崩塌地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計.ppt

崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)計,王 亞 軍,一、概述,1.什么是崩塌？,定義,崩塌：陡崖或陡峭斜坡上的巖土體在重力作用下，突然脫離母體，發(fā)生崩落、滾動的現(xiàn)象或者過程。,崩塌又稱崩落、垮塌或塌方。,大小不等，零亂無序的巖塊（土塊）呈錐狀堆積在坡腳的堆積物稱為崩積物，也稱為巖堆或倒石堆。,崩塌形成的巖堆、倒石堆。,落石,崩塌是危巖失穩(wěn)崩落瞬間的動力行為； 落石是危巖失穩(wěn)后的體態(tài)。,崩塌地質(zhì)斷面示意圖,崩塌高陡斜坡的巖體，突然而急劇的向下產(chǎn)生傾倒、滾動、跳躍等的一種動力地質(zhì)現(xiàn)象。 落石個別危巖脫離母巖，向坡下墜落的現(xiàn)象。 危巖高陡斜坡產(chǎn)生了拉裂、松動變形并隨時可能發(fā)生破壞，向坡下運動的巖體。 大型崩塌發(fā)生突然，災(zāi)害大，問題復(fù)雜，一般很難解決。 小型崩塌和落石，可采用一定方法防治處理。 危巖一般可采用一定方法防治。,2. 崩塌與滑坡的區(qū)別,崩塌：陡崖或陡峭斜坡上的巖土體在重力作用下，突然脫離母體，發(fā)生崩落、滾動的現(xiàn)象或者過程。 滑坡：在重力作用下，斜坡巖土體沿著一定的軟弱面（帶）整體向下滑移的坡面變形現(xiàn)象。,滑坡與崩塌的主要差別,滑坡與崩塌的關(guān)系,滑坡和崩塌常常相伴而生，產(chǎn)生于相同的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境中和相同的地層巖性構(gòu)造條件下，且有著相同的觸發(fā)因素，容易產(chǎn)生滑坡的地帶也是崩塌的易發(fā)區(qū)。 崩塌可轉(zhuǎn)化為滑坡：一個地方長期不斷地發(fā)生崩塌，其積累的大量崩塌堆積體在一定條件下可生成滑坡；有時崩塌在運動過程中直接轉(zhuǎn)化為滑坡運動，且這種轉(zhuǎn)化是比較常見。 有時巖土體的重力運動形式介于崩塌式運動和滑坡式運動之間，以至人們無法區(qū)別此運動是崩塌還是滑坡。因此地質(zhì)科學(xué)工作者稱此為滑坡式崩塌，或崩塌型滑坡。 崩塌、滑坡在一定條件下可互相誘發(fā)、互相轉(zhuǎn)化：崩塌體擊落在老滑坡體或松散不穩(wěn)定堆積體上部，在崩塌的重力沖擊下，有時可使老滑坡復(fù)活或產(chǎn)生新滑坡?；略谙蛳禄瑒舆^程中若地形突然變陡，滑體就會由滑動轉(zhuǎn)為墜落，即滑坡轉(zhuǎn)化為崩塌。 有時，由于滑坡后緣產(chǎn)生了許多裂縫，因而滑坡發(fā)生后其高陡的后壁會不斷的發(fā)生崩塌。另外，滑坡和崩塌也有著相同的次生災(zāi)害和相似的發(fā)生前兆。,3. 崩塌災(zāi)害,2008年11月22日，廣西風(fēng)山危巖發(fā)生崩塌,2008年11月22日，廣西風(fēng)山危巖發(fā)生崩塌,湖北省遠安縣鹽池河磷礦崩塌災(zāi)害,1980年6月3日、湖北省遠安縣鹽池河磷礦突然發(fā)生了一場巨大的巖石崩塌。