國際滑坡補(bǔ)救措施報(bào)告

1、滑坡補(bǔ)救措施報(bào)告的提議方案 來源：國土資源部信息中心 作者：李忠雄   發(fā)布時(shí)間：2006.11.20 1 引 言國際地科聯(lián)滑坡工作組（IUGS WG / L）是聯(lián)合國教科文組織國際巖土協(xié)會(huì)世界滑坡名錄工作組（WP / WLI）的延續(xù)，它由國際工程地質(zhì)和環(huán)境協(xié)會(huì)（IAEG）滑坡及其它塊體移動(dòng)委員會(huì)、國際土壤力學(xué)和巖土工程學(xué)會(huì)（ISSMGE）滑坡技術(shù)委員會(huì)，以及國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)國家工作組等單位組成。作為對(duì)“國際減災(zāi)十年（19902000）計(jì)劃”的貢獻(xiàn)，工作組一致通過建議使用描述滑坡的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語來幫助建立一個(gè)世界滑坡名錄。工作組已經(jīng)提出了一個(gè)用于報(bào)道滑坡（WP / WLI，199

2、0）、編寫滑坡總結(jié)（WP / WLI，1991）及描述滑坡活動(dòng)（WP / WLI，1993a）的方案，這些方案均總結(jié)在多語種的滑坡術(shù)語匯編中（WP / WLI，1993b），我們對(duì)滑坡下的定義是“大量巖石、土壤或碎屑沿著斜坡向下移動(dòng)”（Cruden，1991）。工作組還成立了若干委員會(huì)，將滑坡報(bào)告的范疇分別擴(kuò)展至滑坡的原因（WP / WLI，1994），滑坡的移動(dòng)速率（WP / WLI，1995），它們的地質(zhì)特征，以及可能造成的破壞?；轮卫砦瘑T會(huì)提出的建議確定了滑坡治理的主要措施并將其用于補(bǔ)充滑坡報(bào)告。工作組歡迎為補(bǔ)充完善這個(gè)（和其它）建議方案而精心用文件證明的各種建議，這些建議應(yīng)提交給工作

3、組主席（現(xiàn)任主席是D. M. Cruden博士，加拿大埃得蒙頓Alberta大學(xué)土木工程系）。 2 使用治理措施的有效性和被接受程度Terzaghi（1950）寫到“如果一個(gè)滑坡開始移動(dòng)，制止移動(dòng)的手段必須適應(yīng)引起滑動(dòng)的作用”。例如，如果侵蝕是引起滑動(dòng)的作用，考慮治理措施時(shí)可包括加固斜坡以防止侵蝕，或者消除造成侵蝕的源頭。通過采用覆蓋過濾材料或者用水平排水抽干泉水的方法使侵蝕泉變成不具侵蝕性等。了解產(chǎn)生滑坡的作用和機(jī)制的最大好處在于使用它來預(yù)先采取措施以減少和制止主要滑坡。這里應(yīng)該強(qiáng)調(diào)“主要”這個(gè)術(shù)語，因?yàn)榧炔豢赡?、也不可行、更不可期望預(yù)防所有滑坡。有許多這樣的滑坡實(shí)例，在它們發(fā)生后

4、能更有效、低成本地予以治理。在許多情況中明顯期望（甚至是要求）通過選擇開發(fā)地點(diǎn)來回避滑坡，但是，安全和合意的建設(shè)用地?cái)?shù)量的減少又需要增加易滑坡地區(qū)的使用。有許多可供選擇的治理措施，同時(shí)在使用這些措施時(shí)也會(huì)產(chǎn)生許多有效性和可接受程度的問題，例如，也許我們會(huì)簡單地選擇與一個(gè)滑坡生活在一起，該滑坡并未對(duì)公眾構(gòu)成重大危害，但它也需要定期維護(hù)，如清除偶然侵占到路肩上的砂石。在英國1979年永久關(guān)閉曼徹斯特謝菲爾德公路Mam Tor路段（Skempton等，1989），以及Glen Ogle巖石滑坡發(fā)生后決定不再恢復(fù)聯(lián)接Killin的鐵路（Smith，1984），均是由于滑坡影響而放棄的著名例子，因?yàn)樾迯?fù)

