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人工边坡失稳形成的崩塌、滑坡、泥石流

时间:2013-11-21  归属:我国地质地震灾害

  人类的不少工程活动往往要在山体斜坡部位进行,这就免不了要对斜坡进行开挖和填土形成人工边坡。这类工程有修筑铁道与公路、大型土木工程和水利工程以及路堑、路堤;开挖隧道、矿坑、斜井等等。形成边坡失稳的因素,主要有边坡的倾斜度、岩石重力作用、岩石的风化作用、地质构造条件、地表水和地下水的侵蚀、潜蚀和溶蚀、工程的载荷和地表剥蚀等作用。边坡的失稳常常会形成山崩、崩塌(坚硬及半坚硬岩石)、岩土滑动(碎石或土层、岩石风化层)、滑坡(岩层,土层)、蠕动变形(软弱夹层的倾倒体、挠曲鼓胀),以及松软土层的冲蚀、剥蚀。这些地质作用对所在的建筑物、道路等等常造成程度不等的破坏以至推倒、掩埋,造成人员伤亡与经济损失。

  人工边坡失稳所造成的灾害,在历史纪录中并不多见,这是由于古代生产力低下,开挖边坡的高度和规模都没有达到现代的水平。甚至秦代最伟大的工程如建筑万里长城和全国的驰道也是如此。司马迁说:“(长城)起临洮,属之辽东,城堑万余里。”(《史记·蒙恬列传》“秦为驰道于天下,东穷燕齐,南极吴楚。”(《汉书·贾山传》但大体上是“因地形”、“堑山堙谷”的工程(挖掘路堑,填筑路堤),并不如现代的规模,所以并未见有边坡塌滑造成的灾害记载。最早涉及这一问题的是《史记·河渠书》,在汉武帝时修建引陕西洛水灌溉重泉(今大荔县西)以东万余顷故卤地(原有的盐碱地)的龙首渠时,发生渠岸崩坍,改为井渠(地下暗渠)的事件:

  庄熊罢言:“临晋(今朝邑旧县东南)民愿穿洛以溉重泉以东万余顷故卤地。诚得水,可令亩十石。”于是发卒万余人,穿渠,自徵(今澄县)引洛水至商颜山下。岸善崩,乃凿井,深者四十余丈;往往为井,井下相通行水,水颓(下游)以绝(穿过)商颜,东至山岭十余里间。井渠之生自此始。

  引文中所言的“岸善崩”,就是明渠的两岸(边坡)不稳固,容易(善)坍塌,所以只好改用井渠代替地表易于坍塌的渠段。井渠的创造就是从这时开始的。近代有人认为这是开创了我国西北干旱地区“坎儿井”的先河,因为它们都是在井下串通的行水渠通道,只不过一是以河水为水源(龙首渠),一是以地下水为水源(坎儿井)。

    近代以来,由于我国人口的持续增长,“对自然的索取也不断加重,对自然环境的干扰也愈来愈强烈。不合理的人类经济、工程活动也使得地质灾害的发育(生)日趋加剧。”其中人工边坡失稳所导致的地质灾害占有很大比重。例如,我国西北和西南地区的几条铁道和公路干线,都因边坡失稳,发生过一系列的崩、滑、流灾害。据近年调查,这几条线路的地灾现状是:

    川藏公路沿线。由于地形、地质、气候、水文等各方面条件异常复杂,路线所经之地,山高谷深,崩塌、滑坡、泥石流灾害时有发生。据90年代初期调查统计,全线有崩塌1525处,滑坡419处,泥石流1036处,共3482处。多发生于高山峡谷区、活动断裂带和强震地带,且多在雨季(6—9月)爆发,近年来有增多趋势。

    成昆铁路沿线。成昆铁路长1100公里,穿越四川盆地、横断山脉、云贵高原。沿线地势险峻,地质条件复杂,岩性多变。据近年调查,有崩塌84处,滑坡104处,泥石流沟239条。在暴雨季节,常多处齐发,造成严重灾害。1970—1979年10年间,发生泥石流56次,1980—1985年沿线发生泥石流86次。

    宝成铁路沿线。宝成铁路全长669公里,线路基本沿嘉陵江河谷穿行,广元以南沿龙门山东南麓中、低丘陵进行,通过秦岭东西构造带与龙门山华夏系构造带,构造复杂,岩性以花岗岩强风化壳(秦岭)、第三系至侏罗、白垩系碎屑岩、志留系变质岩(千枚岩)等,结构破碎,沿线崩塌、滑坡、泥石流等已达3500处以上,分布在宝鸡至绵阳路段,有较大崩塌502处,滑坡271处,泥石流沟168条,平均每年100处(次)以上。全路崩滑流灾害分布密度大,平均每公里6.4处,其中有75%人工作用因素大。北强南弱,自秦岭至上西坝(广元北)路段,路线长度占全线55%而灾害占80%。1981年,一次特大暴雨导致全线崩滑流灾害差不多同时爆发,达61处之多。

    襄渝铁路。陕西境内襄渝铁路有120公里长的边坡有较大滑坡泥石流125处:三官至蜀河镇10公里范围内有泥石流沟15条,平均密度1.5处/公里。早在铁路修建过程中,基岩区和胀缩土地区都发生过大量崩滑灾害。由于筑路和嗣后的采矿活动中弃土弃渣随处堆积,在暴雨时期更加重了泥石流灾害。1979年7月11日—15日,紫阳县安寺沟因连续降雨与暴雨,发生的滑坡转化为泥石流,将沟中70米长的街道建筑物全部摧毁,21人被泥石流推出沟口,造成严重损失。