山崩時，標高830米的鷹嘴崖部分山體從700米標高處俯沖到500米標高的谷地，在山谷中形成南北長560米、東西寬400米、石塊加泥土厚度20米的堆積體，崩塌堆積的體積共100萬立方米。最大的巖塊有2700噸重。頃刻之間鹽池河上筑起一座高達38米的堤壩。構(gòu)成一座天然湖泊。亂石塊把磷礦區(qū)的五層大樓掀倒、掩埋，死亡284人，還毀壞了該礦的設(shè)備和財產(chǎn)，損失十分慘重。,宜萬鐵路隧道口崩塌,2007年11月20日8時40分，宜萬鐵路湖北省恩施州巴東縣，木龍河段高陽寨隧道進口處，發(fā)生巖崩，崩塌體堆積物方量約3000立方米，巨石將318國道掩埋約50米長的路段，造成隧道進口處鐵架上施工的4名民工死亡，更為嚴重的是一輛從上海返回利川途經(jīng)此處滿載乘客的客車也被崩塌體砸毀并掩埋。此次災(zāi)害共造成31人死亡，1人失蹤，1人受傷。,（1）根據(jù)坡地物質(zhì)組成劃分 崩積物崩塌：山坡上已有的崩塌巖屑和沙土等物質(zhì)，由于它們的質(zhì)地很松散，當有雨水浸濕或受地震震動時，可再一次形成崩塌。,二、崩塌的類型,表層風(fēng)化物崩塌：在地下水沿風(fēng)化層下部的基巖面流動時，引起風(fēng)化層沿基巖面崩塌。,沉積物崩塌：有些由厚層的冰積物、沖擊物或火山碎屑物組成的陡坡，由于結(jié)構(gòu)舒散，形成崩塌。,基巖崩塌：在基巖山坡面上，常沿節(jié)理面、地層面或斷層面等發(fā)生崩塌。,（2）根據(jù)崩塌體的移動形式和速度劃分 散落型崩塌：在節(jié)理或斷層發(fā)育的陡坡，或是軟硬巖層相間的陡坡，或是由松散沉積物組成的陡坡，常形成散落型崩塌。 滑動型崩塌：沿某一滑動面發(fā)生崩塌，有時崩塌體保持了整體形態(tài)，和滑坡很相似，但垂直移動距離往往大于水平移動距離。 流動型崩塌：松散巖屑、砂、粘土，受水浸濕后產(chǎn)生流動崩塌。這種類型的崩塌和泥石流很相似。稱為崩塌型泥石流。,（3）按分離面的特性、形狀及其崩塌發(fā)生的原因分類 順斷層或風(fēng)化層的崩塌, 沿裂隙面的崩塌, 探頭崩塌,（4）按崩塌的破壞模式 傾倒式崩塌 在河流峽谷區(qū)、黃土沖溝地段或巖溶區(qū)等陡坡上，巖體以垂直節(jié)理或裂隙與穩(wěn)定的母巖分開。通常坡腳遭受掏蝕，在重力作用下或有較大水平力作用時，巖體因重心外移傾倒產(chǎn)生突然崩塌。,滑移式崩塌 臨近斜坡的巖體內(nèi)存在軟弱面傾向與坡向相同，則軟弱面上覆的不穩(wěn)定巖體在重力作用下具有向臨空面滑移的趨勢，當巖體的重心滑出陡坡，產(chǎn)生突然的崩塌。降水滲入巖體裂縫中產(chǎn)生的靜、動水壓力以及地下水對軟弱面的潤濕作用都是巖體發(fā)生滑移崩塌的主要誘因。,鼓脹式崩塌 陡坡上不穩(wěn)定巖體之下存在較厚的軟弱巖層，上部巖體重力產(chǎn)生的壓應(yīng)力超過軟巖天然狀態(tài)的抗壓強度后軟巖即被擠出，發(fā)生向外鼓脹。隨著鼓脹的不斷發(fā)展，不穩(wěn)定巖體不斷下沉和外移，同時發(fā)生傾斜，一旦重心移出坡外即產(chǎn)生崩塌。,拉裂式崩塌 陡坡由軟硬相間的巖層組成時，由于風(fēng)化作用或河流的沖刷掏蝕作用，上部堅硬巖層在坡面上常常突懸出來。突出的巖體通常發(fā)育有構(gòu)造節(jié)理或風(fēng)化節(jié)理，在長期重力作用下，分離面逐漸擴展。