5、這些路段在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。然而，通常絕大多數(shù)滑坡遲早必須加以處理，如何處理它們?nèi)Q于導(dǎo)致其發(fā)生并加速其運(yùn)動(dòng)的作用、滑坡類型、牽涉到的物質(zhì)類型、滑坡的規(guī)模及位置、滑坡影響到的地方或事物、或滑坡造成的境況、可利用的資源，等等。技術(shù)解決方案必須與自然系統(tǒng)和諧，否則，治理工作只有短效用，或者過于昂貴。實(shí)際上，滑坡在類型和規(guī)模上是如此多變，而且總是如此依賴于當(dāng)?shù)氐奶厥鈼l件，以致于對(duì)一個(gè)特定的滑坡問題，可能有多種能成功應(yīng)用的預(yù)防或治理方法。每一種措施的成功應(yīng)用在很大程度上取決于在調(diào)查過程中正確認(rèn)識(shí)特定的土壤和地下水狀況的程度，以及設(shè)計(jì)中應(yīng)用的程度。由于事前并不清楚許多地質(zhì)特征，例如剪切間斷等，因此最好將

6、手中的治理措施設(shè)計(jì)為一個(gè)基礎(chǔ)方案，例如，在修建治理工程之中或之后，設(shè)計(jì)方案應(yīng)具有能足以進(jìn)行修改的靈活性。 3 滑坡治理措施的簡表和簡短評(píng)論治理現(xiàn)有滑坡或預(yù)防即將發(fā)生的滑坡是一個(gè)降低驅(qū)動(dòng)力或增加阻擋力的過程。對(duì)許多滑坡治理方法已經(jīng)作過許多評(píng)述，感興趣的讀者可參閱Hutchinson（1977），Zaruba和Menel（1982），Bromhead（1992），Schuster（1992），F(xiàn)ell（1994）和Popescu（1996）等人的文章。為幫助在滑坡報(bào)告中用一種標(biāo)準(zhǔn)格式將與滑坡治理有關(guān)的信息都包括在內(nèi)（WP / WLI，1990），IUGS WG / L滑坡治理委員會(huì)制做了

7、一個(gè)滑坡治理措施的簡短清單（見表1），這些措施列為四個(gè)類別，即：斜坡幾何形態(tài)改變、排水、攔擋構(gòu)造及斜坡內(nèi)部加固。Hutchinson（1977）指出排水是用于治理滑坡的主要措施，滑坡幾何形態(tài)改變是第二種最常用方法，這二個(gè)方法是四個(gè)主要類別中最便宜的，這也是它們得到廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因。經(jīng)驗(yàn)告訴我們也許當(dāng)一種措施占主導(dǎo)時(shí)，絕大多數(shù)滑坡治理牽涉到聯(lián)合使用主要類型中的兩種或更多種方法，例如當(dāng)遏制作為主要措施用于治理特殊滑坡時(shí)，在某種程度上也需要使用排水和滑坡幾何形態(tài)改變的措施。對(duì)根深蒂固的滑坡，滑坡幾何形態(tài)改變是一個(gè)非常有效的方法，然而，治理斜坡坡度（充填或切割）的成功并不僅由改變的規(guī)?；蛐螒B(tài)決定

8、，而且也取決于在斜坡上治理的位置。Hutchinson（1977）提供“中線”方法的細(xì)節(jié)來幫助找到一個(gè)布置穩(wěn)定充填或切割的最佳位置。在許多情況下此方法是不能簡單采用的，這些情況包括沒有明顯前端和頂?shù)拈L長的順坡滑坡；幾何形態(tài)是由工程條件決定的滑坡；以及不穩(wěn)定區(qū)域情況復(fù)雜因而改變地貌會(huì)促進(jìn)一個(gè)區(qū)域的穩(wěn)定性而降低另外區(qū)域的穩(wěn)定性（Leventhal和Mostyn，1987）。因?yàn)榭紫端畨毫υ诮档图羟袘?yīng)力方面能起重要作用，排水常常是一個(gè)重要治理措施。因?yàn)榕c成本有關(guān)的高穩(wěn)定效率，地表水和地下水排水得到了最廣泛應(yīng)用，通常是最成功的穩(wěn)定方法。作為一種長期解決方法，排水遭受的損失要大一些，因?yàn)榕潘到y(tǒng)必須加以

