第5章不良地質現(xiàn)象及防治

2015.05主講陸少娟工程地質學5.

常見不良地質現(xiàn)象與防治5.1滑坡5.2崩塌及巖堆5.3泥石流5.4巖溶5.5地震不良地質現(xiàn)象：指對人類生存和發(fā)展造成的危害性影響的地質現(xiàn)象，即地質災害。自然地質災害：自然地質作用引起的災害。人為地質災害：由于人類工程活動使周圍地質環(huán)境發(fā)生惡化而誘發(fā)的地質災害。5.

常見不良地質現(xiàn)象與防治5.1滑坡5.1.1滑坡及其形態(tài)特征5.1.2滑坡的形成條件及影響因素5.1.3滑坡分類5.1.4滑坡防治5.1.1滑坡及其形態(tài)特征滑坡——斜坡上的巖土體，在重力的作用下，沿著斜坡內部一定的滑動面（或滑動帶）整體下滑，且水平位移大于垂直位移的坡體變形。5.1滑坡2004年6月23日，湖南懷化沅陵的五強溪庫區(qū)重點移民區(qū)的北溶鄉(xiāng)花園、侯家灣、朱紅溪3個村發(fā)生山體滑坡。毀損的公路27棟房屋被沖毀5.1滑坡2003年5月11日貴州省三穗縣平溪特大橋滑坡致使35人死亡，毀壞橋墩。5.1滑坡滑坡的形態(tài)特征5.1滑坡滑坡體——沿滑動面向下滑動的那部分巖土體?；瑒用妗麦w沿其下滑的面。5.1滑坡滑坡的形態(tài)特征滑動面的形態(tài)5.1滑坡滑坡床——滑動面下穩(wěn)定不動的巖土體?；轮芙纭矫嫔匣麦w與周圍穩(wěn)定不動的巖土體的分界線。5.1滑坡滑坡的形態(tài)特征滑坡壁——滑體后緣與母體脫開的分界面。平面上多呈圍椅狀。5.1滑坡滑坡的形態(tài)特征滑坡臺階——由于滑坡體上、下各段運動速度的差異，滑坡體斷開或沿不同滑面多次滑動，在滑坡上構成多級臺階。每一臺階由滑坡平臺及陡壁組成。5.1滑坡滑坡的形態(tài)特征滑坡舌——滑坡體前緣形如舌狀伸入溝塹或河道中的部分?；鹿那稹麦w前緣受阻，被擠壓鼓起成丘狀的部分。5.1滑坡滑坡的形態(tài)特征滑坡裂隙——滑坡體內出現(xiàn)的裂隙。5.1滑坡滑坡的形態(tài)特征2003年7月13日三峽庫區(qū)沙溪鎮(zhèn)發(fā)生千將坪滑坡，致使24人失蹤。新沙溪鎮(zhèn)5.1滑坡5.1滑坡滑坡壁滑坡周界5.1滑坡5.1滑坡滑坡常見的各種地貌、地物特征：滑坡體上房屋開裂甚至倒塌；滑坡周界處雙溝同源現(xiàn)象；滑坡體表面坡度比周圍未滑動斜坡坡度變緩；滑坡體上的“醉林”、“馬刀樹”等現(xiàn)象。5.1滑坡5.1.2滑坡的形成條件及影響因素

滑坡的形成條件

影響滑坡形成和發(fā)展的因素5.1滑坡滑坡的形成條件必備條件滑動面切割面臨空面5.1滑坡令k為穩(wěn)定系數(shù)顯然，k＞1時，斜坡穩(wěn)定；k=1時，斜坡處于極限平衡狀態(tài)；k＜1時，滑體下滑。力學條件抗滑力矩=滑動力矩=Ｗ·a5.1滑坡影響滑坡形成和發(fā)展的因素地形地貌地層巖性地質構造地下水人為因素等由此，我們可以得出滑坡產生的力學條件是：在貫通的滑動面上，總下滑力＞抗滑力。5.1滑坡地形地貌