一旦拉應(yīng)力超過連接處巖石的抗拉強度，拉張裂縫就會迅速向下發(fā)展，最終導(dǎo)致突出的巖體突然崩落。, 錯斷式崩塌 長柱或板狀不穩(wěn)定巖體的下部被剪斷，從而發(fā)生錯斷崩塌。 懸于坡緣的帽沿狀危巖，后緣剪切面的擴展，剪切應(yīng)力大于危巖與母巖連接處的抗剪強度時，則發(fā)生錯斷崩塌。 錐狀或柱狀巖體多面臨空，下伏軟基抗剪強度小于危巖體自重產(chǎn)生的剪應(yīng)力或軟基中存在的順坡外傾裂隙與坡面貫通時，發(fā)生錯斷-滑移-崩塌。,（1）形成崩塌的內(nèi)在條件有： 巖土類型：巖土是產(chǎn)生崩塌的物質(zhì)條件，一般而言，各類巖、土都可以形成崩塌，但不同類型，所形成崩塌的規(guī)模大小不同。通常堅硬的巖石和結(jié)構(gòu)密實的黃土容易形成規(guī)模較大的崩塌，軟弱的巖石及松散土層，往往以墜落和剝落為主。,三、崩塌的成因,地質(zhì)構(gòu)造：各種構(gòu)造面，如節(jié)理、裂隙面、巖層界面、斷層等，對坡體的切割、分離，為崩塌的形成提供脫離母體（山體）的邊界條件。坡體中的裂隙越發(fā)育、越易產(chǎn)生崩塌，與坡體延伸方向近乎平行的陡傾角構(gòu)造面，最有利于崩塌的形成。,地貌是引起崩塌的基本因素。一定的坡度和高差是崩塌發(fā)生的基本條件。據(jù)調(diào)查由堅硬巖石組成的斜坡，當坡度大于50或60，高差大于50m 時，才可能發(fā)生崩塌。由松散物質(zhì)組成的坡地，當坡度超過它的休止角時可能出現(xiàn)崩塌，一般坡度大于45，高差大于25m 可能出現(xiàn)小型崩塌，高差大于45m 可能出現(xiàn)大型崩塌。黃土地區(qū)，坡度在50以上才可能發(fā)生崩塌。高山峽谷、懸崖陡岸多數(shù)是崩塌易發(fā)地段。, 地形地貌,常發(fā)生崩塌落石地段： 1）峽谷陡坡 2）河流凹岸部位 3）山區(qū)沖溝岸坡、山坡陡崖地段 4）鐵路、公路等路塹高邊坡地段 5）山區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)高削方邊坡 6）丘陵或分水嶺地區(qū),巖土類型、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌，這三個內(nèi)在條件，又通稱為地質(zhì)條件，它是形成崩塌的基本條件。,（2）誘發(fā)崩塌的外界因素很多，主要有： 地震。地震引起坡體晃動，破壞坡體平衡，從而誘發(fā)坡體崩塌。 融雪、降雨。大雨、暴雨和長時間的連續(xù)降雨，使地表水滲入坡體，軟化巖土及其中軟弱面，從而誘發(fā)崩塌。 地表沖刷、浸泡。河流等地表水體不斷地沖刷坡腳，削弱坡體支撐或軟化巖、土，降低坡體強度，從而誘發(fā)崩塌。 不合理的人類活動。如開挖坡腳，地下采空、水庫蓄水、泄水、堆（棄）渣填土等改變坡體原始平衡狀態(tài)的人類活動，都會誘發(fā)崩塌活動。 還有一些其他因素，如凍脹、晝夜溫度變化等也會誘發(fā)崩塌。,地震引起崩塌,汶川地震大山崩塌形成危險的堰塞湖,暴雨引起崩塌,地表沖刷,2010年冬天三峽蓄水近175米，巫山望峽危巖(高程1200米，總體積112萬方，危巖30萬方)出現(xiàn)20萬立方米崩塌。距航道1800米，高差1000米。航道斷航1天，估計損失上億，社會影響不可估量。