9、維護(hù)才能不斷使用（Bromhead，1992）。 表1 滑坡治理措施簡表 1. 斜坡幾何形態(tài)改變 1.1 在驅(qū)動(dòng)滑坡的地方清除掉物體 1.2 添加物體以保持穩(wěn)定（平衡護(hù)道或充填） （盡可能用輕型充填物代替） 1.3 減小整體斜坡角度 2. 排水系統(tǒng) 2.1 地表排水以改變流向滑動(dòng)區(qū)域的水流 2.7 排水渠、地下通道或平洞 方向（集水壕溝和管道） 2.2 用自由排水的地質(zhì)材料充填排水溝 2.8 真空排水 （粗粒充填物和地質(zhì)合成物） 2.3 粗粒物質(zhì)的支撐護(hù)墻（水文作用） 2.9 虹吸排水 2.4 垂直鉆孔（小口徑），泵吸或自排水 2.10 電滲透排水 2.5 重力排水的垂直豎井（大口徑） 2.1

10、1 植被（水文作用） 2.6 近水平或近垂直鉆孔 3. 攔擋構(gòu)造 3.1重力擋護(hù)墻 3.6用編織條、片、聚合物、金屬物質(zhì)加固的土質(zhì)擋護(hù)結(jié)構(gòu) 3.2迭木框阻擋墻 3.7粗粒物質(zhì)的支撐護(hù)墻（機(jī)械作用） 3.3 金屬筐墻 3.8巖石坡面的保護(hù)網(wǎng) 3.4 被動(dòng)樁、防護(hù)墩、防水支架 3.9落石減少或制止系統(tǒng)（巖石攔護(hù)溝、臺(tái)階、柵欄和墻） 3.5 原地鑄塊的加固混凝土墻 3.10 防止侵蝕的防護(hù)石 / 混凝土塊 4. 斜坡內(nèi)部加固 4.1 巖石錨桿 4.6 石頭或石灰水泥柱 4.2 微樁 4.7 熱處理 4.3 土壤固定 4.8冷凍 4.4 錨固（預(yù)應(yīng)力或無預(yù)應(yīng)力的） 4.9 電滲透固定 4.5 灌漿 4

11、.10 植被（根加固機(jī)械作用）   地表水通過溝渠和管道從不穩(wěn)定斜坡處轉(zhuǎn)移走。淺層地下水的排水通過地溝排水網(wǎng)來獲得。另一方面，破裂地面的排水是通過護(hù)墻或深部排水來實(shí)現(xiàn)的，后者是一些深入地下切穿剪切面并延伸到其下面的溝渠。在深層滑坡例子中，通常降低地下水位的最有效方法是將排水隧道穿進(jìn)滑坡下面未受損傷的巖石中，在這個(gè)位置可從隧道的頂部鉆一系列向上的排水孔以排出滑坡前端的水；另外一種方法是隧道可向上聯(lián)接從地表打下來的一系列垂直井。在地下水太深，普通溝渠排水無法實(shí)現(xiàn)，以及滑坡太小不適合采用昂貴的排水隧道或排水廊通道時(shí)，可采用打近水平排水孔的方法，另一種方法是采用一個(gè)垂直排水井聯(lián)接一個(gè)近水平鉆

12、孔排水系統(tǒng)的方法。Schuster（1992）討論了常用排水系統(tǒng)的最新進(jìn)展，并簡略提到了不常用但有創(chuàng)新的排水方式，如電滲透排水、真空和虹吸排水。置于不穩(wěn)定斜坡前端的粗粒物質(zhì)支撐護(hù)墻作為治理措施常常是成功的，它們被列于表1中，當(dāng)主要使用其水文作用時(shí)列于“排水系統(tǒng)”之下；當(dāng)主要使用其機(jī)械作用時(shí)列于“攔擋構(gòu)造”之下。在戰(zhàn)后的早期階段，通常將滑坡視為需要“工程解決”牽涉到用結(jié)構(gòu)技術(shù)來加以治理的“工程問題”。這種結(jié)構(gòu)處理方法開始集中在擋墻上，但隨后就分化為包括有各種各樣更加復(fù)雜的技術(shù)，其中包括被動(dòng)樁和保護(hù)墩，原地鑄塊的加固混凝土墻及加固的土質(zhì)擋護(hù)結(jié)構(gòu)。通過恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和建造，這些結(jié)構(gòu)解決方法是非常有價(jià)值的

