宁夏南部地区地质灾害工程治理浅议

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王楠

宁夏回族自治区水文环境地质调查院,宁夏 银川750000

摘要

宁夏川,两头尖。它位于我国大地构造和地貌过渡带上,地形西南高东北低,处在“南北地震带”的北面,生态地质环境十分脆弱,尤其南部地区地质灾害频发,主要以滑坡和崩塌为主。通过对宁夏南部地质灾害成因分析,阐述了几种常见的地质灾害诱发原因、灾害特征、工程治理措施。


关键词

地质灾害;滑坡;治理;工程措施

正文


1滑坡

1.1滑坡成因分析

影响滑坡的因素可以分为内在因素和外在因素。内在因素主要包括滑坡区岩层的构造裂隙、岩土工程性质、地貌形态以及滑坡体植被覆盖程度等;外部因素主要有大气降雨以及人类工程活动等。

1)地层岩性

宁夏南部山区的滑坡主要以黄土滑坡为主。该地区上部第四系黄土层覆盖与古近系红层之上,形成“戴帽子黄土”,而黄土孔隙大,垂直节理发育,具水敏性,湿陷性较强;下部古近系“红层”,透水层差,形成相对隔水层,且其成岩度较低,遇水结合易软化、崩解,这种特殊的微观结构,为滑坡形成提供了物质及地层条件。

2)大气降水

宁夏南部山区属于温带半干旱气候区,多年平均降水量500-800mm,降雨集中,强烈而短促。特殊的降水条件使得浅部的土层形成饱水带,并使得地表水沿黄土垂直节理以及孔隙、裂隙等下渗至坡体下部隔水层,形成独特的顺向滑坡。当坡体内下滑力大于抗滑力时,坡体极易失稳,形成滑坡。

3)人类活动

宁夏南部山区多为山地,当地居民自古有削坡建房(依山建房)、推坡造地、沿坎挖窑、推坡修路等不规范的人类工程活动。这些人类活动不仅形成了新的临空面,改变了坡体应力状态,而且造成山体原有地表排泄路径、汇水面等发生改变,间接的造成局部地区水文地质条件改变。

1.2滑坡灾害特征

1)形态特征

大部分滑坡体原始斜坡为自然山体,滑面形态呈直线形,倾向与滑坡原始坡向一致,滑坡后缘有的有张拉裂缝,有的找不到痕迹,滑坡前缘的斜坡一般比较陡,有冲刷的痕迹,个别滑坡的坡脚有泉水出露。

2)变形特征

常见的滑坡主要为房屋依山修建改变了原始坡体形态、梯田修建改变了原始坡体的水路,由于建房切坡使斜坡前缘出现良好临空面,破坏了坡体原始应力场、岩体应力调整,前缘为应力集中部位,在雨水的浸泡下,上部岩土体自重增加,抗剪强度明显降低,而且雨水顺着强弱风化接触面顺流,造成摩擦力下降,导致易产生滑动。

1.3工程治理措施

工程治理措施布设的一般原则为①应具有较强的可操作性,消除地质灾害为主,治理施工过程中,以不会产生新的环境问题和引发地质灾害为原则,实现综合治理的可持续发展。②综合考虑治理区域的地形特点和生态环境状况特点,突出重点,有针对性地提出治理工程方案标本兼治,防护、修复、加固与生态美化相结合。③采用经济合理、技术可行的施工方案,厉行节约、合理控制,以最小的投入达到最大的治理效果,获得最优的环境效益、社会效益为原则。

黄土滑坡一般治理思路为削坡减载——排水防渗——拦挡抗滑——生物工程。削坡减载通过减少滑坡自重减小剪应力,增加坡脚阻力提高抗滑力的原理进行设计,可有效清除滑坡体不稳地部分,增加滑坡的稳定性。排水防渗通过设置地面排水沟,在滑坡后缘和前缘分多道设置水沟,排走地表径流水。地下排水采用设置水平引水管或走向排水廊道排水。拦挡抗滑一般采用抗滑桩、桩板墙、预应力锚索桩及微型桩等,其结构特点是充分利用岩土(嵌固段)的自身强度。生物工程利用植被涵水固土的原理来进行边坡加固及坡面防护。

2崩塌

2.1崩塌成因分析

陡坡上被直立裂缝分割的岩土体,因根部空虚,折断压碎或局部移滑,失去稳定,突然脱离母体向下倾倒、翻滚,堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象称为崩塌。