斜坡的高度、坡度和形態(tài)影響著斜坡的穩(wěn)定性。高而陡峻的斜坡較不穩(wěn)定，因為地形上的有效臨空面提供了滑動的空間，是滑坡形成的重要條件。

地層巖性

沉積物和巖石是產生滑坡的物質基礎。5.1滑坡

地質構造滑坡的產生與地質構造關系極為密切?；瑒用娉３Ｊ菢嬙燔浫趺妫鐚用妗鄬用?、斷層破碎帶、節(jié)理面、不整合面等。另外，巖層的產狀也影響滑坡的發(fā)育。如果巖層向斜坡內部傾斜，斜坡比較穩(wěn)定；如果巖層的傾向和斜坡坡向相同，就有利于滑坡發(fā)育，特別是當傾斜巖層中有含水層存在時，滑坡最易形成。5.1滑坡

地下水

絕大多數(shù)滑坡的發(fā)生發(fā)育都有地下水的參與。因為地下水進入滑動體，到達滑動面，會使滑動體自重增大，使滑動面抗剪強度降低，再加上對滑動體的靜、動水壓力，都成為誘發(fā)滑坡形成和發(fā)展的重要因素。5.1滑坡

人為因素及其它因素人工切坡，開挖渠道，露采礦坑等人類的工程活動。如設計施工不當，也可破壞斜坡平衡，引起滑坡。此外，地震、大爆破和各種機械震動常誘發(fā)滑坡，因為地面震動不僅增加了土體下滑力，而且破壞了土體的內部結構。5.1滑坡當上述條件同時具備時，滑坡幾乎是難以避免的。一個突出的例子是：1983.3.7，在甘肅省東鄉(xiāng)縣灑勒山南坡第四紀黃土與下覆第三紀紅土層中發(fā)生了大型災害性滑坡，使公路摧毀，河道堵塞，水庫淤積，附近4個生產隊的71戶被掩埋，220人死亡，三千多畝農田被毀。5.1滑坡5.1.3滑坡分類按滑坡力學特征分類按滑動面與地質構造特征分類5.1滑坡牽引式滑坡：滑體下部先失去平衡發(fā)生滑動，逐漸向上發(fā)展，上部滑體受到牽引而跟隨滑動。推動式滑坡：滑體上部局部破壞，上部滑動面局部貫通，擠壓下部滑體，最后整個滑體滑動。按滑坡力學特征分類5.1滑坡均質滑坡順層滑坡切層滑坡按滑動面與地質構造特征分類5.1滑坡5.1.4滑坡防治應當是以防為主、整治為輔；查明影響因素，采取綜合整治方案；一次性根治，不留后患。防治原則5.1滑坡防治方法排水刷方減載修建支擋工程改善滑動面或滑動帶的巖土性質5.1滑坡滑坡地表排水系統(tǒng)示意圖截水溝斷面構造圖排除地表水:對滑坡體地表水要截流旁引，不使它流入滑坡內。排水5.1滑坡支撐盲溝截水盲溝