13、，特別是在那些具高風(fēng)險(xiǎn)或狹窄場地的地方。然而，在許多情形中結(jié)構(gòu)解決方案的安裝固定問題導(dǎo)致采用已被證明較其它方案(如斜坡幾何形態(tài)改變或排水)更不劃算的過于昂貴的措施（Jones和Lee，1994）。在過去的幾十年中發(fā)生了一個(gè)朝著“軟工程”非結(jié)構(gòu)解決方案的重大轉(zhuǎn)變，“軟工程”既包括如排水和斜坡幾何形態(tài)改變的經(jīng)典方法，也包括諸如石灰/水泥固定，灌漿或土壤固定技術(shù)等許多創(chuàng)新方法（Powel，1992）。與結(jié)構(gòu)解決方案相比較，非結(jié)構(gòu)治理措施的花費(fèi)很低。另一方面諸如擋墻的結(jié)構(gòu)解決方案在施工中將涉及到開挖斜坡，并且常常需要陡峭的臨時(shí)開挖。由于過陡或增加了雨水的滲透，這兩種操作在施工中會(huì)增加失敗的危險(xiǎn)。相反，

14、使用非結(jié)構(gòu)解決方案的土壤固定技術(shù)會(huì)加固斜坡，避免開挖或改變斜坡現(xiàn)狀。在選擇合適的治理方案時(shí)環(huán)境考慮已愈來愈成為一個(gè)重要因素，特別是對(duì)諸如風(fēng)景區(qū)的觀看效果，或者對(duì)自然環(huán)境或地質(zhì)保護(hù)的影響問題。更加適合環(huán)境的“軟工程”方案的一個(gè)例子是綜合使用植被和人工結(jié)構(gòu)要素來穩(wěn)固斜坡的方法，這種方法名為生物技術(shù)斜坡穩(wěn)固法（Schuster，1992）。植物穩(wěn)固作用的基本概念并不新鮮：植被通過攔截雨水和蒸發(fā)地下水來保持土壤的干燥并大大降低地下水的潛在高壓，從而對(duì)斜坡的穩(wěn)定有很大的作用。除了這些水文作用外，植被的根加固了土壤，提高了土壤的抗剪強(qiáng)度，而樹根還能扎根在堅(jiān)硬的地層中，以通過支撐和成拱為斜坡上部的土壤蓋層提

15、供支撐。樹根使土壤粘結(jié)力稍稍增加，對(duì)淺部滑坡會(huì)產(chǎn)生重大影響。盡管對(duì)較深部的滑坡來說植被的機(jī)械影響不甚明顯，但其水文影響對(duì)淺部和深部滑坡都是有益的。然而，植被并不總是有助于斜坡的穩(wěn)定。植被的額外重量和風(fēng)對(duì)裸露植被的吹動(dòng)會(huì)產(chǎn)生搖動(dòng)力量，盡管這兩種力量影響很小。由于穿透和擴(kuò)張巖石的裂縫，植物的根莖也會(huì)起到相反的作用。有關(guān)植被對(duì)斜坡穩(wěn)定性工程作用研究的詳細(xì)信息請參看Greenway （1987）和Wu（1991）的文章。另外，“斜坡土工手冊”（香港土工控制辦公室，1981）有一個(gè)非常好的記錄植被水文和機(jī)械影響的表格。與單獨(dú)使用結(jié)構(gòu)要素相比較，生物技術(shù)斜坡穩(wěn)定的概念通常是有成效的。它提高了環(huán)境的協(xié)調(diào)性，

