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。产生土体中者土崩,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。

外界因素

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)