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山体滑坡的形成、危害和监测预警的方法

时间:2017-03-16     【转载】   阅读

以地质动力活动或地质环境异常变化为主要成因的自然灾害。在地球内动力、外动力或人为地质动力作用下,地球发生异常能量释放、物质运动、岩土体变形位移以及环境异常变化等,危害人类生命财产、生活与经济活动或破坏人类赖以生存与发展的资源、环境的现象或过程。不良地质现象通常叫做地质灾害,是指自然地质作用和人类活动造成的恶化地质环境,降低了环境质量,直接或间接危害人类安全,并给社会和经济建设造成损失的地质事件。地质灾害是指,在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化,土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化,以及地震、火山、地热害等。

地质灾害的背景:

影响或控制地质灾害形成与发展的基础环境和总体条件。它与地质灾害形成条件既存在密切联系又有一定区别。地质灾害形成条件指的是造成地质灾害的直接因素;地质灾害背景指的是控制和影响地质灾害的更高层次的基础条件。地质灾害背景由两个系列组成:

①以地球动力活动为核心的自然背景;

②以人口、经济、社会发展水平为核心的社会经济背景。地质灾害背景虽然不能直接决定一个具体灾害事件的发生和发展,但从宏观上控制了一个地区一种或多种地质灾害的成灾程度和变化的总体趋势。因此研究地质灾害背景条件是进行地质灾害宏观评价的重要内容。

地质灾害的基本定义:

地质灾害是指由于自然或人为作用,多数情况下是二者协同作用引起的,在地球表层比较强烈地破坏人类生命财产和生存环境的岩土体移动事件。地质灾害在成因上具备自然演化和人为诱发的双重性,它既是自然灾害的组成部分,同时也属于人为灾害的范畴。在某种意义上,地质灾害已经是一个具有社会属性的问题,已经成为制约社会经崭发展和人民安居的重要因素。因此,地质灾害防治就不仅是指预防、躲避和工程治理,在高层次的社会意识上更表现为努力提高人类自身的素质,通过制定公共政策或政府立法约束公众的行为,自觉地保护地质环境,从而达到避免或减少地质灾害的目的。
  地质灾害主要是指崩塌(即危岩体)、滑坡、泥石流、岩溶地而塌陷和地裂缝等,它们是比较公认的原地壳表层地质结构的剧烈变化而产生的,且通常被认为是突发性的。
  地质环境灾害是指区域性地质生态环境变异引起的危害,如区域性地而沉降、海水人侵、干旱半干旱地区的荒漠化、石山地区的水土流失、石漠化和区域性地质构造沉降背景下平原或盆地地区的频繁洪灾等,这些问题通常都是由多种因素引起且缓慢发生的,地质界常称其为缓变性地质灾害。

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(突发洪涝灾害山体滑坡现场图片)

山体滑坡(landslides)属于地质灾害的一种,是指山体斜坡上某一部分岩土在重力(包括岩土本身重力及地下水的动静压力)作用下,沿着一定的软弱结构面(带)产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动的作用和现象。俗称“走上”、“地滑”、“土溜”、“垮山”等。 

一、专业名词注解:

滑坡体:指滑坡的整个滑动部分,简称滑体;

滑坡壁:指滑坡体后缘与不动的山体脱离开后,暴露在外面的形似壁状的分界面;

滑坡鼓丘:指滑坡体前缘因受阻力而隆起的小丘;

滑动面:指滑坡体沿下伏不动的岩、土体下滑的分界面,简称滑面;

滑坡台阶:指滑坡体滑动时,由于各种岩、土体滑动速度差异,在滑坡体表面形成台阶状的错台;

滑动带:指平行滑动面受揉皱及剪切的破碎地带,简称滑带;
滑坡床:指滑坡体滑动时所依附的下伏不动的岩、土体,简称滑床;
滑坡洼地:指滑动时滑坡体与滑坡壁间拉开,形成的沟槽或中间低四周高的封闭洼地;
滑坡周界:指滑坡体和周围不动的岩、土体在平面上的分界线;
滑坡舌:指滑坡前缘形如舌状的凸出部分,简称滑舌;

滑坡裂缝:指滑坡活动时在滑体及其边缘所产生的一系列裂缝。位于滑坡体上(后)部多呈弧形展布者称拉张裂缝;位于滑体中部两侧,滑动体与不滑动体分界处者称剪切裂缝;剪切裂缝两侧又常伴有羽毛状排列的裂缝,称羽毛状裂缝;滑坡体前部因滑动受阻而隆起形成的张裂缝,称鼓张裂;位于滑坡体中前部,尤其在滑舌部位呈放射状展布者,称扇状裂缝。以上滑坡诸要素只有在发育完全的新生滑坡才同时具备,并非任一滑坡都齐全具有。