16、并能允許使用當(dāng)?shù)氐淖匀晃镔|(zhì)。攔擋構(gòu)造的空隙中種上植被，其根可以固結(jié)構(gòu)造內(nèi)和構(gòu)造后面的土壤，所有具有開闊的網(wǎng)格工程或?qū)訝罡采w物的攔擋構(gòu)造的穩(wěn)定性均可從這種植被中受益。Barker（1991）提供了一個(gè)稱作“生物堤”的復(fù)合植被地質(zhì)織物/地質(zhì)網(wǎng)格加固構(gòu)造的實(shí)例。需要報(bào)告給世界滑坡名錄的、體積超過一百萬立方米的大型滑坡要使其穩(wěn)固是非常困難和極其昂貴的，對(duì)這些大型滑坡可行的目標(biāo)是增加5%的安全系數(shù)，即使這個(gè)百分?jǐn)?shù)有小小變化也將牽涉到作用在滑動(dòng)物體上各種力巨大的絕對(duì)改變。因此，如果僅使用結(jié)構(gòu)措施，將會(huì)需要與滑坡規(guī)模相一致的物質(zhì)規(guī)模，這是非常昂貴的（Gongxian，1985）?？梢源笠?guī)模應(yīng)用斜坡幾何形態(tài)改

17、變措施，它能很容易地應(yīng)用于厚度與長度比很大的單個(gè)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)上。在存在一系列疊置滑動(dòng)機(jī)制的地方重新調(diào)配地面物體的結(jié)果是難以預(yù)測的，也容易變?yōu)橛泻Φ?；如果物質(zhì)的搬移穩(wěn)固了一種機(jī)制，而另一種機(jī)制也許會(huì)變得不穩(wěn)定（Hutchinson，1977）。對(duì)大型滑坡的穩(wěn)定性來說，排水可能是最具吸引力的選擇方案（Nakamura，1984） 4 討 論用于滑坡報(bào)告（WP / WLI）中報(bào)道滑坡治理措施的建議方法將這些措施分為如表所列的四個(gè)實(shí)用類別：斜坡幾何形態(tài)改變、排水、攔擋構(gòu)造和斜坡內(nèi)部加固。關(guān)于治理措施的滑坡報(bào)告部分應(yīng)該有這四個(gè)標(biāo)題，而每個(gè)標(biāo)題下是應(yīng)用到報(bào)告滑坡的一個(gè)治理措施名錄。表1也許制作了附在

18、滑坡報(bào)告上的一個(gè)有用清單。下面簡要討論兩個(gè)實(shí)例以說明治理措施的選擇和在滑坡報(bào)告上相關(guān)部分的填寫。4.1 La Frasse滑坡位于瑞士阿爾卑斯山脈的La Frasse滑坡是一個(gè)十分重要的不穩(wěn)定現(xiàn)象，也許是在最后一個(gè)冰川撤退期在冰川沖刷作用下侏羅紀(jì)灰?guī)r向斜的薄的倒轉(zhuǎn)翼被破壞而產(chǎn)生的。這種磨蝕作用開始移動(dòng)構(gòu)成向斜核部的復(fù)理石相粘土質(zhì)片巖?；瑒?dòng)物質(zhì)目前深度在谷底為40至50m之間，而在滑坡的中心部位則為60到100m之間。一層穩(wěn)定的物質(zhì)將下部的斷裂面與基巖分隔開?；顒?dòng)滑坡的體積是6 000多萬立方米，下部較活躍的滑動(dòng)物質(zhì)的長期移動(dòng)速率為150600mm/年。與它的巨大規(guī)模和相當(dāng)大的活動(dòng)性相比，La

19、Frasse滑坡并未造成巨大損害。最受影響的設(shè)施是兩條穿過滑坡下部的重要公路。用9m長的樁和10m長的錨桿來固定表層的滑動(dòng)物體，從而使下部一條公路的一小段得到部分穩(wěn)固，這樣的話，公路在10年左右時(shí)間內(nèi)能保持良好狀況。為減少滑坡前端的侵蝕作用，于1988年沿Grande Eau河修建了填石堤，該堤不到一年便被沖刷掉了。1994年，一次危機(jī)期過后，在最活躍的滑坡帶的中部修建了一系列泵吸排水鉆孔。盡管滑坡的移動(dòng)速率降低了，而且每次危機(jī)期后總能觀察到一次降低，但是，仍不清楚這種情況的發(fā)生是否與引進(jìn)的排水措施有關(guān)（Bonnard，私人通信，1995）。表2 中用標(biāo)準(zhǔn)格式總結(jié)了迄今應(yīng)用于La Frasse