    以上几条交通大动脉曾发生过严重的崩滑流灾害:

     1981年7月9日凌晨,成昆铁路利子依达沟发生特大型泥石流,最大流量达每秒3200立方米,固体物质总量70万立方米,冲毁大桥,颠覆列车,造成人员伤亡,损失惨重。(《中国地质灾害与防治图集》,第54页)

     1988年7月20日,成昆铁路共和车站大平沟发生泥石流,固体物质总量10万立方米,龙头高7—8米,毁坏民房,中断行车。(《中国地质灾害与防治图集》,第55页)

     1988年9月2日晨,成昆铁路喜德铁西车站发生暴雨触发的堆积型滑坡,体积近40000立方米,铁轨被推移25米,并颠覆列车。(《中国地质灾害与防治图集》,第56页)

    除道路以外,各省(区)的其他工程活动所导致的边坡失稳,进而发生的崩滑泥石流灾害甚多。

     1953—1989年,辽宁阜新煤矿海州露天煤矿共发生滑坡54次。其中1987年4月18日—6月3日所发生的滑坡体积在2万立方米—11.4万立方米,多次造成停产,并引起毗邻石油厂出现重大险情,已造成数亿元的经济损失,尚未得到最终治理。(《中国地质灾害》,第126页)

     1953—1989年,辽宁阜新市海州露天煤矿共发生滑坡72次。1980年9月3日发生的最大滑坡,体积达31万立方米,滑坡体长215米,宽203米,后缘垂直高度63.9米,致使全矿停产,直接经济损失达4000多万元。(《中国地质灾害与防治图集》,第126页)

     1958年,河南鲁山县二郎庙暴雨后发生泥石流,夷平一村庄,全村80余人无一幸免。1982年,这里再次发生泥石流,堵塞公路交通达一年之久。(《中国地质灾害与防治图集》,第273页)

     1972—1992年,辽宁抚顺西露天煤矿发生滑坡54次。1987年4月18日—6月3日发生4次滑坡,体积在2万立方米—11.4万立方米,多次造成停产。由于边坡失稳,导致毗邻的石油一厂出现重大险情,已造成数亿元经济损失。(《中国地质灾害与防治图集》,第273页)

     1978年8月,内蒙古自治区平庄露天煤矿排土场发生滑坡。1979年12月,大滑坡形成,体长750米,宽210米,滑落体142万立方米,造成严重的经济损失。(《中国地质灾害与防治图集》,第112页)

     1980年6月3日晨,湖北省远安县盐池河磷矿发生崩塌,16秒钟内摧毁矿务局机关全部建筑物和坑口设施,死284人,经济损失达2500万元。崩塌体积130万立方米,堆积体最大厚度40米。崩塌产生Ms=1.4级地震。崩塌前,上覆山体已发生明显裂缝,1号裂缝最宽达0.8米,深150米。崩塌体下滑时,产生高速气流,迅速摧毁地面建筑物。下部的气垫作用使岩块和破碎的建筑物高速自下而上撞击对面陡壁,产生回弹和折射,崩塌块石以此种运动方式越过山脊,毁灭河谷下游的“安全区”,大部分人员在此遇难。(《中国地质灾害与防治图集》,第79页)

     1983年7月,河南灵宝县阌东—杨家湾坍岸,拥入三门峡水库的泥沙达4000万立方米,毁农田150亩。1987年7月,三门峡会兴村两次坍方15万立方米,受害的自然村达7个,危及居民145户,共697人,毁民房431间,直接经济损失60万元。(《中国地质灾害》,第279页)

     1983年3月7日,甘肃东乡县洒勒山发生滑坡,滑坡体达3100万立方米,主要为第四纪黄土、黄土状土,沙、砾石为第三系泥、砾岩石。滑坡体后壁于1980年开裂,1982—1983年开始蠕动,至1983年3月7日滑落,压埋村庄3个,死277人,伤22人,毁房500余间,死牲畜433头,毁公路1公里,农田3000余亩,水库2座。除自然因素外,主要是人为工程活动破坏山体斜坡平衡条件所致。(《中国地质灾害与防治图集》,第87页;《中国地质灾害》,第440页表)

     1991年11月19日,山西平朔县安太堡露天煤矿排土场发生大型滑坡,滑坡体长1000米,宽55米,高120—150米,死亡7人,经济损失4000万元。(《中国地质灾害与防治图集》,第93页)

     1991年,江西德兴铜矿的黄坑、祝家、西坑的废石场沿沟谷产生的泥石流的流量分别为178.7万立方米、108.2万立方米和28.9万立方米,长度分别为0.8—1.0公里。

    这些史料,都是比较典型的。崩、滑、流灾害基本齐全,各类人工活动都可以导致这些灾害。不同于古代的是,作为崩、滑、流的物质,已不完全是自然边坡上的岩土体,而且还增加了人工堆积体如废弃土石方、矿场的废石、废矿石、煤矸石、采石场的弃土、弃石等等,都能成为崩滑体的物质材料,因地震、人工震动、暴雨等等诱发成为崩、滑、流灾害。如果这些废弃物质、土石方等无休止地堆积在斜坡上或是古老滑坡体或坡积体上,加重滑坡体的负荷,即使没有地震、暴雨等因素,随着负荷的加重,也能诱发此类地质灾害,本节所引用的史料中也可以看到这种实例。

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  • 关键词:滑坡泥石流崩塌人工边坡失稳
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