排除地下水

其中水平排水設施有盲溝、盲洞、水平鉆孔。垂直排水設施有井、鉆孔等。5.1滑坡

刷方減載

對于頭重腳輕的滑坡、高而陡的斜坡，可將滑坡上部或斜坡上部的巖土體削去一部分，并將其堆放在坡腳處。5.1滑坡抗滑樁修建支擋工程錨固滑體擋土墻

支擋工程的作用主要是增加抗滑力，直到不再滑坡。5.1滑坡抗滑樁5.1滑坡改善滑動面或滑動帶的巖土性質

土質改良的目的在于提高巖土體的抗滑能力，主要用于土體性質的改善。一般有電化學加固法、硅化法水泥膠結法、凍結法、焙燒法、石灰灌漿法及電滲排水法等。5.1滑坡

5.2崩塌及巖堆5.2.1崩塌5.2.2巖堆

5.2崩塌及巖堆5.2.1崩塌

崩塌——指陡峻斜坡上的巖、土體在重力作用下突然脫離坡體向下崩落的現(xiàn)象。

5.2崩塌及巖堆

落石——陡峻斜坡上個別、少量巖塊、碎石脫離坡體向下墜落的現(xiàn)象。

山崩——規(guī)模巨大的山區(qū)崩塌。

5.2崩塌及巖堆鹽池河崩塌

5.2崩塌及巖堆

5.2崩塌及巖堆崩塌的形成條件及影響因素地形地貌條件巖性條件地質構造條件水的條件氣候因素其它條件

5.2崩塌及巖堆地形地貌條件地形是引起崩塌的基本因素。斜坡坡度大于55°、高度超過30m的地段有利于發(fā)生崩塌。

5.2崩塌及巖堆軟、硬巖相間發(fā)生的崩塌巖性條件巖性對崩塌有明顯的控制作用。堅硬脆性的巖石組成的高陡邊坡以及硬、軟巖相間構成的邊坡較易發(fā)生崩塌。

5.2崩塌及巖堆層理、節(jié)理組合發(fā)生的崩塌地質構造條件巖體中各種不連續(xù)面的存在是產生崩塌的基本條件。當各種不連續(xù)面的產狀和組合有利于崩塌時，就成為發(fā)生崩塌的決定性因素。

5.2崩塌及巖堆水的條件水是誘發(fā)崩塌的必要條件。氣候條件

高寒地區(qū)冰劈作用廣泛發(fā)育，干旱、半干旱氣候區(qū)日溫差及年溫差較大，這些地區(qū)物理風化強烈，巖石易破碎成碎塊，崩落極為盛行。

5.2崩塌及巖堆其它條件

主要是人為因素和振動影響。如果在工程設計和施工中處理不當，會促使崩塌的發(fā)生；地震、列車、爆破施工引起的振動，也是誘發(fā)崩塌的因素。

5.2崩塌及巖堆崩塌的防治

排水

水的參與加大了發(fā)生崩塌的可能性，所以要在可能發(fā)生崩塌的地段上方修建截水溝，防止地表水流入崩塌區(qū)內。崩塌地段地表巖石的節(jié)理、裂隙可用粘土或水泥砂漿填封，防止地表水下滲。

5.2崩塌及巖堆對于落石和小型崩塌

(1)清除危巖；(2)支護加固；(3)攔擋工程。攔石網(wǎng)崩塌支護加固措施

5.2崩塌及巖堆對于大型崩塌，可采用棚洞或明洞等防護工程。

若各種方法均不能解決問題時，只能采取繞避方案：或將線路內移作隧；或將線路改移到河對岸。防崩塌明洞

5.2崩塌及巖堆5.2.2巖堆

巖堆——陡峻斜坡上的巖體，受物理風化作用形成的巖石碎屑，崩落下來在坡腳形成的疏松巖塊堆積體。

5.2崩塌及巖堆巖堆的特征

位置及形狀：巖堆一般位于高陡崩塌斜坡的坡腳處。從平面上看，上窄、下寬，如三角形或梯形；

表面坡度：巖堆表面坡度與組成巖堆物質的天然休止角接近；

5.2崩塌及巖堆

巖堆底部坡度：巖堆底部為原坡腳地面，上陡下緩。

結構、構造：巖堆內部結構疏松。巖堆內部稍具層理，層理面與表面坡度大致平行；巖堆的特征

5.2崩塌及巖堆巖堆防治以防為主，對于規(guī)模大、正在發(fā)展的巖堆，應以繞避為宜；對于中、小巖堆、已趨停止或已停止發(fā)展的巖堆，鐵路、公路通過巖堆時應采取一定的措施：

5.2崩塌及巖堆

排水：要排除巖堆附近的地表水和地下水。

線路位置選擇：以路塹通過時，位置應選在巖堆頂部；以路堤通過時，路堤位置應選在巖堆下部。在巖堆上的線路，應盡量少填少挖。線路位置圖巖堆上線路上下?lián)鯄?/p>

5.2崩塌及巖堆5.3泥石流5.3.1泥石流及其分布5.3.2泥石流形成條件5.3.3泥石流分類5.3.4泥石流地區(qū)道路位置選擇5.3.5泥石流的防治措施5.3.1泥石流及其分布

泥石流——含有大量泥砂、石塊等固體物質，突然爆發(fā)的，具有很大破壞力的特殊洪流。5.3泥石流5.3泥石流5.3泥石流泥石流的危害5.3泥石流2004年7月，云南省德宏州盈江縣先后發(fā)生了兩次特大洪澇泥石流災害，造成了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。5.3泥石流5.3.2泥石流形成條件必備條件豐富的松散固體物質陡峻的地形足夠的突發(fā)性水源5.3泥石流松散固體物質（地質條件）

