公路滑坡整治工程中水的作用及防治对策
发布时间：2010-01-14 共2页
1 前言
随着改革开放和国民经济的迅速发展，高等级公路的修建在我国方兴未艾，由于高等级公路结线形标准要求高，对沿线的地形地貌产生破坏是不可避免的，尤其在一些不良地质地段，由于对坡体稳定认识不足，大量开挖和填筑土石方以及施工方法等原因，破坏了坡体的稳定，促使了滑坡的产生和发展。而滑坡的产生与水极为密切，民间有“十滑九水”的说法，可见水对滑坡的影响之大。在滑坡整治过程中，采用何种方案排泄地表水、疏导地下水，改变滑坡体的物理力学性质，从而减少下滑力，达到经济合理的目的已成为当前公路建设中的重要课题。
2 滑坡水文地质条件分析
滑坡是斜坡土石体在重力作用下失去其原有的稳定状态，沿着斜坡向下作长期而缓慢的整体移动。按其物质组成可分为覆盖层滑坡和基岩滑坡。
2.1 覆盖层滑坡
我省常见的该类滑坡有粘性滑坡和碎石土滑坡，黄土滑坡和风化壳滑坡则较为少见，限于编幅，本文仅对前二种进行研究分析。
2.1.1 粘性土滑坡
由于粘性土在干燥时坚硬开裂，遇水后膨胀崩解，呈软塑或流塑状态，因而常沿土中的裂隙面和基岩面产生塑流性滑坡。这类滑坡与降雨量的关系十分密切，具有“大雨大滑，小雨小滑”的特点。如湘耒高速公路Ｋ76+000~K77+620路堑滑坡、107国道衡山县段K122+780～+850路堤滑坡、娄湘二级公路K34+840～K34+880路堑滑坡。
2.1.2 碎石土滑坡
由于碎石土中土和石块混杂，结构松散，粘结力小，透水性强，和下伏基岩的弱透水性有显著差异，所以沿基岩面形成地下水富集带，因而碎石土层多沿基岩顶面滑动。碎石土滑坡与地下水的活动有密切关系，地下水经常呈鸡窝状或透镜体状出现。如湘耒高速公路K79+200～+350炮石岭滑坡。
2.2 基岩滑坡
产生在第四系以前不同时代岩层中的滑坡。以各种产生于软弱岩层中的滑坡为多，坚硬岩石中的滑坡多沿各种软弱构造面滑动。该类滑坡在我省分布最广，最为多见。
在坚硬岩石中，岩块的抗剪强度与软弱结构面的抗剪强度差值很大，因此软弱结构面结对斜坡的稳定就有决定性的影响，大量实例证明，在坚硬岩质边坡中滑动面的位置与软弱结构面的位置是相吻合的。
在组成斜坡的土石体中，渗透性能差异较大的接触面上，易产生滑动，而且同一斜坡上差异面愈多，滑动面也往往愈多。
2.2.1 均质滑坡
在泥岩、页岩、泥灰岩等各种软弱岩层中，岩性大体均一，软弱面的强度与岩层强度基本相同，当斜坡上的剪切力大于岩石的抗剪强度时，斜坡产生均衡破坏，滑坡变形显著，滑体上出现各种性质的裂缝。这种类型滑坡的滑动面的位置可能部分与岩层中软弱结构面吻合。如长潭高速公路K26+640～K27+020锉刀岭滑坡、107国道衡山城郊K122+560～+650、K124+265～+350、K125+100～+190.
