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技术专访十四期 | 大型复杂滑坡及其防治对策

2018-12-28 15:50

文章根据王教授在全国边坡安全防护与生态修复新技术高峰论坛上分享的报告整理所得,侵删!


人物介绍

王恭先,现任中铁西北科学研究院研究员、博士生导师、国际土力学与岩土工程学会滑坡技术委员会委员、中国科学技术咨询服务中心滑坡防治专家组组长。享受国务院特殊津贴。历任铁道部科学研究院西北分院滑坡研究室主任、副院长。铁道部部级专家。

长期从事滑坡规律与防治技术的研究,是该专业领域的优秀学术带头人,在滑坡灾害的发生发展规律、滑动机制、滑坡边界条件判定、复杂滑坡的平剖面条块分析、滑坡的预报理论与方法,滑坡的防治原则和防滑措施的综合应用、新型抗滑结构的研究、开发和推广诸多方面,均有深入研究和见解。理论研究与生产实践紧密结合、工程地质学与岩土工程力学有机结合,创立了具有我国特色的滑坡防治学科理论。

Q1:王教授,您能简单介绍一下大型复杂滑坡的特点及危害么?

大型复杂滑坡一般指规模巨大:结构、性质和成因复杂;危害严重,治理费用昂贵的滑坡。
主要有以下特点:
1、规模巨大;滑坡长、宽各数百米、上千米、体积达数百万至数千万立方米;
2、结构复杂:常有多条、多级、多层和多期次滑动,构成一个滑坡区,各条块、级、层的稳定状态不同;
3、成因复杂:地质环境条件复杂多样,影响因素众多,形成机理各异,多为古老滑坡;
4、危害严重:常危害桥梁、隧道、车站、重要建筑物等;
5、治理费用昂贵:常需要数千万元至上亿元。


锁儿头滑坡 

Q2:那造成以上滑坡事故的原因有哪些呢?

造成滑坡事故有多个方面的原因,如前期地质工作不足,漏判了古老滑坡和易发生滑坡地段,对滑坡与高边坡的地质条件决定性认识不足,未查清地质条件、坡体结构与滑坡的关系,如滑坡的分条、分级、分层及其形成原因和过程;
也有因为对大型复杂滑坡的稳定性评价方法不完善,未能把定性和定量评价有机结合,重计算但参数选取不符合地质条件而造成的。

Q3:那如何对大型复杂滑坡进行勘察呢?

这个问题比较大,我分滑坡的调查测绘、滑坡的勘探、滑坡的监测、破坏模式和形成机理的分析、滑滞土强度试验和水质分析五个方面来回答。
1、滑坡的调查测绘
滑坡调查是认识滑坡最重要、最基础的工作,通过调查要形成滑坡的规模、性质的空间概念模型,它包括:
(1)区域地质资料的收集
(2)滑坡区及其附近地形地貌、地层岩性、地质构造和水文地质调查;
(3)滑坡的分条、分级和主滑方向调查:
(4)疑似滑坡与潜在滑坡调查;
(5)滑带地层调查:
(6)各层滑坡的剪出口调查;
(7)滑坡地表和建筑物变形和裂缝分布的性质调查;
(8)滑坡主要作用因素及变形历史调查;

2、滑坡的勘探
勘探是对调查判断的验证和补充,重点是查明滑面的层数、位置和形状以及地下水的分布、涌水量和补给与排泄通道。
(1)勘探手段:物探、钻探、坑(槽、洞)探综合勘探;
(2)勘探断面布置:应沿各条滑坡主滑方向布设主轴断面,平行主轴断面隔30~60m布设辅助断面。并应兼顾工程位置(如泄水洞、抗滑桩)的勘探。
(3)钻孔间距和深度:间距3050m,两级滑坡交叉处应加密;钻探深度应达推测最深层滑面以下35m,其中有1~2孔达最低侵蚀(开挖)面以下,以免漏掉深层滑面。
(4)利用钻孔埋设测斜管监测正在活动的滑面位置。
(5)钻探方法:采用无泵反循环法和双筒单动岩芯管钻探提高岩芯采取率。不用开水正循环钻探。
(6)水文地质实验为地下水排水工程提供依据。

