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浅谈地质灾害防治工程技术方法

时间:2015-10-24  作者:王建国

摘要:地质灾害的发生既有自然因素的影响,又有各种资源开发和工程建设活动等人类活动的影响。本文就我国地质灾害的特征与危害、地质灾害防治工程的主要技术方法进行了阐述。
论文关键词:地质灾害,防治,技术方法

地质灾害防治工程属于地质工程学的范畴。地质工程学是20世纪80年代末,90年代初,才在我国产生的一个新的学科,是研究与解决从规划到竣工乃至工程运行后效的全过程的与地质有关的工程问题的科学。地质灾害防治工程是对自然或人为作用产生的有害地质现象进行防范与防治,包含了对地质生态环境合理开发与管理的思想。

在我国,大多数地质灾害现象都是人为因素引发的,据有关资料统计,近年来我国每年因地质灾害造成的经济损失约占各种自然灾害的1/4至1/5,因此,减少或制止破坏生态环境行为、及时采取地质灾害预防和防治措施,是我国当前减少损失的首要途径。

1 我国地质灾害的特征与危害

由于我国地理位置独特,地质构造复杂,地球生态环境多变,加之人口众多的农业大国,经济较落后,承灾能力弱,所有这些叠加在一起,形成灾害类型多、分布广、频度高、强度大、影响面宽、损失严重的格局。

据资料统计分析,在我国,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等种类的地质灾害十分严重。其中崩塌、滑坡、泥石流的分布范围约占国土面积的50%,其中以西南、西北地区最为严重。

1.1滑坡

滑坡是指斜坡上的土体或岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震、人工切坡等因素的影响,沿着一定的软弱面或软弱带,整体地或分散地顺坡向下滑动的自然现象。滑坡的诱因:地震,降雨和融雪,地表水的冲刷、浸泡,河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷,开挖坡脚,蓄水排水,堆填加载,劈山放炮,乱砍乱伐。

1.2 崩塌

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。崩塌的诱因:采掘矿产资源,道路工程开挖边坡,水库蓄水与渠道渗漏,堆(弃)渣填土,强烈振动。

1.3 泥石流

泥石流是由于降水(暴雨、冰川、积雪融化水)产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流,是高浓度的固体和液体的混合颗粒流。泥石流的诱因:不合理开挖,不合理的弃土、弃渣、弃石,滥伐乱垦。

1.4地面变形

地面变形包括地面沉降、地面塌陷与地裂缝。目前中国发生地面沉降活动的城镇有70多个,明显成灾的有30余个,最大沉降量已将近3m。这些城市有的孤立存在,有的密集成群相连形成广阔的地面沉降带(区)。造成中国城镇地面塌陷原因有:不合理地大量开采地下矿产资源引起的塌陷;表面岩溶活动引起的塌陷;大量抽取地下水引起地面下沉。

1.5人为地质灾害的危险性分析

人为活动加剧或加速地质灾害的发生所带来的危害性大大超过正常状态下产生的地质灾害所带来的损失。据地质灾害成因分析,全国50%以上的地质灾害发生的主要原因是人类行为,尤其是人类不合理地大量挖掘能源所造成的。如:矿产资源的开发以及铁道、公路等各种工程建设的开挖,亦经常加剧地质灾害的发生,如土壤侵蚀、地面塌陷与沉降、滑坡、岩爆、泥石流、荒漠化以及坑道涌水、瓦斯爆炸等灾害。人工滥伐森林资源也造成土壤侵蚀、滑坡和泥石流等灾害,并导致洪灾的加剧发生。人工爆破也会诱发岩溶塌陷、滑坡等灾害的发生,还有可能引起连锁性的岩溶塌陷。

2 岩土工程地质灾害防治技术及应急避险措施

2.1防治地质灾害的基本原则

(1)预防为主,综合治理,尽可能将灾害损失减少到最低限度。

(2)因灾施治、有的放矢。根据滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的规模、形态和地质结构特征,稳定状态和危险程度,形成原因和变形破坏机制,危害对象及其重要性以及地质环境和施工条件等因素,合理选择防治方案以及治理技术和方法。