20、滑坡的治理措施的信息。表2中的數(shù)字與表1中的數(shù)字一致。表2 La Frasse 滑坡報(bào)告中的滑坡治理措施（Novarez和Bonnard，1988） 斜坡幾何形態(tài)改變 排水 2.4 攔擋構(gòu)造 3.4、3.10 斜坡內(nèi)部加固 4.4 4.2 Jizukiama滑坡第二個(gè)例子是日本Nagano城的Jizukiama滑坡（日本滑坡協(xié)會(huì)，1988）?；瑒?dòng)區(qū)域大部由受熱液蝕變作用影響的流紋質(zhì)凝灰?guī)r和大量蒙脫石組成，多條斷層使巖石破碎嚴(yán)重。該滑坡體積約500萬立方米，在風(fēng)化巖石帶上具有突然跨塌的特點(diǎn)，古老塌積物向下推移。1981年的化雪季節(jié)在斜坡的上部出現(xiàn)了裂縫，斜坡發(fā)生間歇性的微微移動(dòng)。198

21、5年的雨季在不同尋常的降雨之后，7月26日下午5時(shí)斜坡突然滑下山去，造成29人死亡，總共摧毀了50幢房屋。作為一個(gè)在滑動(dòng)區(qū)域恢復(fù)平衡的緊急措施，在滑坡前端安裝了110個(gè)H型鋼樁，而將流進(jìn)滑動(dòng)區(qū)域的水流引開的地表排水工程也已進(jìn)行。19851989年間在該區(qū)域進(jìn)行了如下治理工程：29個(gè)原地鑄塊直徑為5.1m的加固混凝土墩；23口直徑為3.5m的排水井，157個(gè)直徑為0.32m的鋼樁；818根長度為1852m的錨桿；8400m近水平的鉆孔排水工程和3個(gè)總長度為1630m的排水隧道。另外，還完成了改變坡度的工程和用加固混凝土網(wǎng)保護(hù)斜坡的工程。根據(jù)表1所列清單制作的Jizukiama滑坡報(bào)告部分列于表3

22、中。表3 滑坡報(bào)告中的滑坡治理措施Jizukiama滑坡（日本滑坡協(xié)會(huì)，1988） 斜坡幾何形態(tài)改變 1.3 排水 2.1、2.2、2.5、2.6、2.7 攔擋構(gòu)造 3.4、3.8 斜坡內(nèi)部加固 4.4  附錄：滑坡誘發(fā)因素 滑坡治理措施和滑坡誘發(fā)因素之間具有明顯的聯(lián)系（Popescu，1996）。IUGS WG/L的滑坡治理委員會(huì)根據(jù)記錄所需的手段和程序?qū)⒒抡T發(fā)因素分為四種實(shí)用類型，并制作了一簡要清單（見表A1）。表的格式使其能制作簡單數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫能用于現(xiàn)今電腦的大多數(shù)數(shù)據(jù)庫管理軟件。收集的信息可與其它滑坡總結(jié)進(jìn)行對(duì)比，并用于指導(dǎo)進(jìn)一步的調(diào)查和采取進(jìn)一步的減緩措施。表A1 滑坡誘發(fā)因素簡表 1土地條件 (1)塑性軟弱物質(zhì) (6)帶節(jié)理或裂縫的物質(zhì) (2)敏感性物質(zhì) (7)反向物質(zhì)不連續(xù)（包括層理、片理和節(jié)理） (3)易垮塌物質(zhì) (8)反向構(gòu)造間斷（包括斷層、不整合、彎曲剪切、沉積接觸） (4)風(fēng)化物質(zhì) (9)滲透性的懸殊差別及其對(duì)地下水的影響 (5)剪切性物質(zhì) (10