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山體滑坡的形成、危害和監(jiān)測預(yù)警的方法

时间:2017-03-16     【转载】   阅读

以地質(zhì)動力活動或地質(zhì)環(huán)境異常變化為主要成因的自然災(zāi)害。在地球內(nèi)動力、外動力或人為地質(zhì)動力作用下,地球發(fā)生異常能量釋放、物質(zhì)運動、巖土體變形位移以及環(huán)境異常變化等,危害人類生命財產(chǎn)、生活與經(jīng)濟活動或破壞人類賴以生存與發(fā)展的資源、環(huán)境的現(xiàn)象或過程。不良地質(zhì)現(xiàn)象通常叫做地質(zhì)災(zāi)害,是指自然地質(zhì)作用和人類活動造成的惡化地質(zhì)環(huán)境,降低了環(huán)境質(zhì)量,直接或間接危害人類安全,并給社會和經(jīng)濟建設(shè)造成損失的地質(zhì)事件。地質(zhì)災(zāi)害是指,在自然或者人為因素的作用下形成的,對人類生命財產(chǎn)、環(huán)境造成破壞和損失的地質(zhì)作用(現(xiàn)象)。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面沉降、地面塌陷、巖爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤層自燃、黃土濕陷、巖土膨脹、砂土液化,土地凍融、水土流失、土地沙漠化及沼澤化、土壤鹽堿化,以及地震、火山、地?zé)岷Φ取?/span>

地質(zhì)災(zāi)害的背景:

影響或控制地質(zhì)災(zāi)害形成與發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)境和總體條件。它與地質(zhì)災(zāi)害形成條件既存在密切聯(lián)系又有一定區(qū)別。地質(zhì)災(zāi)害形成條件指的是造成地質(zhì)災(zāi)害的直接因素;地質(zhì)災(zāi)害背景指的是控制和影響地質(zhì)災(zāi)害的更高層次的基礎(chǔ)條件。地質(zhì)災(zāi)害背景由兩個系列組成:

①以地球動力活動為核心的自然背景;

②以人口、經(jīng)濟、社會發(fā)展水平為核心的社會經(jīng)濟背景。地質(zhì)災(zāi)害背景雖然不能直接決定一個具體災(zāi)害事件的發(fā)生和發(fā)展,但從宏觀上控制了一個地區(qū)一種或多種地質(zhì)災(zāi)害的成災(zāi)程度和變化的總體趨勢。因此研究地質(zhì)災(zāi)害背景條件是進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害宏觀評價的重要內(nèi)容。

地質(zhì)災(zāi)害的基本定義:

地質(zhì)災(zāi)害是指由于自然或人為作用,多數(shù)情況下是二者協(xié)同作用引起的,在地球表層比較強烈地破壞人類生命財產(chǎn)和生存環(huán)境的巖土體移動事件。地質(zhì)災(zāi)害在成因上具備自然演化和人為誘發(fā)的雙重性,它既是自然災(zāi)害的組成部分,同時也屬于人為災(zāi)害的范疇。在某種意義上,地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)是一個具有社會屬性的問題,已經(jīng)成為制約社會經(jīng)嶄發(fā)展和人民安居的重要因素。因此,地質(zhì)災(zāi)害防治就不僅是指預(yù)防、躲避和工程治理,在高層次的社會意識上更表現(xiàn)為努力提高人類自身的素質(zhì),通過制定公共政策或政府立法約束公眾的行為,自覺地保護(hù)地質(zhì)環(huán)境,從而達(dá)到避免或減少地質(zhì)災(zāi)害的目的。
  地質(zhì)災(zāi)害主要是指崩塌(即危巖體)、滑坡、泥石流、巖溶地而塌陷和地裂縫等,它們是比較公認(rèn)的原地殼表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的劇烈變化而產(chǎn)生的,且通常被認(rèn)為是突發(fā)性的。
  地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害是指區(qū)域性地質(zhì)生態(tài)環(huán)境變異引起的危害,如區(qū)域性地而沉降、海水人侵、干旱半干旱地區(qū)的荒漠化、石山地區(qū)的水土流失、石漠化和區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造沉降背景下平原或盆地地區(qū)的頻繁洪災(zāi)等,這些問題通常都是由多種因素引起且緩慢發(fā)生的,地質(zhì)界常稱其為緩變性地質(zhì)災(zāi)害。