,（3）崩塌與危巖成因?qū)嵗治?巫山望峽危巖,三峽巫山望峽危巖,三峽巫山望峽危巖,巫山望峽危巖發(fā)生崩塌,崩塌發(fā)生后,崩落巖塊運動,崩塌發(fā)生的原理和危害,四、崩塌災(zāi)害實例分析,雞尾山崩塌,重慶市武隆縣鐵礦鄉(xiāng)雞尾山崩塌,2009年6月5日15時許，重慶武隆縣鐵礦鄉(xiāng)雞尾山突發(fā)山體崩塌，總量超過三百多萬的崩滑體涌進山谷，填滿了兩山之間數(shù)十米深、200余米寬的深溝，崩塌的山體將山對面的三聯(lián)采礦場和6戶居民家淹沒。事故造成74人死亡 。 包括在垮塌體沖擊帶居住的村民12戶21人、移動公司基站架線工人2人、采礦工人46人（其中井下作業(yè)27人、地面作業(yè)19人）、過路農(nóng)民3人、過路教師2人。,雞尾山崩塌,武隆雞尾山崩塌詳細分析（據(jù)殷躍平）,工程地質(zhì)條件,失穩(wěn)模式,雞尾山崩塌,五、崩塌與危巖防治措施,1、防治基本原則 2、工程措施設(shè)計思路 3、防治工程實例,1、防治基本原則,治理工程設(shè)計應(yīng)綜合考慮災(zāi)害類型、形成機制、穩(wěn)定性、動力因素及變形破壞力學(xué)機制、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件、場地建筑物及施工影響等，分析其有利和不利因素、發(fā)展趨勢及危害性。崩塌治理工程措施較多，組合可變性大，各種措施均有其相應(yīng)的應(yīng)用前提不宜性、適宜性及最佳配置組合。要求在選擇工程措施及配置組合時因地制宜，突出針對性、適宜性，經(jīng)過充分比選后，進行合理選擇確定合理的治理措施，以最少的投資取得最佳的工程效果。,崩塌與危巖防治總的原則可以概括為16字方針： “因地制宜、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、保護環(huán)境?！?2工程措施設(shè)計思路 防治的目的并不是一定要阻止崩塌落石的發(fā)生，而是要防止其帶來的危害。 崩塌防治措施可分為防止崩塌發(fā)生的主動防護和避免造成危害的被動防護兩種類型。 具體方法的選擇取決于崩塌歷史、潛在崩塌特征及其風(fēng)險水平、地形地貌及場地條件、防治工程投資和維護費用等。,（1）主動防治基本方法,支撐、遮擋、攔截、圍護、嵌補、錨固及注漿、掛網(wǎng)噴射混凝土、清除和排水等。,嵌補,支撐,錨固,支撐技術(shù) 支撐是指對懸于上方、 以拉斷墜落的懸臂狀或 拱橋狀等危巖采用墩、柱、墻或其組合形式 支撐加固，以達到治理危巖的目的。,支撐技術(shù)主要適用于： 墜落式危巖 傾倒式危巖 具有巖腔的滑塌式危巖,傾倒式危巖,墜落式危巖,滑塌式危巖,墜落式危巖支撐 當危巖下部具有一定范圍 向內(nèi)凹的巖腔、巖墻底部為 承載力較高且穩(wěn)定性好的 中風(fēng)化基巖、危巖體重心 位于巖腔中心線內(nèi)側(cè)時， 宜采用支撐技術(shù)進行 危巖治理。,墜落式危巖支撐 滑塌式危巖需要使用支撐技術(shù)是應(yīng)將支撐體底部削成內(nèi)側(cè)傾斜坡或臺階。,支護墻,危巖支撐 支撐底部應(yīng)分臺階清除至中風(fēng)化巖層， 確保支撐體的自身穩(wěn)定性。 