宁夏南部山区常见的崩塌主要分布在切坡建房、矿产开发、道路开挖、废弃窑洞等。从发生的原因来看,分为内在因素和外在因素。内在因素主要包括黄土边坡地质结构和特殊的黄土性质。黄土边坡一般较为陡立,无植被,上部有拉张垂直裂隙。黄土具有特殊的微观结构,内聚力较低,胶结程度差,结构疏松,抗剪强度低,遇水极易软化。外在因素主要受气象水文和人类工程活动影响。据统计,发生崩塌主要集中在6-10月份,这与当地的雨季完全一致,另外一方面,每年的冻融交替的季节也极易发生崩塌,这与黄土在冻融反复作用下,黄土易发生破裂有关。人类不合理的工程活动,比如修建公路切割外倾的软弱地层、露天采矿无放坡措施、坡脚开挖修建房屋等,由于这些人工不合理的开挖,导致坡面呈裸露状态,且人工削坡坡度呈陡崖状,同时坡顶处未做有效的排水措施,坡面缺乏支护,导致黄土在强降雨作用下坡度过大、水系切割边坡失稳而容易形成崩塌地质灾害现象。

2.2崩塌灾害特征

1)形态特征

崩塌在外观上具有很强的辨识性。一般坡体大于45°以上,且高差较大,坡面光滑或有少量的植被;坡脚有临空面,有人为或者自然侵蚀的痕迹,个别有崩塌物堆积;坡体内部裂隙发育且上部有拉张裂缝并伴随着贯通的可能性,随着雨水的侵入,会进一步降低整个坡体的稳定性。

2)空间特征

宁夏南部山区黄土崩塌主要发生在黄土梁峁区沟谷的谷坡坡脚处或谷坡上,尤其是在河谷二级以上阶地前沿黄土层中挖掘的窑洞。主要地貌为黄土丘陵区表层主要以为第四系上更新统马兰黄土,该黄土为褐黄色,结构疏松、空隙较大、垂直节理发育、具有黄土湿陷性,含细粒钙质结核。

2.3工程治理措施

宁夏南部山区崩塌工程治理措施主要遵循的原则是①被动防护和主动防护相结合,在整治过程中必须遵循标本兼治、分清主次综合治理。②充分结合现场场地条件,防治工程尽可能考虑利用当地劳动力和原材料资源,以便降低治理工程费用。③保障崩塌体处于长期稳定与安全的环境下,治理危岩与保护自然生态环境相结合的原则。

按照防治措施分为主动防护和被动防护。常见的主动防护包括锚固、支撑、填充、清除、灌浆、排水、主动防护网。锚固主要以锚杆、锚索、锚钉为主,固定坡面,形成共同的受力体;支撑属于“链式机理”的逆过程,具备支撑条件时优先考虑,主要形式为墙撑、柱撑、拱撑等,能有效的提供底部的压力;填充一般适用于废弃窑洞的回填,采用发泡混凝土或者其他材质将窑洞填满,恢复结构压力;灌浆加固可增强岩石完整性和岩体强度,灌浆孔应尽可能的穿越更多的裂隙面;排水主要布设在崩塌体外界且成闭环,通常采用地表明沟,为浆砌块石或混凝土结构。主动防护网是通过锚杆和支撑绳固定方式将钢绳网覆盖在有潜在崩塌落石灾害的坡面上,从而通过限制崩岩运动范围来实现防止崩塌落石危害的目的。常见的被动防护有被动防护网、拦石墙或者拦石沟。SNS被动防护网是一种能拦截和堆存崩岩,以具有足够高的强度和柔性钢绳为主体的金属柔性被动拦石网。拦石墙一般布设在崩塌可能滚落的位置,做到将灾害降低到最低的一种办法。无论是主动防护措施还是被动防护措施,都很难单一发挥作用,应尽可能的采取多种措施,协同治理。

3结语

宁夏南部山区是典型的黄土高原地貌,地形复杂多样,山地、丘陵、河谷纵横交错,重叠起伏。滑坡和崩塌是宁夏南部山区分布最广、危害最严重、最为常见的地质灾害。马兰黄土“地毯式”覆盖宁夏南部山区,独特的微观结构使其具有湿陷性及疏松、颗粒较均匀,以粉砂为主,呈块状,雨水极易软化,是宁夏南部山区地质灾害频发的主要地层原因。工程治理措施要因地制宜,不可拘泥于单一的措施,加强地质灾害监测预警,工程治理要与周边规划、城市建设、生态环境建设相结合。

参考文献:

[1]叶铃.海原大地震诱发黄土滑坡分布规律及运动特征研究[D].成都理工大学,2013.

[2]王俊杰,王闻贵,原瑞杰,李亚容.黄土地区崩塌、滑坡地质灾害治理措施分析[J].华北自然资源,2022(01):50-52.


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