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(突發(fā)洪澇災(zāi)害山體滑坡現(xiàn)場圖片)

山體滑坡(landslides)屬于地質(zhì)災(zāi)害的一種,是指山體斜坡上某一部分巖土在重力(包括巖土本身重力及地下水的動靜壓力)作用下,沿著一定的軟弱結(jié)構(gòu)面(帶)產(chǎn)生剪切位移而整體地向斜坡下方移動的作用和現(xiàn)象。俗稱“走上”、“地滑”、“土溜”、“垮山”等。 

一、專業(yè)名詞注解:

滑坡體:指滑坡的整個滑動部分,簡稱滑體;

滑坡壁:指滑坡體后緣與不動的山體脫離開后,暴露在外面的形似壁狀的分界面;

滑坡鼓丘:指滑坡體前緣因受阻力而隆起的小丘;

滑動面:指滑坡體沿下伏不動的巖、土體下滑的分界面,簡稱滑面;

滑坡臺階:指滑坡體滑動時,由于各種巖、土體滑動速度差異,在滑坡體表面形成臺階狀的錯臺;

滑動帶:指平行滑動面受揉皺及剪切的破碎地帶,簡稱滑帶;
滑坡床:指滑坡體滑動時所依附的下伏不動的巖、土體,簡稱滑床;
滑坡洼地:指滑動時滑坡體與滑坡壁間拉開,形成的溝槽或中間低四周高的封閉洼地;
滑坡周界:指滑坡體和周圍不動的巖、土體在平面上的分界線;
滑坡舌:指滑坡前緣形如舌狀的凸出部分,簡稱滑舌;

滑坡裂縫:指滑坡活動時在滑體及其邊緣所產(chǎn)生的一系列裂縫。位于滑坡體上(后)部多呈弧形展布者稱拉張裂縫;位于滑體中部兩側(cè),滑動體與不滑動體分界處者稱剪切裂縫;剪切裂縫兩側(cè)又常伴有羽毛狀排列的裂縫,稱羽毛狀裂縫;滑坡體前部因滑動受阻而隆起形成的張裂縫,稱鼓張裂;位于滑坡體中前部,尤其在滑舌部位呈放射狀展布者,稱扇狀裂縫。以上滑坡諸要素只有在發(fā)育完全的新生滑坡才同時具備,并非任一滑坡都齊全具有。

二、形成原因

  ⒈ 地理原因

地理條件原因主要與以下幾方面:
①巖土類型。巖土體是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。一般說,各類巖、土都有可能構(gòu)成滑坡體,其中結(jié)構(gòu)松散,抗剪強度和抗風(fēng)化能力較低,在水的作用下其性質(zhì)能發(fā)生變化的巖、土,如松散覆蓋層、黃土、紅粘土、頁巖、泥巖、煤系地層、凝灰?guī)r、片巖、板巖、千枚巖等及軟硬相間的巖層所構(gòu)成的斜坡易發(fā)生滑坡。
②地質(zhì)構(gòu)造條件。組成斜坡的巖、土體只有被各種構(gòu)造面切割分離成不連續(xù)狀態(tài)時,才有可能向下滑動的條件。同時、構(gòu)造面又為降雨等水流進(jìn)入斜坡提供了通道。故各種節(jié)理、裂隙、層面、斷層發(fā)育的斜坡、特別是當(dāng)平行和垂直斜坡的陡傾角構(gòu)造面及順坡緩傾的構(gòu)造面發(fā)育時,最易發(fā)生滑坡。
③地形地貌條件。只有處于一定的地貌部位,具備一定坡度的斜坡,才可能發(fā)生滑坡。一般江、河、湖(水庫)、海、溝的斜坡,前緣開闊的山坡、鐵路、公路和工程建筑物的邊坡等都是易發(fā)生滑坡的地貌部位。坡度大于10度,小于45度,下陡中緩上陡、上部成環(huán)狀的坡形是產(chǎn)生滑坡的有利地形。
④水文地質(zhì)條件。地下水活動,在滑坡形成中起著主要作用。它的作用主要表現(xiàn)在:軟化巖、土,降低巖、土體的強度,產(chǎn)生動水壓力和孔隙水壓力,潛蝕巖、土,增大巖、土山體滑坡容重,對透水巖層產(chǎn)生浮托力等。尤其是對滑面(帶)的軟化作用和降低強度的作用最突出。
⒉ 內(nèi)外應(yīng)力和人為原因