3、滑坡的监测


4、破坏模式和形成机理的分析
滑坡的破坏模式:取决于坡体结构和沟谷切割或人工开挖形成的临空面,一般具有主滑段、牵引段和抗滑段、起控制作用的主滑段滑带,它依附于:
①不同岩性的接触面;
②顺层岩体的层间软弱夹层或层间错动带;
③切层岩体的节理组合面;
④破碎岩体中的次级断层破碎带。
滑坡的形成是在一定的坡体结构和外界因素作用下滑带岩土的应力-应变过程,有以下几种机理:坡体应力状态改变、滑带孔隙水压力增大、渐进破坏和残余強度、高陡斜坡下的软岩挤出、滑带土震动液化。概括说有以下情况:
①主滑带剪应力增大超过主滑带的抗剪强度,如坡上堆载和抗滑段开挖卸荷,以及地震增大下滑力等;
②主滑带岩土强度降低不能平衡剪应力,如地下水位上升、灌溉、水库侵淹滑带土、震动液化等;
③剪应力增大与滑带土强度衰减同时发生
④高陡斜坡下伏软岩的塑性流动挤出。
每个滑坡的情况不尽相同,应分别分析。自然界的古老滑坡主要外动力是河流冲刷,因此多是牵引式滑坡。只有崩塌加载才形成推移式滑坡。

5、滑滞土强度试验和水质分析
(1)现有岩土试验方法难以真实模拟滑动过程;
(2)滑带土具峰值强度和残余强度特征
(3)老滑坡滑带土峰值强度已不存在,应在重塑土峰值与残余强度间取值;
(4)滑带土试验应作不同含水量下的峰值与残余强度参数。

Q4:如何对滑坡的稳定性进行评价呢?

滑坡的稳定性不能从单一方面进行评价,要工程地质定性评价与力学计算定量评价有机结合,前者为后者提供计算范围和计算参数,后者计算不同工况下的稳定系数和设计推力。同时不仅要评价滑坡的现状稳定性,还要评价工程对其改造后的稳定性。
工程地质定性评价主要包括:
(1)从斜坡地貌形态演变分析滑坡形成过程
(2)从地质条件对比分析滑坡稳定性
(3)从滑动因素变动分析滑坡稳定性
(4)从变形迹象分析滑坡稳定性(蠕动、挤压、微滑、剧滑、滑后固结阶段)
力学计算定量评价主要包括:
(1)山体平衡核算
(2)滑坡稳定性计算——常用方法
(3)坡脚应力与岩土强度对比
(4)结构物强度与岩土强度比拟

Q5:预防大型复杂滑坡,您有哪些经验能和我们分享一下么?

1.查清滑坡性质和状态之后,绕避滑坡是最佳选择,包括古老滑坡、大型堆积体和顺层地段
2.在大型断裂走廊带的河岸选择相对稳定地段通过,避开大型滑坡和不良地质体。
3.局部改线减少抗滑段挖方和主滑段填方
4.采取排水和预加固措施防止滑坡发生

Q7:对于大型复杂滑坡,您是如何选择治理方案的呢?

1.正确认识滑坡是方案选择的基础
2.保护对象的重要性是方案选择的前提
3.要了解各种防治措施的适用条件
4.排水(地表水、地下水)是防治大型滑坡的首选方案
5.减重、反压、排水、支挡相结合综合治理
6.只保主要工程,不治整个滑坡。

同时在锚索桩设计中应注意以下问题:

1、锚索桩比普通桩省30%造价;
2、锚索应承担桩上滑坡推力20%~25%,有效减少桩身弯矩,故一束锚索不合理;
3、应具备锚固条件,设计相应钢绞线根数;
4、多束锚索应分开,防止“群锚效应”,上下左右用不同倾角;
5、桩悬臂超过12m,应考虑设锚索,控制桩头变位;
6、桩头做成斜面,有利锚索受力和施工;
7、注意锚索预应力损失,预应力应加到设计拉力的80%。

Q8:最后,您能简单概括一下你未来的研究方向么?

我目前的研究主要分为以下五个方向,包括、地下截排水效果的定量评价、多排桩的受力分配与监测、微型桩的设计计算方法完善、高填方中锚索的次应力监测与施工方法、地震后边坡与滑坡的稳定性评价。

文章根据王教授在全国边坡安全防护与生态修复新技术高峰论坛上分享的报告整理所得,侵删!


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