地质灾害——崩塌
崩塌(崩落、垮塌或塌方)是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。产生在土体中者称土崩,产生在岩体中者称岩崩。规模巨大、涉及到山体者称山崩。大小不等、零乱无序的岩块(土块)呈锥状堆积在坡脚的堆积物,称崩积物,也可称为岩堆或倒石堆。
崩塌,指陡峻山坡上岩块、土体在重力作用下 ,发生突然的急剧的倾落运动。多发生在大于60°~70°的斜坡上。崩塌的物质,称为崩塌体。崩塌体为土质者,称为土崩;崩塌体为岩质者,称为岩崩;大规模的岩崩,称为山崩。崩塌可以发生在任何地带,山崩限于高山峡谷区内。崩塌体与坡体的分离界面称为崩塌面,崩塌面往往就是倾角很大的界面,如节理、片理、劈理、层面、破碎带等。崩塌体的运动方式为倾倒、崩落。崩塌体碎块在运动过程中滚动或跳跃,最后在坡脚处形成堆积地貌崩塌倒石锥。崩塌倒石锥结构松散、杂乱、无层理、多孔隙;由于崩塌所产生的气浪作用,使细小颗粒的运动距离更远一些,因而在水平方向上有一定的分选性。
崩塌按崩塌体的物质组成分为两大类:一是产生在土体中的,称为土崩。二是产生在岩体中的,称为岩崩。当其岩崩的规模巨大,涉及到山体者,又俗称山崩。当其崩塌产生在河流、湖泊或海岸上时,称为岸崩。
按照崩塌体的规模、范围、大小可以分为剥落、坠石和崩落等类型。剥落的块度较小,块度大于0.5米者占25%以下,产生剥落的岩石山坡一般在 30—40度;坠石的块度较大,块度大于0.5米者占50—70%,山坡角在30—40度范围内;崩落的块度更大,块度大于0.5米者占75% 以上,山坡角多大于40度。
内在条件
1 、岩土类型 岩、土是产生崩塌的物质条件。一般而言,各类岩、土都可以形成崩塌,但不同类型,所形成崩塌的规模大小不同。通常,岩性坚硬的各类岩浆岩、变质岩及沉积岩类的碳酸盐岩、石英砂岩、砂砾岩、初具成岩性的石质黄土、结构密实的黄土等形成规模较大的崩塌,页岩、泥灰岩等互层岩石及松散土层等往往以小型坠落和剥落为主。
2 、地质构造 各种构造面,如节理、裂隙面、岩层界面、断层等,对坡体的切割、分离,为崩塌的形成提供脱离母体(山体)的边界条件。坡体中裂隙越发育,越易产生崩塌,与坡体延伸方向近于平行的陡倾构造面,最有利于崩塌的形成。
3 、地形地貌 江、河、湖(水库)、沟的岸坡及各种山坡、铁路、公路边坡、工程建筑物边坡及其各类人工边坡都是有利崩塌产生的地貌部位,坡度大于 45 度的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。
岩土类型、地质构造、地形地貌三个条件,又统称地质条件,它是形成崩塌的基本条件。
崩塌能够诱发崩塌的外界因素很多,主要有:
1 、地震。地震引起坡体晃动,破坏坡体平衡,从而诱发崩塌。一般烈度大于7度以上的地震都会诱发大量崩塌。
2 、融雪、降雨。特别是大雨、暴雨和长时间的连续降雨,使地表水渗入坡体,软化岩、土及其中软弱面,产生孔隙水压力等,从而诱发崩塌。
3 、地表水的冲刷、浸泡。河流等地表水体不断地冲刷坡脚或浸泡坡脚、削弱坡体支撑或软化岩、土,降低坡体强度,也能诱发崩塌。
4 、不合理的人类活动。如开挖坡脚、地下采空、水库蓄水、泄水等改变坡体原始平衡状态的人类活动,都会诱发崩塌活动。
另外冻胀、昼夜温差变化等,也会诱发崩塌。
中国的崩塌主要分布在:(1) 新构造活动的频度和强度大的地区(含强震区);(2) 中新生代陆相沉积厚度大或其它易形成滑坡的岩土体的地区;(3) 地表水侵蚀切割强烈的高中山地区;(4) 人类活动强度大,对自然环境破坏严重的地区;(5) 暴雨集中且具有形成滑坡、崩塌地质背景的地区。
规律分析
崩塌发生的时间有规律
1、降雨过程之中或稍微滞后。这里说的降雨过程主要指特大暴雨、大暴雨、较长时间连续降雨。这是出现崩塌最多的时间。
2、强烈地震过程中。主要指在震级6级以上的强震过程中,震中区(山区)常有崩塌集中出现。地震过程之后发生崩塌很少。
3、开挖坡脚过程之中或滞后一段时间。因工程(或建筑场)施工开挖坡脚,破坏了上部岩体(土体)的稳定性,常常发生崩塌。崩塌的时间有的就在施工中,以小型崩塌居多。较多的崩塌发生在施工之后一段时间里。
4、水库蓄水初期及河流洪峰期。水库蓄水初期或库水位的第一个高峰期,库岸岩土体首次浸没(软化),上部岩土体容易失稳产生崩塌。
5、强烈的机械需要及大爆破之后。
识别特征
通常可能发生崩塌的坡体在宏观上有如下特征:
1、坡度大于45度,且高差较大,或坡体成孤立山嘴,或为凹形陡坡。
2、坡体内部裂隙发育,尤其垂直和平行斜坡延伸方向的陡裂缝发育,并且切割坡体的裂隙、裂缝即将可能贯通,使之与母体(山体)形成了分离之势。
3、坡体前部存在临空空间,或有崩塌物发育,这说明曾经发生过崩塌,今后还可能再次发生。
具备了上述特征的坡体,即是可能发生的崩塌体。尤其当上部拉张裂缝不断扩展、加宽,速度突增,小型坠落不断发生时,预示着崩塌很快就会发生,处于一触即发状态之中。
形成过程
1. 崩塌下落的大量石块、碎屑物或土体堆积在陡崖的坡脚或较开阔的山麓地带,形成倒石堆。
2. 倒石堆的形态规模不等。结构松散、杂乱、多孔隙、大小混杂无层理
倒石堆的形态和规模视崩塌陡崖的高度、陡度、坡麓基坡坡度的大小
与倒石堆的发育程度而不同。基坡陡,在崩塌陡崖下多堆积成锥形倒石堆;基坡缓,多呈较开阔的扇形倒石堆。在深切峡谷区或大断层下,由于崩塌普遍分布,很多倒石堆彼此相接,沿陡崖坡麓形成带状倒石堆。
由于倒石堆是一种倾卸式的急剧堆积,所以它的结构呈松散、杂乱、多孔隙、大小混杂无层理。
3. 倒石堆发育的三个阶段:
根据崩塌作用的强度以及后期的风化剥蚀,可以把倒石堆划分为三个发育阶段:
① 正在发展中的倒石堆:陡峻,新鲜断裂面,坡度陡。
② 趋于稳定的倒石堆:较和缓的轮廓,岩块风化,呈上陡下缓的凹形坡,表面碎屑有一定固结。
③ 稳定的倒石堆:坡面和缓,呈上凹形,结构紧密,部分胶结,生长植被。
在高山峡谷区进行工程建设,特别是道路建设,常常会遇到倒石堆。那些不稳定的倒石堆,很容易发生崩塌,下推力很大,可造成严重后果。因此事先必须充分估计可能发生的剧变,采用各种有效措施。
人为因素
在形成崩塌的基本条件具备后,诱发因素就显得重要了。诱发因素作用的时间和强度都与崩塌有关。能够诱发崩塌的外界因素很多,其中人类工程经济活动是诱发崩塌的一个重要原因。
(1)采掘矿产资源。中国在采掘矿产资源活动中出现崩塌的例子很多,有露天采矿场边坡崩塌,也有地下采矿形成采空区引发地表崩塌。较常见的,如煤矿、铁矿、磷矿、石膏矿、粘土矿等。
(2)道路工程开挖边坡。修筑铁路、公路时,开挖边坡切割了外倾的或缓倾的软弱地层,大爆破时对边坡强烈震动,有时削坡过陡都可以引起崩塌,此类实例很多。
(3)水库蓄水与渠道渗漏。.这里主要是水的浸润和软化作用,以及水在岩(土)体中的静水压力、动水压力可能导致崩塌发生。
(4)堆(弃)渣填土。加载、不适当的堆渣、弃渣、填土,如果处于可能产生崩塌的地段,等于给可能的崩塌体增加了荷载,从而破坏了坡体稳定,可能诱发坡体崩塌。
(5)强烈的机械震动。如火车、机车行进中的震动、工厂锻轧机械震动,均可引起诱发作用。
防治措施
(1)遮挡。即遮挡斜坡上部的崩塌物。这种措施常用于中、小型崩塌或人工边坡崩塌的防治中,通常采用修建明硐、棚硐等工程进行,在铁路工程中较为常用。
(2)拦截。对于仅在雨后才有坠石、剥落和小型崩塌的地段,可在坡脚或半坡上设置拦截构筑物。如设置落石平台和落石槽以停积崩塌物质,修建挡石墙以拦坠石; 利用废钢轨、钢钎及纲丝等编制钢轨或钢钎棚栏来栏截这些措施,也常用于铁路工程。
(3)支挡。在岩石突出或不稳定的大孤石下面修建支柱、支挡墙或用废钢轨支撑。
(4)护墙、护坡。在易风化剥落的边坡地段,修建护墙,对缓坡进行水泥护坡等。一般边坡均可采用。
(5)镶补沟缝。对坡体中的裂隙、缝、空洞,可用片石填补空洞,水泥沙浆沟缝等以防止裂隙、缝、洞的进一步发展。
(6)刷坡、削坡。在危石孤石突出的山嘴以及坡体风化破碎的地段,采用刷坡技术放缓边坡。
(7)排水。在有水活动的地段,布置排水构筑物,以进行拦截与疏导。
崩塌体边界的确定
崩塌体的边界条件特征,对崩塌体的规模大小起着重要的作用。崩塌体边界的确定主要依据坡体地质结构。
首先、应查明坡体中所有发育的节理、裂隙、岩层面、断层等构造面的延伸方向,倾向和倾角大小及规模、发育密度等,即构造面的发育特征。通常,平行斜坡延伸方的陡倾角面或临空面,常形成崩塌体的两侧边界;崩塌体底界常由倾向坡外的构造面或软弱带组成,也可由岩、土体自身折断形成。
其次.调查结构面的相互关系、组合形式、交切特点、贯通情况及它们能否将或已将坡体切割,并与母体(山体)分离。
最后,综合分析调查结果,那些相互交切、组合,可能或己经将坡体切割与其母体分离的构造面,就是崩塌体的边界面。其中,靠外侧、贯通(水平或垂直方向上)性较好的结构面所围的崩塌体的危险性最大。 (来源:新华网)