二、形成原因

  ⒈ 地理原因

地理条件原因主要与以下几方面:
①岩土类型。岩土体是产生滑坡的物质基础。一般说,各类岩、土都有可能构成滑坡体,其中结构松散,抗剪强度和抗风化能力较低,在水的作用下其性质能发生变化的岩、土,如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。
②地质构造条件。组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时,才有可能向下滑动的条件。同时、构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。故各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时,最易发生滑坡。
③地形地貌条件。只有处于一定的地貌部位,具备一定坡度的斜坡,才可能发生滑坡。一般江、河、湖(水库)、海、沟的斜坡,前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物的边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。坡度大于10度,小于45度,下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。
④水文地质条件。地下水活动,在滑坡形成中起着主要作用。它的作用主要表现在:软化岩、土,降低岩、土体的强度,产生动水压力和孔隙水压力,潜蚀岩、土,增大岩、土山体滑坡容重,对透水岩层产生浮托力等。尤其是对滑面(带)的软化作用和降低强度的作用最突出。
⒉ 内外应力和人为原因

就内外应力和人为作用的影响来说,在如今地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区,外界因素和作用,可以使产生滑坡的基本条件发生变化,从而诱发滑坡。主要的诱发因素有: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;不合理的人类工程活动,如开挖坡脚、坡体上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水、矿山开采等都可诱发滑坡,还有如海啸、风暴潮、冻融等作用也可诱发滑坡。

三、活动的强度

滑坡的活动强度,主要与滑坡的规模、滑移速度、滑移距离及其蓄积的位能和产生的功能有关。一般讲,滑坡体的位置越高、体积越大、移动速度越快、移动距离越远,则滑坡的活动强度也就越高,危害程度也就越大。具体讲来,影响滑坡活动强度的因素有:

地形:坡度、高差越大,滑坡位能越大,所形成滑坡的滑速越高。斜坡前方地形的开阔程度,对滑移距离的大小有很大影响。地形越开阔,则滑移距离越大。阔程度,对滑移距离的大小有很大影响。地形越开阔,则滑移距离越大。

地质构造:切割、分离坡体的地质构造越发育,形成滑坡的规模往往也就越大越多。

岩性:组成滑坡体的岩、土的力学强度越高、越完整,则滑坡往往就越少。构成滑坡滑面的岩、土性质,直接影响着滑速的高低,一般讲,滑坡面的力学强度越低,滑坡体的滑速也就越高。
诱发因素:诱发滑坡活动的外界因素越强,滑坡的活动强度则越大。如强烈地震、特大暴雨所诱发的滑坡多为大的高速滑坡。