2.2.2 切层滑坡
滑动面与岩层面相切，具有水平结构和内倾结构的斜坡，岩层的倾向对山坡的稳定是有利的，若其中发育有和山坡倾向一致的节理面、断层面和大型裂隙时，就构成了对山坡稳定的不利因素，斜坡下部被侵蚀或开挖之后，软弱结构面出露，当软弱结构面的倾角小于斜坡的倾角时，岩体就可能沿软弱结构面与层间相切而产生滑动。如娄湘二级公路K31+200～K31+300金家冲滑坡。
2.2.3 顺层滑坡
是沿着由于某些作用早先形成的面，例如沿两个层面的交界面、沿裂隙面、沿坡积物与基岩的交界面以及沿坚硬岩层之间的不整合面所发生的滑坡。当岩层的倾向和山坡的倾向一致时，由于河流的侵蚀或人工切坡使岩层下部失去支撑，岩层仅以层间磨擦力保持其稳定性，当磨擦力进一步变小后，斜坡就会顺层面滑动。如娄湘二级公路K35+855滑坡。
3 水在滑坡产生和发育中的作用
唯物辩证主义认为外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用。滑坡产生的根本原因取决于组成斜坡的土石体性质和结构，但外界条件因素如水的作用、地震、人为因素等的作用不能忽视，它们是滑坡产生的诱发因素，它们的作用可改变斜坡土石体的性质、强度、结构和状态，有时还可改变斜面坡的外形，其结果是引起斜坡的变形和破坏。
3.1 滑坡的产生和发育过程
滑坡的产生和发育形成过程通常分为三个阶段：蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定阶段。
3.1.1 蠕动变形阶段
斜坡在发生滑动之前通常是稳定的，在水的作用下，可以使斜坡土石体强度逐渐降低，滑坡出口附近渗水混浊，水在此过程中起到了催化剂的作用。
3.1.2 滑动破坏阶段
滑坡在整体往下滑动的时候，滑坡滑动过程中滑动面附近湿度增大，加之重复剪切，土石体结构进一步降低，促使滑坡加速滑动，水在此过程中起了润滑剂的作用。
3.1.3 渐趋稳定阶段
滑坡停止后，形成特殊的滑坡地形，在岩性、构造和水文地质条件等方面都相继发生了变化，地层的整体性已被破坏，岩石变得松散破碎，透水性增强，含水量增高。滑坡前缘无水渗出或流出清晰的泉水时，表明滑坡已基本趋于稳定。
3.2 水的作用
从地层岩性分析，碎石类土不易产生滑坡，粘性土在受水作用后易产生滑坡，基岩中页岩、泥岩、千枚岩、泥灰岩、云母片岩易风化及遇水软化，易产生滑坡。不同性质的土石体对水的作用的反应也是不一样的，如岩浆岩、沉积岩中的砾岩和砂岩，以及变质岩中花岗片麻岩、石英岩等，几乎与水不起作用，是抗水的物质，它们在水的作用下抗剪强度不发生很大的变化，因而由这些岩石组成的斜坡稳定性与水的关系并不密切。而各种页岩、泥岩和地表覆盖层都是亲水的，由亲水性物质组成的斜坡在雨季或侵水后塑性增大，抗剪强度显著降低，极易产生滑坡。各种松散无联结的砂性土层容易被潜蚀，在地下动水压力的作用下，结构和强度不断变化，斜坡的稳定性逐渐降低。滑坡的产生与水的作用有密切关系，水的作用包括降雨、地表水和地下水等三个方面的作用。
3.2.1 降雨的影响
实践证明，滑坡多集中在降雨量多的年份发生，而且很多滑坡是在雨季发生的，不少滑坡具有“大雨大滑，小雨小滑，无雨不滑”的特点，因为降雨尤其是长期的绵绵细雨使斜坡土石逐渐饱和，甚至在隔水层上形成暂时的含水层，这样一方面增大了斜坡土石体的容重和降低了土石体的内聚力，另一方面还产生了动水压力和静水压力，使斜坡的稳定性急剧降低而产生滑坡。
3.2.2 地表水的影响