在形成區(qū)內有大量易于被水流侵蝕沖刷的疏松土石堆積物，是泥石流形成的最重要的條件。5.3泥石流地形條件典型的泥石流流域可劃分為形成區(qū)、流通區(qū)和沉積區(qū)三個區(qū)段。5.3泥石流

該區(qū)多為三面環(huán)山、一面出口的半圓形寬闊地段，周圍山坡陡峻，溝谷縱坡降可達30°以上。斜坡常被沖溝切割，且崩塌、滑坡發(fā)育；坡體光禿，無植被覆蓋，這樣的地形，有利于匯集周圍山坡上的水流的固體物質。形成區(qū)又可分為匯水動力區(qū)和物質供給區(qū)。形成區(qū)5.3泥石流

該區(qū)多為狹窄而深切的峽谷或沖溝，谷壁陡峻而縱坡降較大，常出現(xiàn)陡坎和跌水，泥石流進入本區(qū)后極具沖刷能力。流通區(qū)形似頸狀或喇叭狀。非典型的泥石流溝，可能沒有明顯的流通區(qū)。流通區(qū)5.3泥石流

一般位于山口外或山間盆地的邊緣，地形較平緩。泥石流至此速度急劇變小，最終堆積下來，形成扇形、錐狀堆積體，有的堆積區(qū)還直接為河漫灘或階地。沉積區(qū)5.3泥石流5.3泥石流5.3泥石流水源條件泥石流形成必須有強烈的地表徑流，地表徑流是暴發(fā)泥石流的動力條件。人為因素人類工程活動的不當可促進泥石流的發(fā)生、發(fā)展、復活或加重其危害程度。5.3泥石流5.3.3泥石流分類5.3泥石流泥

流泥石流按所含固體物質成分水石流5.3泥石流——溝谷型按地貌特征5.3泥石流——山坡型按地貌特征5.3泥石流

按流體性質分類粘性泥流粘性泥石流稀性泥流稀性泥石流水石流小型中型大型特大型按泥石流規(guī)模大小分類發(fā)育初期旺盛期間歇期

按泥石流發(fā)育階段分期5.3泥石流

5.3.4泥石流地區(qū)道路位置選擇

掌握泥石流的獨有特征和發(fā)生發(fā)展規(guī)律，選擇好線路的位置是防治泥石流的最有效措施。

一般來說，道路工程通過泥石流區(qū)，應遵循以下原則：繞避處于發(fā)育旺盛期的特大型、大型泥石流或泥石流群，以及淤積嚴重的泥石流溝；遠離泥石流堵河嚴重地段的河岸；線路高程應考慮泥石流發(fā)展趨勢；峽谷河段以高橋大跨通過；寬谷河段，線路位置及高程應根據(jù)主河床與泥石流溝淤積率、主河擺動趨勢確定；線路跨越泥石流溝時，應避開河床縱坡由陡變緩和平面上急彎部位；不宜壓縮溝床斷面，改溝并橋或溝中設墩；橋下應留足凈空；嚴禁在泥石流扇上挖溝設橋或作路塹。5.3泥石流道路通過泥石流地區(qū)的具體位置，通常有五種方案可供比選道路通過泥石流區(qū)的方案5.3泥石流5.3.5泥石流的防治措施對于大型的嚴重發(fā)育的泥石流地段，一般繞避為好。萬一無法繞避的，在調查泥石流活動規(guī)律后，選擇有利位置，采用適宜的結構物通過。攔擋工程排導工程水土保持5.3泥石流

攔擋工程

主要用于上游形成區(qū)的后緣，主要結構物是各種形式的壩。其主要作用是攔泥滯流和護床固坡。谷坊群格柵壩5.3泥石流排導工程主要用于下游的洪積扇上，目的是防止泥石流漫流改道。減小沖刷和淤積的破壞以保護附近的居民點、工礦點和交通線路。排導工程主要包括排導溝、渡槽、急流槽、導流堤、排洪道等。5.3泥石流水土保持