就內(nèi)外應(yīng)力和人為作用的影響來說,在如今地殼運動的地區(qū)和人類工程活動的頻繁地區(qū)是滑坡多發(fā)區(qū),外界因素和作用,可以使產(chǎn)生滑坡的基本條件發(fā)生變化,從而誘發(fā)滑坡。主要的誘發(fā)因素有:地震、降雨和融雪、地表水的沖刷、浸泡、河流等地表水體對斜坡坡腳的不斷沖刷;不合理的人類工程活動,如開挖坡腳、坡體上部堆載、爆破、水庫蓄(泄)水、礦山開采等都可誘發(fā)滑坡,還有如海嘯、風(fēng)暴潮、凍融等作用也可誘發(fā)滑坡。

三、活動的強度

滑坡的活動強度,主要與滑坡的規(guī)模、滑移速度、滑移距離及其蓄積的位能和產(chǎn)生的功能有關(guān)。一般講,滑坡體的位置越高、體積越大、移動速度越快、移動距離越遠(yuǎn),則滑坡的活動強度也就越高,危害程度也就越大。具體講來,影響滑坡活動強度的因素有:

地形:坡度、高差越大,滑坡位能越大,所形成滑坡的滑速越高。斜坡前方地形的開闊程度,對滑移距離的大小有很大影響。地形越開闊,則滑移距離越大。闊程度,對滑移距離的大小有很大影響。地形越開闊,則滑移距離越大。

地質(zhì)構(gòu)造:切割、分離坡體的地質(zhì)構(gòu)造越發(fā)育,形成滑坡的規(guī)模往往也就越大越多。

巖性:組成滑坡體的巖、土的力學(xué)強度越高、越完整,則滑坡往往就越少。構(gòu)成滑坡滑面的巖、土性質(zhì),直接影響著滑速的高低,一般講,滑坡面的力學(xué)強度越低,滑坡體的滑速也就越高。
誘發(fā)因素:誘發(fā)滑坡活動的外界因素越強,滑坡的活動強度則越大。如強烈地震、特大暴雨所誘發(fā)的滑坡多為大的高速滑坡。