(3)从加固、改良地质体和消除或削弱动力地质作用着手。由于地质灾害是有缺陷的地质体,在一种或多种动力地质作用下形成的,因而地质灾害防治应该从加固、改良地质体和消除或削弱动力地质作用这两个方面着手进行。

2.2地质灾害防治主要工程技术方法

按照地质灾害防治基本原则,目前国内外通常采用的地质灾害防治技术方法主要有:抗滑(抗滑桩、抗滑键)、锚固(预应力锚索、锚杆)、支挡、拦挡、护坡、阻排水、削坡减载、压脚、改变岩土体性质和植草种树等。

2.2.1抗滑方法

抗滑治理滑坡一般分为抗滑桩治理滑坡和抗滑键治理岩质滑坡和危岩两种

(1)抗滑桩治理滑坡

特点:具有施工方便、工期不受限制、省工省料、对滑坡体(滑动体)扰动小等优点。

适用条件:抗滑桩适用于治理不同规模和类型的滑坡,尤其是适用于滑坡体破碎、滑坡床坚硬完整的滑坡。规模小、剩余推力小的滑坡,一般适用钻孔灌注桩(包括微型桩)或钢管桩加固;规模大、剩余推力大的滑坡,一般适用大断面钢筋混凝土挖孔桩加固。

技术要求:由于抗滑桩是通过桩体深入滑坡床岩体内一定深度所获得的桩的抗倾覆力来阻挡滑坡体的下滑推力的,因此要求桩体必须具有足够的刚度和埋置深度。桩体深入滑坡床岩体内的埋置深度,一般应为桩长的1/3左右。抗滑桩通常采用截面为方形或圆形的钢筋(轨)混凝土桩或钻孔钢管桩。在平面上,可按梅花形或方格形布置,间距一般为3~5米,深入滑动面(带)以下稳固岩土体中。此外,还有大型方桩,宽度大于2米,深度达20米。为了增强桩的抗滑效果,还可用钢筋混凝土梁(或板)将桩连为一体;也可用锚干或锚索组合成锚拉桩,以增加抗倾覆能力。

(2)抗滑键治理岩质滑坡和危岩

适用条件:抗滑键适用于滑动面清楚、单一以及滑动带软弱及其上下岩体较完整的岩质滑坡和危岩。若滑动面不清楚,或不是单一滑动面,或滑动带上下岩体较软弱破碎,则不适用抗滑键。

技术要求:抗滑键可直接沿滑动带或软弱层打洞,也可以在钻孔内设置(又称为盲桩)。

2.2.2锚固方法

适用条件:锚固主要用于岩质斜坡的抗滑治理。预应力锚索和锚杆的用途很广,几乎适用于各类滑坡、危岩、高边坡的治理。既可用于永久性加固工程,又可用于施工场地的临时加固工程;既可单独使用,又可与其它工程联合使用。

技术要求:常用金属锚杆、钢缆或预应力金属锚杆。通过增大软弱面(带)上的法向压力,来增大其上的抗滑力,提高坡体的稳定性。尽可能布置在最高洪水位之上。

2.2.3挡墙方法

拦挡措施包括支档(挡墙等)、拦挡(拦挡沟、拦挡桩、拦挡棚和柔性拦挡网等),可根据崩塌的具体情况灵活应用。此处主要介绍挡墙方法。

适用条件:适用于规模小、剩余推力小的滑坡支挡和崩塌滚石拦挡。

类型:按墙体材料分类,有干砌石墙、浆砌石墙、素混凝土墙和钢筋混凝土墙等;按墙体结构分类,有重力挡墙、悬臂式挡墙等。

技术要求:由于挡墙是靠具有一定刚性的墙体的重量和底面摩擦力来阻挡滑坡体下滑推力的,因而其基础一定要设置在滑坡床相对牢固的岩土体上。为了避免挡墙因阻水而增大推力,还需在墙体设置一定数量的排水孔或在墙背后设置盲沟。必要时,还可用锚杆挡墙、锚定板,以提高坡体的稳定性。

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