩层如石灰岩和砂岩倾角陡达40°~50°也不滑动,但当其中夹有泥岩、泥灰岩、页岩等软质岩相对隔水时就很容易发生滑坡,因后者岩性软弱,受水作用后强度低。

④从地下水的分布和水量调查判断。地下水是斜坡失稳滑动的主要作用因素之一,斜坡是否滑动很大程度上取决于地下水的分布和作用,同样地层、同样坡体结构的斜坡,地下水发育者易滑动,否则不易滑动。

⑤从人类工程活动对斜坡的改变程度上调查和判断。结构不利的坡体潜伏着滑动的危险,但是否会滑动和滑动发生早晚(施工期或运营期)又与人工改变的程度有关。削弱斜坡支撑力大,在施工过程中就会发生滑坡,削弱小时引起斜坡松弛应力调整有较长过程,可能在工程完工后3~5年,甚至10年以上才发生滑坡。这要考虑坡体的蠕动变形特征去分析判断。

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