總之,滑坡的活動強度是若干因素綜合作用的結(jié)果。

四、影響的因素

⒈ 影響滑坡活動時間的誘發(fā)因素及其規(guī)律
滑坡的活動時間主要與誘發(fā)滑坡的各種外界因素有關(guān),如地震、降溫、凍融、海嘯、風(fēng)暴潮及人類活動等。大致有如下規(guī)律:
①同時性:有些滑坡受誘發(fā)因素的作用后,立即活動。如強烈地震、暴雨、海嘯、風(fēng)暴潮等發(fā)生時和不合理的人類活動,如開挖、爆破等,都會有大量的滑坡出現(xiàn)。
②滯后性:有些滑坡發(fā)生時間稍晚于誘發(fā)作用因素的時間。如降雨、融雪、海嘯、風(fēng)暴潮及人類活動之后。這種滯后性規(guī)律在降雨誘發(fā)型滑坡中表現(xiàn)最為明顯,該類滑坡多發(fā)生在暴雨、大雨和長時間的連續(xù)降雨之后,滯后時間的長短與滑坡體的巖性、結(jié)構(gòu)及降雨量的大小有關(guān)。一般講,滑坡體越松散、裂隙越發(fā)育、降雨量越大,則滯后時間越短。此外,人工開挖坡腳之后,堆載及水庫蓄、泄水之后發(fā)生的滑坡也屬于這類。由人為活動因素誘發(fā)的滑坡的滯后時間的長短與人類活動的強度大小及滑坡的原先穩(wěn)定程度有關(guān)。人類活動強度越大、山體滑坡救援滑坡體的穩(wěn)定程度越低,則滯后時間越短。
⒉ 影響滑坡空間分布的誘發(fā)因素及其規(guī)律
滑坡的空間分布,主要與地質(zhì)因素和氣候等因素有關(guān)。通常、下列地帶是滑坡的易發(fā)和多發(fā)地區(qū):
①江、河、湖(水庫)、海、溝的岸坡地帶:地形高差大的峽谷地區(qū),山區(qū)、鐵路、公路、工程建筑物的邊坡地段等。這些地帶為滑坡形成提供了有利的地形地貌條件。
②地質(zhì)構(gòu)造帶之中,如斷裂帶、地震帶等。通常、地震烈度大于7度的地區(qū),坡度大于25度的坡體,在地震中極易發(fā)生滑坡;斷裂帶中的巖體破碎、裂隙發(fā)育,則非常有利于滑坡的形成。
③易滑(坡)的巖、土分布區(qū)。如松散覆蓋層、黃土、泥巖、頁巖、煤系地層、凝灰?guī)r、片巖、板巖、千枚巖等巖、土的存在,為滑坡的形成提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。
④暴雨多發(fā)區(qū)或異常的強降雨地區(qū)。在這些地區(qū),異常的降雨為滑坡發(fā)生提供了有利的誘發(fā)因素。
上述地帶的疊加區(qū)域,就形成了滑坡的密集發(fā)育區(qū)。如我國從太行山到秦嶺、經(jīng)鄂西、四川、云南到藏東一帶就是這種典型地區(qū),滑坡發(fā)生密度極大,危害非常嚴(yán)重。
⒊ 人類活動影響滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素
違反自然規(guī)律、破壞斜坡穩(wěn)定條件的人類活動都會誘發(fā)滑坡。例如:
①開挖坡腳。修建鐵路、公路、依山建房、建廠等工程,常常因使坡體下部失去支撐而發(fā)生下滑。例如我國西南、西北的一些鐵路、公路、因修建時大力爆破、強行開挖,事后陸陸續(xù)續(xù)地在邊坡上發(fā)生了滑坡,給道路施工、運營帶來危害。
②蓄水、排水。水渠和水池的漫溢和滲漏,工業(yè)生產(chǎn)用水和廢水的排放、農(nóng)業(yè)灌溉等,均易使水流滲入坡體,加大孔隙水壓力,軟化巖、土體,增大坡體容重,從而促使或誘發(fā)滑坡的發(fā)生。水庫的水位上下急劇變動,加大了坡體的動水壓力,也可使斜坡和岸坡誘發(fā)滑坡發(fā)生。支撐不了過大的重量,失去平衡而沿軟弱面下滑。尤其是廠礦廢渣的不合理堆棄,常常觸發(fā)滑坡的發(fā)生。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人類越來越多的工程活動破壞了自然坡體,因而近年來滑坡的發(fā)生越來越頻繁,并有愈演愈烈的趨勢。應(yīng)加以重視。

五、發(fā)生前兆


  不同類型、不同性質(zhì)、不同特點的滑坡,在滑動之前,均會表現(xiàn)出不同的異,F(xiàn)象。顯示出滑坡的預(yù)兆。歸納起來常見的有如下幾種現(xiàn)象:

大滑動之前:在滑坡前緣坡腳處,有堵塞多年的泉水復(fù)活現(xiàn)象,有巖石開裂或被剪切擠壓的音響,或者出現(xiàn)泉水突然干枯,井水位突變、動物的異常反映等類似的現(xiàn)象。