总之,滑坡的活动强度是若干因素综合作用的结果。

四、影响的因素

⒈ 影响滑坡活动时间的诱发因素及其规律
滑坡的活动时间主要与诱发滑坡的各种外界因素有关,如地震、降温、冻融、海啸、风暴潮及人类活动等。大致有如下规律:
①同时性:有些滑坡受诱发因素的作用后,立即活动。如强烈地震、暴雨、海啸、风暴潮等发生时和不合理的人类活动,如开挖、爆破等,都会有大量的滑坡出现。
②滞后性:有些滑坡发生时间稍晚于诱发作用因素的时间。如降雨、融雪、海啸、风暴潮及人类活动之后。这种滞后性规律在降雨诱发型滑坡中表现最为明显,该类滑坡多发生在暴雨、大雨和长时间的连续降雨之后,滞后时间的长短与滑坡体的岩性、结构及降雨量的大小有关。一般讲,滑坡体越松散、裂隙越发育、降雨量越大,则滞后时间越短。此外,人工开挖坡脚之后,堆载及水库蓄、泄水之后发生的滑坡也属于这类。由人为活动因素诱发的滑坡的滞后时间的长短与人类活动的强度大小及滑坡的原先稳定程度有关。人类活动强度越大、山体滑坡救援滑坡体的稳定程度越低,则滞后时间越短。
⒉ 影响滑坡空间分布的诱发因素及其规律
滑坡的空间分布,主要与地质因素和气候等因素有关。通常、下列地带是滑坡的易发和多发地区:
①江、河、湖(水库)、海、沟的岸坡地带:地形高差大的峡谷地区,山区、铁路、公路、工程建筑物的边坡地段等。这些地带为滑坡形成提供了有利的地形地貌条件。
②地质构造带之中,如断裂带、地震带等。通常、地震烈度大于7度的地区,坡度大于25度的坡体,在地震中极易发生滑坡;断裂带中的岩体破碎、裂隙发育,则非常有利于滑坡的形成。
③易滑(坡)的岩、土分布区。如松散覆盖层、黄土、泥岩、页岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等岩、土的存在,为滑坡的形成提供了良好的物质基础。
④暴雨多发区或异常的强降雨地区。在这些地区,异常的降雨为滑坡发生提供了有利的诱发因素。
上述地带的叠加区域,就形成了滑坡的密集发育区。如我国从太行山到秦岭、经鄂西、四川、云南到藏东一带就是这种典型地区,滑坡发生密度极大,危害非常严重。
⒊ 人类活动影响滑坡发生的诱发因素
违反自然规律、破坏斜坡稳定条件的人类活动都会诱发滑坡。例如:
①开挖坡脚。修建铁路、公路、依山建房、建厂等工程,常常因使坡体下部失去支撑而发生下滑。例如我国西南、西北的一些铁路、公路、因修建时大力爆破、强行开挖,事后陆陆续续地在边坡上发生了滑坡,给道路施工、运营带来危害。
②蓄水、排水。水渠和水池的漫溢和渗漏,工业生产用水和废水的排放、农业灌溉等,均易使水流渗入坡体,加大孔隙水压力,软化岩、土体,增大坡体容重,从而促使或诱发滑坡的发生。水库的水位上下急剧变动,加大了坡体的动水压力,也可使斜坡和岸坡诱发滑坡发生。支撑不了过大的重量,失去平衡而沿软弱面下滑。尤其是厂矿废渣的不合理堆弃,常常触发滑坡的发生。
随着经济的发展,人类越来越多的工程活动破坏了自然坡体,因而近年来滑坡的发生越来越频繁,并有愈演愈烈的趋势。应加以重视。

五、发生前兆


  不同类型、不同性质、不同特点的滑坡,在滑动之前,均会表现出不同的异常现象。显示出滑坡的预兆。归纳起来常见的有如下几种现象:

大滑动之前:在滑坡前缘坡脚处,有堵塞多年的泉水复活现象,有岩石开裂或被剪切挤压的音响,或者出现泉水突然干枯,井水位突变、动物的异常反映等类似的现象。

在滑坡体中:前部出现横向及纵向放射状裂缝,它反映了滑坡体向前推挤并受到阻碍,已进入临滑状态。

临滑之前:滑坡体四周岩体会出现小型崩塌和松弛现象。如果在滑坡体有长期位移观测资料,那么大滑动之前,无论是水平位移量或垂直位移量,均会出现加速变化的趋势。这是临滑的明显迹象。滑坡后缘的裂缝急剧扩展,并从裂缝中冒出热气或冷风。临滑之前,在滑坡体范围内的动物惊恐异常,植物变态。如猪、狗、牛惊恐不宁,不入睡,老鼠乱窜不进洞。树木枯萎或歪斜等。

六、山体滑坡监测预警的方法

 

⒈ 简易监测的方法:

地质灾害简易监测,是指借助于简单的测量工具、仪器装置和量测方法,监测灾害体、房屋或构筑物裂缝位移变化的监测方法。

埋钉法:在建筑物裂缝两侧各钉一颗钉子,通过测量两侧两颗钉子之间的距强降雨可能引发地质灾害离变化来判断滑坡的变形滑动。这种方法对于临灾前兆的判断是非常有效的。

上漆法:在建筑物裂缝的两侧用油漆各画上一道标记,与埋钉法原理是相同的,通过测量两侧标记之间的距离来判断裂缝是否存在扩大。

埋桩法:埋桩法适合对崩塌、滑坡体上发生的裂缝进行观测。在斜坡上横跨裂缝两侧埋桩,用钢卷尺测量桩之间的距离,可以了解滑坡变形滑动过程。对于土体裂缝,埋桩不能离裂缝太近。
贴片法:横跨建筑物裂缝粘贴水泥砂浆片或纸片,如果砂浆片或纸片被拉断,说明滑坡发生了明显变形,须严加防范。与上面三种方法相比,这种方法不能获得具体数据,但是,可以非常直接地判断滑坡的突然变化情况。
地质灾害群测群防监测方法除了采用埋桩法、贴片法和灾害前兆观查等简单方法外,还可以借助简易、实用、快捷、易于掌握的地声、位移、雨量等群测群防预警装置和简单的光、声、电警报信号发生装置,来提高预警的准确性和临灾的快速反应能力。
⒉ 遥感监测的方法:

传统的大地精密测量法、GNSS法以及近景摄影测量法等滑坡监测方法已得到了广泛的应用,并在某些方面取得了显著的成效,但这些常规技术方法往往会受到气候与地形等条件的限制,且连续观测能力较差,实施困难较大,在观测条件复杂地区都存在着一定的局限性。

而利用遥感技术克服了地形、气候、观测条件的限制,可以实现大范围的滑坡区域调查以及针对滑坡不同阶段实行动态监测,因此引入遥感技术进行滑坡监测是非常意义的。遥感用于滑坡监测的研究主要可分为三个方面内容滑坡探测与识别;滑坡时间和空间上的动态监测;结合 GIS技术的空间分析和灾害预测。调查的方法有:
①直接解译:滑坡的探测与识别通常都采用航片或高分辨率卫星影像进行判读,识别出滑坡的鉴别特征,如泥石流引发的沉积物堆积、地貌地形、冰川退缩及冰舌的位移、岩层断裂等,。
②动态对比:滑坡的监测可通过检测多时相卫星影像上滑坡前后的土地利用变化来定位滑坡,然后通过对比不同时期的滑坡条件,如滑坡范围、移动速度、地表形态、土壤湿度,进行滑坡动态监测。
③干涉雷达监测:目前,滑坡动态监测或制图大部分已经采用了InSAR或D-InSAR。如采用ERS数据生成干涉DEM,并利用获取的地面控制点改进地理编码和高程值,获取地理编码垂直高程变化图。由此,辨识出边坡的位移,证明其不稳定,在滑坡真正发生之前进行预测。然后,从滑坡堆积带的影像中,分别选出三个主要为粗略纹理、中等纹理以及细碎片的不同区域,进行局部直方图分析,量测影像纹理,进一步找出滑坡碎片的大小及分布。
⒊ 监测次数和时间

旱季每15天监测一次。雨季(4~9月)每5天监测一次(如每月5日、10日、15日、20日、25日、30日),如发现监测地质灾害点有异常变化或在暴雨、连续降雨天气时,特别是12小时降雨量达50㎜以上时,应加密监测次数,如每天1次或多次,甚至昼夜安排专人监测。

七、当遇到滑坡灾害正在发生时,怎么应对

当遇到滑坡正在发生时,首先应镇静,不可惊慌失措。为了自救或救助他人,应该做到如下几点:

1、冷静。当处在滑处体上时,首先应保持冷静,不能慌乱;慌乱不仅浪费时间,而且极可能做出错误的决定。

  2、要迅速环顾四周,向较为安全的地段撤离。一般除高速滑坡外,只要行动迅速,都有可能逃离危险区段。跑离时,以向两侧跑为最佳方向。在向下滑动的山坡中,向上或向下跑均是很危险的。当遇到无法跑离的高速滑坡时,更不能慌乱,在一定条件下,如滑坡呈整体滑动时,原地不动,或抱住大树等物,不失为一种有效的自救措施。在确保安全的情况下,离原居住处越近越好,交通、水、电越方便越好。同时要听从统一安排,不要自择路线。当你无法继续逃离时,应迅速抱住身边的树木等固定物体。可躲避在结实的障碍物下,或蹲在地坎、地沟里。应注意保护好头部,可利用身边的衣物裹住头部。

  3、对于尚未滑动的滑坡危险区,一旦发现可疑的滑坡活动时,应立即报告邻近的村、乡、县等有关政府或单位,以便组织有关政府、单位、部队、专家及当地群众参加抢险救灾活动。

  4、滑坡时,极易造成人员受伤,当受伤时应呼救“120”。呼救时应说明灾害事件发生的时间、地点以及事件的性质,伤情、伤亡人数,急需哪方面的救援以及呼救人的姓名、单位、所用呼救电话号码。遭遇山体滑坡时,首先要沉着冷静,不要慌乱。然后采取必要措施迅速撤离到安全地点。避灾场地应选择在易滑坡两侧边界外围。

  5、滑坡停止后,不应立刻回家检查情况。因为滑坡会连续发生,贸然回家,从而遭到第二次滑坡的侵害。只有当滑坡已经过去,并且自家的房屋远离滑坡,确认完好安全后,方可进入。

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