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第9章 有备无患——滑坡灾害的防治(2)

2.理论模型方法

在经验性预报研究的同时,许多学者致力于理论模型研究。降雨滑坡形成机理的本质在于雨水入渗斜坡后破坏了斜坡的应力平衡体系。

因而,从理论上揭示雨水人渗后斜坡应力的变化过程,以及雨水在斜坡中的渗透特性和渗透过程,是理论模型研究的关键。目前应用最广的有三类理论模型:(1)降雨—斜坡稳定性分析模型;(2)降雨入渗的水文地质模型;(3)斜坡稳定性与降雨入渗的耦合模型。

3.统计学与理论模型的耦合方法

由于统计分析的不严密性和理论模型的假设性,所以这两类方法单独使用都没有取得公认的突破性结果。目前的实际情形经常是,统计模型对历史拟合率高,而实际预报能力差;理论模型在各种条件简单时效果明显,条件复杂时,与现实相差较远。所以,将两种方法联合预报降雨滑坡,是最有前景的研究途径。美国在旧金山湾的成功经验证明这种途径是非常有效的。

4.统计方法和理论模型方法特点比较

统计方法的最大优点是仅需依赖于历史数据,无需考虑降雨在岩土体中的作用过程和滑坡自身的演变过程,因此简便容易操作。由于降雨在滑坡中的作用和滑坡演变过程极其复杂,所以,统计方法的明显缺点是缺乏科学性和严密性。目前统计分析中采用的降雨参数分为三类:(1)降雨强度、降雨持续时间;(2)瞬时降雨量和前期降雨量;(3)长期累计降雨量。分析中采用的滑坡数据也可分为三类:(1)直接的滑坡数据;(2)群发性降雨滑坡事件;(3)基于不同规则的分类滑坡数据。因此,当降雨参数的选取不适合研究区域的降雨特点时,研究结果必然与实际有较大出入。而直接使用滑坡数据,很可能导出错误的临界降雨指标,例如:若将数千立方米的浅层小型滑坡与数百万立方米的深层大型滑坡的诱发降水数据放在一起分析,很难得出符合实际的降雨—滑坡关系。理论模型的最大优点是科学地表达了降雨在滑坡中的作用,严密地表征了降雨—滑坡关系。然而,建立理论模型需要大量深入的基础研究。另一方面,由于自然界滑坡条件和降雨在滑坡中的作用机理极其复杂,所以理论模型通常建立在一定的假设前提下。

4.滑坡灾害预报存在的问题

(1)监测问题:采用多种手段对降水量进行高密度和精确的监测边坡位移、倾斜连续监测问题,土壤含水量连续监测问题等。

(2)较准确、精细的降水量监测预报问题。

(3)预报产品体系不完备,预报模型有待发展完善,强降水诱发山体滑坡的水作用机理(机械的、物理的、化学的)还不十分清楚,需要建立在机理研究基础上的滑坡预报模型,即统计方法和理论方法结合的滑坡预报模型。

(4)在所研究建立的滑坡预报模型、泥石流预报模型的理论基础上,开发出相应的预报业务系统,使研究成果能够转化为业务应用。

(5)综合应用多种技术,并建立在大量历史、实时、监测、预报、经济、社会的信息基础上滑坡灾害减灾辅助决策系统有待开发完善。

滑坡前兆的具体表现形式

1.山坡上有裂缝出现

滑坡裂缝是随着滑坡形成的变化而变化的,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。

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,裂缝带或裂缝的平面形态具有向山坡上部弧形凸出的特征;滑坡两侧的裂缝顺山坡倾斜方向延伸,大多数情况下比较平直,并有水平错动的表现,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。

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

出现地面裂缝,意味着山坡已经处于不稳定状态。水平扭动裂缝和弧形张开裂缝的范围,就是可能发生滑坡的范围。

2.山坡坡脚松脱或鼓胀

少数情况下,受河流冲刷或人为开挖坡脚的影响,山坡下部会形成新的凌空面,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:

滑坡前兆的具体表现形式。

如果滑坡前部存在阻挡滑动的阻滑带,受后部滑坡推挤,滑坡前缘的地面上会出现丘状鼓起,顶部常有放射状或张开的扇形裂缝分布。

如果山坡坡脚发生丘状隆起,存在推移式滑坡正在形成的可能。

斜坡前缘岩层或土体发生松脱垮塌,一般情况下,垮塌的土体比较湿润,垮塌的边界不断向坡上扩展。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,可能有牵引式滑坡正在形成。

3.山坡的中上部发生沉陷现象当地面有较厚的近期人工填土或地下存在采空区、巷道、溶洞时,有时会由于填土自然压密或洞顶失稳导致地面沉陷,这种情况下,地面陷落必然与填土范围或地下采空区、巷道、溶洞有明显的对应关系。

经过调查分析得出结果,如果山坡上出现的局部沉陷与填土范围或地下采空区、巷道、溶洞没有对应关系时,这种沉陷就很可能是即将发生滑坡的前兆。

自然或地下采空区、巷道、溶洞引发的地面塌陷,陷坑平面形态通常表现为椭圆形、圆形、条带形或其他形态;多数情况下,滑坡引起的地面沉陷,陷落带平面形态呈新月状,“月弦”位于下坡一侧。

4.斜坡上建筑物变形

斜坡变形程度不大时,在耕地和土质地面上不容易被发现;相比之下,地坪、房屋、水渠、道路等人工构筑物却对变形非常敏感。

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,接下来要调查是否受到其他自然或人为因素的影响,经过调查排除自然或人为因素的影响时,就有可能是发生滑坡的前兆。

5.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。如果发现井水水位不稳定,忽高忽低或者干涸;蓄水池塘突然大量漏失;泉水水质突然变得浑浊,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。

并不是所有的异常都是滑坡来临时的征兆,如地下工程施工时的排水活动,也会导致局部地下水位下降,相应的井水流量、泉水或水位变化,这类变化就不属于滑坡前兆。

6.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。当听到地下传出异常响声时,应该注意家畜、家禽是否有异常反应,动物对声音的感觉要比人类敏感得多,它们往往能先于人类感知危险的逼近。

7.滑坡地区的植被有何变化

斜坡植被的变化也是判断滑坡的重要依据。不同的滑坡运动,其植被的变化也不同。

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。

当斜坡缓慢地长时间发生滑动时,坡上的树木会朝坡上或坡下一侧弯曲或倾斜。

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,不要因为个别的一棵树木的倾斜现象而慌乱。

8.各种前兆的相互印证

不同环境下的滑坡,滑坡前兆出现的多少、延续时间的长短以及明显程度也各不相同。有些异常现象也可能是由于受到非滑坡因素的影响而引起的。因此在判定滑坡发生的可能性时,要尽量排除非滑坡因素的影响,做到多种异常现象相互印证,才能做出正确的判断,进而采取针对性的防范措施。

如果已经出现异常现象但无法判定是否会发生滑坡时,应该坚持“宁可信其有,不可信其无”的原则,积极采取避灾措施,然后再请专业人士来判断。

滑坡的治理

为了避免滑坡灾害,对滑坡进行防治时一般应对症下药,综合治理。常用的滑坡治理方法有以下几种。

1.排截水工程统计,国内外有90%的滑坡与水有关,可见水对滑坡的影响是非常大的。常用的截排水工程有外围截水沟、内部排水沟、排水盲沟、排水钻孔、排水廊道、灌浆阻水等。2.卸荷减载工程这是一种简便易行的方法。滑坡减重能减少滑体下滑力,增加滑坡体稳定性。可在滑坡体上部进行削坡处理以减轻坡体荷载,而在坡脚处堆置沙袋等进行堆载预压。

3.坡面防护工程主要目的是防止水对坡面和坡脚的冲刷,增加坡体的抗滑力。可采用砌石和喷射滑坡的治理混凝土、挡水墙和丁字坝等治理方法。

4.支挡工程是治理滑坡经常采用的有效措施之一。主要包括:抗滑挡墙、抗滑桩和锚固(锚杆和锚索)等治理方法。

5.抑制滑坡发展

当发现滑坡前兆后,应及时向政府有关部门或地质灾害防治负责人(如果有的话)报告,及时填埋地面裂缝,把地表水和地下水引出可能发生滑坡的区域。

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