在滑坡體中:前部出現(xiàn)橫向及縱向放射狀裂縫,它反映了滑坡體向前推擠并受到阻礙,已進(jìn)入臨滑狀態(tài)。

臨滑之前:滑坡體四周巖體會出現(xiàn)小型崩塌和松弛現(xiàn)象。如果在滑坡體有長期位移觀測資料,那么大滑動之前,無論是水平位移量或垂直位移量,均會出現(xiàn)加速變化的趨勢。這是臨滑的明顯跡象;潞缶壍牧芽p急劇擴展,并從裂縫中冒出熱氣或冷風(fēng)。臨滑之前,在滑坡體范圍內(nèi)的動物驚恐異常,植物變態(tài)。如豬、狗、牛驚恐不寧,不入睡,老鼠亂竄不進(jìn)洞。樹木枯萎或歪斜等。

六、山體滑坡監(jiān)測預(yù)警的方法

 

⒈ 簡易監(jiān)測的方法:

地質(zhì)災(zāi)害簡易監(jiān)測,是指借助于簡單的測量工具、儀器裝置和量測方法,監(jiān)測災(zāi)害體、房屋或構(gòu)筑物裂縫位移變化的監(jiān)測方法。

埋釘法:在建筑物裂縫兩側(cè)各釘一顆釘子,通過測量兩側(cè)兩顆釘子之間的距強降雨可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害離變化來判斷滑坡的變形滑動。這種方法對于臨災(zāi)前兆的判斷是非常有效的。

上漆法:在建筑物裂縫的兩側(cè)用油漆各畫上一道標(biāo)記,與埋釘法原理是相同的,通過測量兩側(cè)標(biāo)記之間的距離來判斷裂縫是否存在擴大。

埋樁法:埋樁法適合對崩塌、滑坡體上發(fā)生的裂縫進(jìn)行觀測。在斜坡上橫跨裂縫兩側(cè)埋樁,用鋼卷尺測量樁之間的距離,可以了解滑坡變形滑動過程。對于土體裂縫,埋樁不能離裂縫太近。
貼片法:橫跨建筑物裂縫粘貼水泥砂漿片或紙片,如果砂漿片或紙片被拉斷,說明滑坡發(fā)生了明顯變形,須嚴(yán)加防范。與上面三種方法相比,這種方法不能獲得具體數(shù)據(jù),但是,可以非常直接地判斷滑坡的突然變化情況。
地質(zhì)災(zāi)害群測群防監(jiān)測方法除了采用埋樁法、貼片法和災(zāi)害前兆觀查等簡單方法外,還可以借助簡易、實用、快捷、易于掌握的地聲、位移、雨量等群測群防預(yù)警裝置和簡單的光、聲、電警報信號發(fā)生裝置,來提高預(yù)警的準(zhǔn)確性和臨災(zāi)的快速反應(yīng)能力。
⒉ 遙感監(jiān)測的方法:

傳統(tǒng)的大地精密測量法、GNSS法以及近景攝影測量法等滑坡監(jiān)測方法已得到了廣泛的應(yīng)用,并在某些方面取得了顯著的成效,但這些常規(guī)技術(shù)方法往往會受到氣候與地形等條件的限制,且連續(xù)觀測能力較差,實施困難較大,在觀測條件復(fù)雜地區(qū)都存在著一定的局限性。

而利用遙感技術(shù)克服了地形、氣候、觀測條件的限制,可以實現(xiàn)大范圍的滑坡區(qū)域調(diào)查以及針對滑坡不同階段實行動態(tài)監(jiān)測,因此引入遙感技術(shù)進(jìn)行滑坡監(jiān)測是非常意義的。遙感用于滑坡監(jiān)測的研究主要可分為三個方面內(nèi)容滑坡探測與識別;滑坡時間和空間上的動態(tài)監(jiān)測;結(jié)合 GIS技術(shù)的空間分析和災(zāi)害預(yù)測。調(diào)查的方法有:
①直接解譯:滑坡的探測與識別通常都采用航片或高分辨率衛(wèi)星影像進(jìn)行判讀,識別出滑坡的鑒別特征,如泥石流引發(fā)的沉積物堆積、地貌地形、冰川退縮及冰舌的位移、巖層斷裂等,。
②動態(tài)對比:滑坡的監(jiān)測可通過檢測多時相衛(wèi)星影像上滑坡前后的土地利用變化來定位滑坡,然后通過對比不同時期的滑坡條件,如滑坡范圍、移動速度、地表形態(tài)、土壤濕度,進(jìn)行滑坡動態(tài)監(jiān)測。
③干涉雷達(dá)監(jiān)測:目前,滑坡動態(tài)監(jiān)測或制圖大部分已經(jīng)采用了InSAR或D-InSAR。如采用ERS數(shù)據(jù)生成干涉DEM,并利用獲取的地面控制點改進(jìn)地理編碼和高程值,獲取地理編碼垂直高程變化圖。由此,辨識出邊坡的位移,證明其不穩(wěn)定,在滑坡真正發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)測。然后,從滑坡堆積帶的影像中,分別選出三個主要為粗略紋理、中等紋理以及細(xì)碎片的不同區(qū)域,進(jìn)行局部直方圖分析,量測影像紋理,進(jìn)一步找出滑坡碎片的大小及分布。
⒊ 監(jiān)測次數(shù)和時間