地表水下渗增加了斜坡土体的含水量，使土达到塑性状态，降低了土体的稳定性。当水渗入隔水层时使层面间摩擦力和内聚力降低，造成斜面坡失稳而下滑。
地表水系中水流不断冲刷和切割岸坡，使岸坡增高变陡，有时水流的冲蚀淘空岸坡的完整岩层，暴露出斜坡内部的软弱面，河水水位的上升下降引起与地下水补给关系的变化，在斜坡内形成很大的动水压力，所有这些作用都造成斜坡稳定性降低，有利于滑坡的产生。
3.2.3 地下水的影响
地下水浸湿斜坡，使土石体的容重增加，浸湿范围加大，浸湿程度加剧，就显著地降低了土石体的抗剪强度，地下水位的升降，还会产生很大的动水压力与静水压力，地下水还能溶解土石体中易溶物质，使组成斜坡的土石体成份和结构发生变化，导致滑坡的产生。
随着改革开放和国民经济的迅速发展，高等级公路的修建在我国方兴未艾，由于高等级公路结线形标准要求高，对沿线的地形地貌产生破坏是不可避免的，尤其在一些不良地质地段，由于对坡体稳定认识不足，大量开挖和填筑土石方以及施工方法等原因，破坏了坡体的稳定，促使了滑坡的产生和发展。而滑坡的产生与水极为密切，民间有“十滑九水”的说法，可见水对滑坡的影响之大。在滑坡整治过程中，采用何种方案排泄地表水、疏导地下水，改变滑坡体的物理力学性质，从而减少下滑力，达到经济合理的目的已成为当前公路建设中的重要课题。
2 滑坡水文地质条件分析
滑坡是斜坡土石体在重力作用下失去其原有的稳定状态，沿着斜坡向下作长期而缓慢的整体移动。按其物质组成可分为覆盖层滑坡和基岩滑坡。
2.1 覆盖层滑坡
我省常见的该类滑坡有粘性滑坡和碎石土滑坡，黄土滑坡和风化壳滑坡则较为少见，限于编幅，本文仅对前二种进行研究分析。
2.1.1 粘性土滑坡
由于粘性土在干燥时坚硬开裂，遇水后膨胀崩解，呈软塑或流塑状态，因而常沿土中的裂隙面和基岩面产生塑流性滑坡。这类滑坡与降雨量的关系十分密切，具有“大雨大滑，小雨小滑”的特点。如湘耒高速公路Ｋ76+000~K77+620路堑滑坡、107国道衡山县段K122+780～+850路堤滑坡、娄湘二级公路K34+840～K34+880路堑滑坡。
2.1.2 碎石土滑坡
由于碎石土中土和石块混杂，结构松散，粘结力小，透水性强，和下伏基岩的弱透水性有显著差异，所以沿基岩面形成地下水富集带，因而碎石土层多沿基岩顶面滑动。碎石土滑坡与地下水的活动有密切关系，地下水经常呈鸡窝状或透镜体状出现。如湘耒高速公路K79+200～+350炮石岭滑坡。
2.2 基岩滑坡
产生在第四系以前不同时代岩层中的滑坡。以各种产生于软弱岩层中的滑坡为多，坚硬岩石中的滑坡多沿各种软弱构造面滑动。该类滑坡在我省分布最广，最为多见。
在坚硬岩石中，岩块的抗剪强度与软弱结构面的抗剪强度差值很大，因此软弱结构面结对斜坡的稳定就有决定性的影响，大量实例证明，在坚硬岩质边坡中滑动面的位置与软弱结构面的位置是相吻合的。
在组成斜坡的土石体中，渗透性能差异较大的接触面上，易产生滑动，而且同一斜坡上差异面愈多，滑动面也往往愈多。
2.2.1 均质滑坡
在泥岩、页岩、泥灰岩等各种软弱岩层中，岩性大体均一，软弱面的强度与岩层强度基本相同，当斜坡上的剪切力大于岩石的抗剪强度时，斜坡产生均衡破坏，滑坡变形显著，滑体上出现各种性质的裂缝。这种类型滑坡的滑动面的位置可能部分与岩层中软弱结构面吻合。如长潭高速公路K26+640～K27+020锉刀岭滑坡、107国道衡山城郊K122+560～+650、K124+265～+350、K125+100～+190.