支撐體與危巖底部接觸區(qū)域的一大厚度應(yīng)采用膨脹混凝土。 一般情況下，具有支撐條件時優(yōu)先使用支撐技術(shù)。,承載性墻撐 防護性墻撐,墻撐 柱撐,預(yù)應(yīng)力格柵,支撐墻,柱支撐,防護性墻撐,錨固技術(shù) 板狀、柱狀和倒錐狀危巖體 極易發(fā)生崩塌錯落，利用 預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索 可對其進行加固處理， 防止崩塌的發(fā)生。,錨固工程,錨固樁,錨固技術(shù),錨桿技術(shù)是指采用普通（預(yù)應(yīng)力）錨桿、錨索、錨釘進行危巖治理的技術(shù)類型。 包括預(yù)應(yīng)力錨桿、非預(yù)應(yīng)力錨桿、自鉆式預(yù)應(yīng)力錨桿及預(yù)應(yīng)力錨索。,灌漿技術(shù),危巖體中破裂面較多、巖體比較破碎時，為了增強危巖體的整體性，宜進行有壓灌漿處理。灌漿孔宜陡傾，傾角中不大于45 并在裂縫前后一定寬度（一般3.05.0）內(nèi)按照梅花樁型布設(shè).灌漿孔應(yīng)盡可能穿越較多的掩體裂隙面尤其是主控結(jié)構(gòu)面；灌漿材料應(yīng)該具有一定的流動性，錨固力要大。,灌漿加固,固結(jié)灌漿可增強巖石完整性和巖體強度。經(jīng)驗表明水泥灌漿加固可使巖體抗拉強度提高，相當于安全系數(shù)提高50%以上。,當危巖體頂部存在大量較顯著的裂縫或危巖體底部出現(xiàn)比較明顯的凹腔等缺陷時，宜采用封填技術(shù)進行防治。頂部裂縫的封填的目的在于減少地表水下滲進入危巖體的速度及數(shù)量。,排水技術(shù),排水技術(shù)包括危巖體周圍的地表截水、排水和危巖體內(nèi)部排水、地表截水、排水溝應(yīng)根據(jù)危巖體周圍的地表匯流面積確定，通常采用地表明溝，其斷面尺寸由地表匯流面積計算確定，由漿砌塊石漿砌條石構(gòu)成，底部地基填土?xí)r壓實度不小于85%，也可在危巖體側(cè)部穩(wěn)定巖體內(nèi)鑿槽作排水溝。,通過修建地表排水系統(tǒng)，將降雨產(chǎn)生的徑流攔截匯集，利用排水溝排出坡外。對于滑坡體中的地下水，可利用排水孔將地下水排出，從而減小孔隙水壓力、減低地下水對坡體巖土體的軟化作用。,疏干岸坡與排水防滲,一般為5m,排水工程,縱坡不小于5%,清除技術(shù),在危巖體下方地表坡度比較平緩、具有0.51.0倍陡崖高度的地形平臺上無重要建構(gòu)筑物及居民居住或危巖下方具有有效防御措施條件下，可采用清除處理。,（2） 被動防護技術(shù),被動防護技術(shù)包括攔石墻、 攔石柵欄及森林防護等技術(shù)。 攔石墻 陡崖或山坡上危巖數(shù)量多、存在勘察遺漏或治理難度較大時，以及對危害對象存在威脅的地段，當自然坡度角小于35并存在一定寬度的地表平臺時，宜設(shè)置攔石墻。,攔石網(wǎng)及攔石柵欄,當陡崖或山坡下部坡度大于35且缺乏一定寬度的平臺而不具備建造攔石墻的條件時，可采用攔石網(wǎng)及攔石柵欄。攔石網(wǎng)包括半剛性和柔性兩大類，前者一般稱為攔石柵欄，后者一般為狹義的攔石網(wǎng)。,修筑攔擋建筑物,對中、小型崩塌可修筑遮擋建筑物 或攔截建筑物。