旱季每15天監(jiān)測一次。雨季(4~9月)每5天監(jiān)測一次(如每月5日、10日、15日、20日、25日、30日),如發(fā)現(xiàn)監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害點有異常變化或在暴雨、連續(xù)降雨天氣時,特別是12小時降雨量達(dá)50㎜以上時,應(yīng)加密監(jiān)測次數(shù),如每天1次或多次,甚至?xí)円拱才艑H吮O(jiān)測。

七、當(dāng)遇到滑坡災(zāi)害正在發(fā)生時,怎么應(yīng)對

當(dāng)遇到滑坡正在發(fā)生時,首先應(yīng)鎮(zhèn)靜,不可驚慌失措。為了自救或救助他人,應(yīng)該做到如下幾點:

1、冷靜。當(dāng)處在滑處體上時,首先應(yīng)保持冷靜,不能慌亂;慌亂不僅浪費時間,而且極可能做出錯誤的決定。

  2、要迅速環(huán)顧四周,向較為安全的地段撤離。一般除高速滑坡外,只要行動迅速,都有可能逃離危險區(qū)段。跑離時,以向兩側(cè)跑為最佳方向。在向下滑動的山坡中,向上或向下跑均是很危險的。當(dāng)遇到無法跑離的高速滑坡時,更不能慌亂,在一定條件下,如滑坡呈整體滑動時,原地不動,或抱住大樹等物,不失為一種有效的自救措施。在確保安全的情況下,離原居住處越近越好,交通、水、電越方便越好。同時要聽從統(tǒng)一安排,不要自擇路線。當(dāng)你無法繼續(xù)逃離時,應(yīng)迅速抱住身邊的樹木等固定物體?啥惚茉诮Y(jié)實的障礙物下,或蹲在地坎、地溝里。應(yīng)注意保護(hù)好頭部,可利用身邊的衣物裹住頭部。

  3、對于尚未滑動的滑坡危險區(qū),一旦發(fā)現(xiàn)可疑的滑坡活動時,應(yīng)立即報告鄰近的村、鄉(xiāng)、縣等有關(guān)政府或單位,以便組織有關(guān)政府、單位、部隊、專家及當(dāng)?shù)厝罕妳⒓訐岆U救災(zāi)活動。

  4、滑坡時,極易造成人員受傷,當(dāng)受傷時應(yīng)呼救“120”。呼救時應(yīng)說明災(zāi)害事件發(fā)生的時間、地點以及事件的性質(zhì),傷情、傷亡人數(shù),急需哪方面的救援以及呼救人的姓名、單位、所用呼救電話號碼。遭遇山體滑坡時,首先要沉著冷靜,不要慌亂。然后采取必要措施迅速撤離到安全地點。避災(zāi)場地應(yīng)選擇在易滑坡兩側(cè)邊界外圍。

  5、滑坡停止后,不應(yīng)立刻回家檢查情況。因為滑坡會連續(xù)發(fā)生,貿(mào)然回家,從而遭到第二次滑坡的侵害。只有當(dāng)滑坡已經(jīng)過去,并且自家的房屋遠(yuǎn)離滑坡,確認(rèn)完好安全后,方可進(jìn)入。

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