2.2.2 切层滑坡
滑动面与岩层面相切，具有水平结构和内倾结构的斜坡，岩层的倾向对山坡的稳定是有利的，若其中发育有和山坡倾向一致的节理面、断层面和大型裂隙时，就构成了对山坡稳定的不利因素，斜坡下部被侵蚀或开挖之后，软弱结构面出露，当软弱结构面的倾角小于斜坡的倾角时，岩体就可能沿软弱结构面与层间相切而产生滑动。如娄湘二级公路K31+200～K31+300金家冲滑坡。
2.2.3 顺层滑坡
是沿着由于某些作用早先形成的面，例如沿两个层面的交界面、沿裂隙面、沿坡积物与基岩的交界面以及沿坚硬岩层之间的不整合面所发生的滑坡。当岩层的倾向和山坡的倾向一致时，由于河流的侵蚀或人工切坡使岩层下部失去支撑，岩层仅以层间磨擦力保持其稳定性，当磨擦力进一步变小后，斜坡就会顺层面滑动。如娄湘二级公路K35+855滑坡。
3 水在滑坡产生和发育中的作用
唯物辩证主义认为外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用。滑坡产生的根本原因取决于组成斜坡的土石体性质和结构，但外界条件因素如水的作用、地震、人为因素等的作用不能忽视，它们是滑坡产生的诱发因素，它们的作用可改变斜坡土石体的性质、强度、结构和状态，有时还可改变斜面坡的外形，其结果是引起斜坡的变形和破坏。
3.1 滑坡的产生和发育过程
滑坡的产生和发育形成过程通常分为三个阶段：蠕动变形阶段、滑动破坏阶段和渐趋稳定阶段。
3.1.1 蠕动变形阶段
斜坡在发生滑动之前通常是稳定的，在水的作用下，可以使斜坡土石体强度逐渐降低，滑坡出口附近渗水混浊，水在此过程中起到了催化剂的作用。
3.1.2 滑动破坏阶段
滑坡在整体往下滑动的时候，滑坡滑动过程中滑动面附近湿度增大，加之重复剪切，土石体结构进一步降低，促使滑坡加速滑动，水在此过程中起了润滑剂的作用。
3.1.3 渐趋稳定阶段
滑坡停止后，形成特殊的滑坡地形，在岩性、构造和水文地质条件等方面都相继发生了变化，地层的整体性已被破坏，岩石变得松散破碎，透水性增强，含水量增高。滑坡前缘无水渗出或流出清晰的泉水时，表明滑坡已基本趋于稳定。
3.2 水的作用
从地层岩性分析，碎石类土不易产生滑坡，粘性土在受水作用后易产生滑坡，基岩中页岩、泥岩、千枚岩、泥灰岩、云母片岩易风化及遇水软化，易产生滑坡。不同性质的土石体对水的作用的反应也是不一样的，如岩浆岩、沉积岩中的砾岩和砂岩，以及变质岩中花岗片麻岩、石英岩等，几乎与水不起作用，是抗水的物质，它们在水的作用下抗剪强度不发生很大的变化，因而由这些岩石组成的斜坡稳定性与水的关系并不密切。而各种页岩、泥岩和地表覆盖层都是亲水的，由亲水性物质组成的斜坡在雨季或侵水后塑性增大，抗剪强度显著降低，极易产生滑坡。各种松散无联结的砂性土层容易被潜蚀，在地下动水压力的作用下，结构和强度不断变化，斜坡的稳定性逐渐降低。滑坡的产生与水的作用有密切关系，水的作用包括降雨、地表水和地下水等三个方面的作用。
3.2.1 降雨的影响
实践证明，滑坡多集中在降雨量多的年份发生，而且很多滑坡是在雨季发生的，不少滑坡具有“大雨大滑，小雨小滑，无雨不滑”的特点，因为降雨尤其是长期的绵绵细雨使斜坡土石逐渐饱和，甚至在隔水层上形成暂时的含水层，这样一方面增大了斜坡土石体的容重和降低了土石体的内聚力，另一方面还产生了动水压力和静水压力，使斜坡的稳定性急剧降低而产生滑坡。
3.2.2 地表水的影响
地表水下渗增加了斜坡土体的含水量，使土达到塑性状态，降低了土体的稳定性。当水渗入隔水层时使层面间摩擦力和内聚力降低，造成斜面坡失稳而下滑。
地表水系中水流不断冲刷和切割岸坡，使岸坡增高变陡，有时水流的冲蚀淘空岸坡的完整岩层，暴露出斜坡内部的软弱面，河水水位的上升下降引起与地下水补给关系的变化，在斜坡内形成很大的动水压力，所有这些作用都造成斜坡稳定性降低，有利于滑坡的产生。
3.2.3 地下水的影响
地下水浸湿斜坡，使土石体的容重增加，浸湿范围加大，浸湿程度加剧，就显著地降低了土石体的抗剪强度，地下水位的升降，还会产生很大的动水压力与静水压力，地下水还能溶解土石体中易溶物质，使组成斜坡的土石体成份和结构发生变化，导致滑坡的产生。