攔截建筑物有落石平臺、落石槽、攔石堤或攔石墻等，遮擋建筑物形式有明洞、 棚洞等。,明 洞,棚 洞,森林防護,當陡崖或山坡坡腳不存在平臺或危巖威脅不太嚴重時，可以通過植樹造林防治危巖崩塌。森林類型應(yīng)為喬木，盡可能構(gòu)建喬灌草相結(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)。,軟基加固,保護和加固軟基是崩塌防治工作中十分重要的一環(huán)。對于陡崖、懸崖和危巖下裸露的泥巖基座，在一定范圍內(nèi)噴漿護壁可防止進一步風(fēng)化，同時增加軟基的強度。若軟基已形成風(fēng)化槽，應(yīng)根據(jù)其深淺采用嵌補或支撐方式進行加固。,線路繞避,對可能發(fā)生大規(guī)模崩塌的地段，即使是采用堅固的建筑物，也經(jīng)受不了大型崩塌的破壞，故鐵路或公路必須設(shè)法繞避。,（3） 主動被動聯(lián)合防治,錨固攔擋聯(lián)合技術(shù) 錨固攔擋技術(shù)主要是針對整個危巖防治工程而言的，體現(xiàn)了危巖治理與攔擋相結(jié)合的防治理念。將危巖單體的錨固防治和危巖單體之間漏勘危巖防治共同考慮，彌補了目前危巖勘察精度不高而可能造成災(zāi)害的不足。,錨固支撐聯(lián)合技術(shù) 錨固支撐聯(lián)合技術(shù)主要針對復(fù)合型危巖體，錨固支撐聯(lián)合技術(shù)尤其適用 于同時具有滑塌和傾倒性能的 危巖體。防治設(shè)計過程中， 應(yīng)將毛固力和支撐力聯(lián)合考慮 使二者有機結(jié)合；當支撐體 在危巖滑動力作用下存在 滑移失穩(wěn)的可能性時， 應(yīng)在支撐體上布設(shè)錨桿。,崩塌與危巖綜合防治措施簡圖,3.崩塌防治工程分析 黑龍江北部山村，巖石為角閃片巖、石英片巖。巖石節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化破碎嚴重，全長400m，陡坡最大高差47m，最大坡度接近90度，破腳下有多處村民住宅，最近一戶距坡腳2m，陡坡頂距離山頂約20m，山體坡度約45度，坡頂后緣山頂出現(xiàn)多條裂縫，極易再次出現(xiàn)失穩(wěn)。,坡面,坡面,坡面,坡面,山頂裂縫,山頂裂縫,六、結(jié)語,1、崩塌突發(fā)性、繼發(fā)性強, 歷時短，治理難度大。在實際工作中應(yīng)認真貫徹“以防為主、防治結(jié)合、全面規(guī)劃、綜合治理”的工作方針, 正確處理人類經(jīng)濟活動, 合理開發(fā)利用資源、環(huán)境，統(tǒng)籌兼顧。按照不同類型, 采取有效的預(yù)防和治理方法, 推行避讓與防治相結(jié)合, 調(diào)動社會各界力量, 實現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)社會化, 力求把災(zāi)害的發(fā)生和損失降到最低程度。 2、崩塌治理的主要方法。 一是“排水”。消除或減輕水的危害，主要有封堵裂縫、修筑截水溝、排水槽和排水暗溝, 避免因水而增加崩塌體自重和降低滑動面的摩擦系數(shù)。二是改變崩塌體的平衡條件。主要有削坡減重壓腳, 放緩邊坡、降低重心。修筑護坡、支撐擋護、錨固等來增強滑坡、崩塌體的穩(wěn)定性。,參考書籍,參考書籍,危巖防治原理,