地質災害——崩塌

崩塌(崩落、垮塌或塌方)是較陡斜坡上的岩土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳(或溝谷)的地質現象。產生土體中者土崩,產生在巖體中者稱巖崩規模巨大、涉及到山體者稱山崩。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,稱崩積物,也可稱爲巖堆或倒石堆

崩塌,指陡峻山坡上巖塊、土體在重力作用下 ,發生突然的急劇的傾落運動。多發生在大於60°~70°的斜坡上。崩塌的物質,稱爲崩塌體。崩塌體爲土質者,稱爲土崩;崩塌體爲巖質者,稱爲巖崩;大規模的巖崩,稱爲山崩。崩塌可以發生在任何地帶,山崩限於高山峽谷區內。崩塌體與坡體的分離界面稱爲崩塌面,崩塌面往往就是傾角很大的界面,如節理、片理、劈理、層面、破碎帶等。崩塌體的運動方式爲傾倒、崩落。崩塌體碎塊在運動過程中滾動或跳躍,最後在坡腳處形成堆積地貌崩塌倒石錐。崩塌倒石錐結構鬆散、雜亂、無層理、多孔隙;由於崩塌所產生的氣浪作用,使細小顆粒的運動距離更遠一些,因而在水平方向上有一定的分選性。

崩塌按崩塌體的物質組成分爲兩大類:一是產生在土體中的,稱爲土崩。二是產生在巖體中的,稱爲巖崩。當其巖崩的規模巨大,涉及到山體者,又俗稱山崩。當其崩塌產生在河流、湖泊或海岸上時,稱爲岸崩。

按照崩塌體的規模、範圍、大小可以分爲剝落、墜石和崩落等類型。剝落的塊度較小,塊度大於0.5米者佔25%以下,產生剝落的岩石山坡一般在 30—40度;墜石的塊度較大,塊度大於0.5米者佔50—70%,山坡角在30—40度範圍內;崩落的塊度更大,塊度大於0.5米者佔75% 以上,山坡角多大於40度。

內在條件

1 、岩土類型 巖、土是產生崩塌的物質條件。一般而言,各類巖、土都可以形成崩塌,但不同類型,所形成崩塌的規模大小不同。通常,巖性堅硬的各類岩漿岩、變質岩及沉積岩類的碳酸鹽巖、石英砂岩、砂礫岩、初具成巖性的石質黃土、結構密實的黃土等形成規模較大的崩塌,頁岩、泥灰岩等互層岩石及鬆散土層等往往以小型墜落和剝落爲主。

2 、地質構造 各種構造面,如節理、裂隙面、岩層界面、斷層等,對坡體的切割、分離,爲崩塌的形成提供脫離母體(山體)的邊界條件。坡體中裂隙越發育,越易產生崩塌,與坡體延伸方向近於平行的陡傾構造面,最有利於崩塌的形成。

3 、地形地貌 江、河、湖(水庫)、溝的岸坡及各種山坡、鐵路、公路邊坡工程建築物邊坡及其各類人工邊坡都是有利崩塌產生的地貌部位,坡度大於 45 度的高陡斜坡、孤立山嘴凹形陡坡均爲崩塌形成的有利地形。

岩土類型、地質構造、地形地貌三個條件,又統稱地質條件,它是形成崩塌的基本條件。

外界因素

崩塌能夠誘發崩塌的外界因素很多,主要有:

1 、地震。地震引起坡體晃動,破壞坡體平衡,從而誘發崩塌。一般烈度大於7度以上的地震都會誘發大量崩塌。

2 、融雪、降雨。特別是大雨、暴雨和長時間的連續降雨,使地表水滲入坡體,軟化巖、土及其中軟弱面,產生孔隙水壓力等,從而誘發崩塌。

3 、地表水的沖刷、浸泡。河流等地表水體不斷地衝刷坡腳或浸泡坡腳、削弱坡體支撐或軟化巖、土,降低坡體強度,也能誘發崩塌。

4 、不合理的人類活動。如開挖坡腳、地下采空、水庫蓄水、泄水等改變坡體原始平衡狀態的人類活動,都會誘發崩塌活動。

另外凍脹、晝夜溫差變化等,也會誘發崩塌。

中國的崩塌主要分佈在:(1) 新構造活動的頻度和強度大的地區(含強震區);(2) 中新生代陸相沉積厚度大或其它易形成滑坡的岩土體的地區;(3) 地表水侵蝕切割強烈的高中山地區;(4) 人類活動強度大,對自然環境破壞嚴重的地區;(5) 暴雨集中且具有形成滑坡、崩塌地質背景的地區。

規律分析

崩塌發生的時間有規律

1、降雨過程之中或稍微滯後。這裡說的降雨過程主要指特大暴雨、大暴雨、較長時間連續降雨。這是出現崩塌最多的時間。

2、強烈地震過程中。主要指在震級6級以上的強震過程中,震中區(山區)常有崩塌集中出現。地震過程之後發生崩塌很少。

3、開挖坡腳過程之中或滯後一段時間。因工程(或建築場)施工開挖坡腳,破壞了上部巖體(土體)的穩定性,常常發生崩塌。崩塌的時間有的就在施工中,以小型崩塌居多。較多的崩塌發生在施工之後一段時間裡。

4、水庫蓄水初期及河流洪峰期。水庫蓄水初期或庫水位的第一個高峰期,庫岸岩土體首次浸沒(軟化),上部岩土體容易失穩產生崩塌。

5、強烈的機械需要及大爆破之後。

識別特徵

通常可能發生崩塌的坡體在宏觀上有如下特徵:

1、坡度大於45度,且高差較大,或坡體成孤立山嘴,或爲凹形陡坡。

2、坡體內部裂隙發育,尤其垂直和平行斜坡延伸方向的陡裂縫發育,並且切割坡體的裂隙、裂縫即將可能貫通,使之與母體(山體)形成了分離之勢。

3、坡體前部存在臨空空間,或有崩塌物發育,這說明曾經發生過崩塌,今後還可能再次發生。

具備了上述特徵的坡體,即是可能發生的崩塌體。尤其當上部拉張裂縫不斷擴展、加寬,速度突增,小型墜落不斷髮生時,預示着崩塌很快就會發生,處於一觸即發狀態之中。

形成過程

1. 崩塌下落的大量石塊、碎屑物或土體堆積在陡崖的坡腳或較開闊的山麓地帶,形成倒石堆。

2. 倒石堆的形態規模不等。結構鬆散、雜亂、多孔隙、大小混雜無層理

倒石堆的形態和規模視崩塌陡崖的高度、陡度、坡麓基坡坡度的大小

與倒石堆的發育程度而不同。基坡陡,在崩塌陡崖下多堆積成錐形倒石堆;基坡緩,多呈較開闊的扇形倒石堆。在深切峽谷區或大斷層下,由於崩塌普遍分佈,很多倒石堆彼此相接,沿陡崖坡麓形成帶狀倒石堆。

由於倒石堆是一種傾卸式的急劇堆積,所以它的結構呈鬆散、雜亂、多孔隙、大小混雜無層理。

3. 倒石堆發育的三個階段:

根據崩塌作用的強度以及後期的風化剝蝕,可以把倒石堆劃分爲三個發育階段:

① 正在發展中的倒石堆:陡峻,新鮮斷裂面,坡度陡。

② 趨於穩定的倒石堆:較和緩的輪廓,巖塊風化,呈上陡下緩的凹形坡,表面碎屑有一定固結。

③ 穩定的倒石堆:坡面和緩,呈上凹形,結構緊密,部分膠結,生長植被。

在高山峽谷區進行工程建設,特別是道路建設,常常會遇到倒石堆。那些不穩定的倒石堆,很容易發生崩塌,下推力很大,可造成嚴重後果。因此事先必須充分估計可能發生的劇變,採用各種有效措施

人爲因素

在形成崩塌的基本條件具備後,誘發因素就顯得重要了。誘發因素作用的時間和強度都與崩塌有關。能夠誘發崩塌的外界因素很多,其中人類工程經濟活動是誘發崩塌的一個重要原因。

(1)採掘礦產資源。中國在採掘礦產資源活動中出現崩塌的例子很多,有露天採礦場邊坡崩塌,也有地下采礦形成採空區引發地表崩塌。較常見的,如煤礦、鐵礦、磷礦、石膏礦、粘土礦等。

(2)道路工程開挖邊坡。修築鐵路、公路時,開挖邊坡切割了外傾的或緩傾的軟弱地層,大爆破時對邊坡強烈震動,有時削坡過陡都可以引起崩塌,此類實例很多。

(3)水庫蓄水與渠道滲漏。.這裡主要是水的浸潤和軟化作用,以及水在巖(土)體中的靜水壓力、動水壓力可能導致崩塌發生。

(4)堆(棄)渣填土。加載、不適當的堆渣、棄渣、填土,如果處於可能產生崩塌的地段,等於給可能的崩塌體增加了荷載,從而破壞了坡體穩定,可能誘發坡體崩塌。

(5)強烈的機械震動。如火車、機車行進中的震動、工廠鍛軋機械震動,均可引起誘發作用。

防治措施

(1)遮擋。即遮擋斜坡上部的崩塌物。這種措施常用於中、小型崩塌或人工邊坡崩塌的防治中,通常採用修建明硐、棚硐等工程進行,在鐵路工程中較爲常用。

(2)攔截。對於僅在雨後纔有墜石、剝落和小型崩塌的地段,可在坡腳或半坡上設置攔截構築物。如設置落石平臺和落石槽以停積崩塌物質,修建擋石牆以攔墜石; 利用廢鋼軌鋼釺及綱絲等編制鋼軌或鋼釺棚欄來欄截這些措施,也常用於鐵路工程。

(3)支擋。在岩石突出或不穩定的大孤石下面修建支柱、支擋牆或用廢鋼軌支撐。

(4)護牆護坡。在易風化剝落的邊坡地段,修建護牆,對緩坡進行水泥護坡等。一般邊坡均可採用。

(5)鑲補溝縫。對坡體中的裂隙、縫、空洞,可用片石填補空洞,水泥沙漿溝縫等以防止裂隙、縫、洞的進一步發展。

(6)刷坡、削坡。在危石孤石突出的山嘴以及坡體風化破碎的地段,採用刷坡技術放緩邊坡。

(7)排水。在有水活動的地段,佈置排水構築物,以進行攔截與疏導。

崩塌體邊界的確定

崩塌體的邊界條件特徵,對崩塌體的規模大小起着重要的作用。崩塌體邊界的確定主要依據坡體地質結構。

首先、應查明坡體中所有發育的節理、裂隙、岩層面、斷層等構造面的延伸方向,傾向和傾角大小及規模、發育密度等,即構造面的發育特徵。通常,平行斜坡延伸方的陡傾角面或臨空面,常形成崩塌體的兩側邊界;崩塌體底界常由傾向坡外的構造面或軟弱帶組成,也可由巖、土體自身折斷形成。

其次.調查結構面的相互關係、組合形式、交切特點、貫通情況及它們能否將或已將坡體切割,並與母體(山體)分離。

最後,綜合分析調查結果,那些相互交切、組合,可能或己經將坡體切割與其母體分離的構造面,就是崩塌體的邊界面。其中,靠外側、貫通(水平或垂直方向上)性較好的結構面所圍的崩塌體的危險性最大。 (來源:新華網)