水土保持是泥石流的治本措施。其措施包括平整山坡、植樹造林，保護植被等，維持較優(yōu)化的生態(tài)平衡。5.3泥石流5.4巖溶5.4.1巖溶及其形態(tài)特征5.4.2巖溶的形成條件及發(fā)育規(guī)律5.4.3巖溶地區(qū)工程地質問題5.4.4巖溶的防治措施5.4.1.巖溶及其形態(tài)特征巖溶——指可溶性巖石受地表水和地下水以化學溶蝕為主，機械侵蝕和崩塌為輔的地質營力的綜合作用產生的各種現(xiàn)象的統(tǒng)稱，又稱喀斯特(karst)。巖溶發(fā)育在巖鹽類巖石硫酸鹽類巖石碳酸鹽類巖石5.4巖溶漓江兩岸如詩如畫的風景5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——溶溝5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——石芽5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——石林5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——漏斗5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——落水洞5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——溶蝕洼地5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——峰叢5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——峰林5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——孤峰5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——溶洞5.4巖溶地下溶洞的形成過程5.4巖溶

該溶洞有上、中、下三層，每層相互連通。上洞、中洞屬同一水平溶洞系統(tǒng)，都很開闊，可容數(shù)百人；下洞中發(fā)育有近100m的地下河，沿地下河行舟可以直通地面。5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——暗河5.4巖溶巖溶的形態(tài)特征——石林瀑布5.4巖溶5.4巖溶

5.4.2巖溶的形成條件及發(fā)育規(guī)律巖溶形成條件可溶性巖石巖石的裂隙性水的溶蝕能力巖溶水的運動與循環(huán)垂直循環(huán)帶季節(jié)循環(huán)帶水平循環(huán)帶深部循環(huán)帶5.4巖溶5.4巖溶巖溶發(fā)育規(guī)律巖層產狀的影響地質構造的影響地殼運動的影響5.4巖溶5.4.3巖溶地區(qū)工程地質問題地基塌陷不均勻下沉基坑、洞室涌水等主要有5.4巖溶5.4.4巖溶的防治措施

挖填回填溶洞隧道拱頂溶洞回填5.4巖溶隧道邊墻下溶洞處理

跨蓋

采用梁式基礎或拱形結構跨越溶洞、溝槽等，或用剛性大的平板基礎覆蓋溝槽、溶洞。5.4巖溶

灌注

對于埋深大，體積也大的溶洞，可通過鉆孔向洞內灌入水泥砂漿或混凝土以堵塞洞穴。

排導

在查明水的來源情況、實地的地形、生產條件和場地情況的條件下，采用不同的排導方法，使水流改道疏干建筑地段；對洞穴或裂隙涌水可用粘土、漿砌片石或其它止水材料堵塞等。5.4巖溶5.5地震5.1地震概述5.2地震震級與地震烈度5.3地震對建筑物的影響5.1地震概述地震——是由地球內動力作用引起的地殼顫動或振動。5.5地震海嘯——海底發(fā)生的地震。5.5地震5.5地震5.5地震地震引起大壩破壞(臺中石崗)5.5地震

地震引起埠豐橋斷裂，河床抬高8m，形成疊水。（石崗）5.5地震地震引起房屋倒塌(臺中石崗)5.5地震地震引起橋梁斷裂(南投集集鎮(zhèn))5.5地震5.5地震地震引起稻田隆起(臺中霧峰)5.5地震地震引起操場隆起(臺中國小)5.5地震按地震震級大小微震＜2～2.5級；有感地震2～4級；破壞性地震5～6級；強烈地震或大地震≥7級構造地震火山地震陷落地震人工誘發(fā)地震按地震成因按震源深度淺源地震＜70km；中源地震70～300km；深源地震＞300km地震的分類5.5地震震源等震線震中距震源——在地殼內部振動的發(fā)源地。震中——震源在地面上的垂直投影。震源深度——震中到震源的距離。震中距——地面上任何地方到震中的距離。震中震源、震中和地震波5.5地震

地震波——地震發(fā)生時，震源處產生劇烈振動，以彈性波方式向四周傳播，此彈性波稱為地震波。地震波體波面波縱波（壓縮波、P波）引起地面上下顛簸橫波（剪切波、S波）使地面水平搖擺瑞利波樂甫波引起地面波狀起伏5.5地震5.5.2地震震級與地震烈度地震震級是一次