滑坡防治及设计(综述部分)

第四讲斜坡灾害防治防治的目标是减灾、防灾、保护环境。防治指的是预防与治理两方面：①滑坡预防：指的是滑坡灾害没有产生以前，人们已经了解其存在的危险性和危害性，并采取相应的措施加以防范，使滑坡损失降至最小程度。预防是以勘察分析、预测预报、动态监测为基础，同时提出有效的预防措施及相应的设计施工工作。②滑坡治理：指的是对潜在不稳定体采取有针对性的工程措施，确保其稳定，从根本上消除隐患。治理是一项工程，它包括对灾害体的勘察、评价，提出经济合理的工程措施，并付之实施。防治原则：以防为主，治理为辅。应该把防灾贯穿到工程建设的各个环节，在工程规划选址、设计、施工各阶段均应注重防灾减灾。例如灾害预测及危险性评估正体现了这一原则。防治措施1防预措施：（1）绕避：改线（2）拦截：拦石墙（3）排水：地表排水：排水沟、坡面防渗架桥跨越拦栅网地下排水：盲沟、排水洞、排水孔隧道穿越（4）监测预警2治理措施：（1）排水措施：（同上）（4）坡面防护：横向护坡（2）削方、堆载格栅（室）护坡（3）支挡工程：挡土墙：砌置挡墙植基绿色护坡加筋土挡墙锚固：单一锚杆（索）（5）其它：固结灌浆挂网+喷浆+锚杆（索）阻滑键（栓）构+锚杆（索）抗滑桩：钢管桩钢筋+砼桩砼桩结合形式：桩+锚桩+墙（板、梁）一、滑坡预防1、预防措施1）社会人文方面（1）设立滑坡研究机构我国铁路、水电、采矿、国防、地矿行业较早建立此机构。这种分散状态已不能满足需要。行业联合、统一规划、组织实施，加强大范围宏观减灾防灾工作。（2）制定相应的法律规范如土地开发利用、工程灾害评估、环境保护方面的法规，目前我国这个方面的法规正在不断推出，如：①国家《地质灾害防治条例》②三峡工程库区城、镇建设中的岩土工程实施要点。1998年宣布的国土资源大调查中包括区域环境地质调查。（3）人们素质的提高，对滑坡预防认识的加强。（4）建立群策群防机构，对滑坡易发地段加强监测防治工作。（5）加强环境保护，减轻人为因素对地质环境的破坏作用。例如：植树造林、加强水土保持。同相关部门紧密结合，加强对启动降雨程度的预报工作。2）绕避措施规划期间如遇有重大崩滑灾害，或可能因工程活动诱发重大灾害，可考虑变更原规划设计。如：改线，以桥、隧形式通过等。树旗隧道线路变更示意图3）防护措施防护工程包括防水、治水、危石拦截、危石清除、变形监测监护、工程施工工艺改进（如控制爆破、合理开挖等）（1）防水治水措施例如修建截水沟、排水管道、地表排水系统。疏干滑体内地下水、减小地表水向滑体渗入。（2）危石拦截二、滑坡整治（一）基本规定滑坡防治工程设计，可划分为如下三个阶段。对于规模小、地质条件清楚的滑坡，可简化设计阶段。可行性方案设计初步设计施工图设计应急治理工程设计是滑坡灾害防治工程设计中的非常重要的特殊内容，可简化上述设计阶段。但应急治理须与后续的相适应，并为正常治理提供基础。可行性方案设计是重要阶段。根据任务书要求，从技术可行、经济合理，以及社会、环境等因素对防治工程进行两个以上方案的分析论证，进行投资估算，确定优化方案。必须在已审定的工程地质勘察报告的基础上编制，并依据有关文件进行方案选定，应在遵循防治工程目标和原则的基础上，结合当地地质条件和技术经济条件等进行。、对滑坡的危害性和实施防治工程的必要性进行充分论证，应统计核实滑坡发生时可能对生命财产造成的直接损失和间接损失。论证工程实施的可行性，阐明在现今技术经济条件下，实施工程的可能性，并与避让搬迁、监测预警等方案进行对比。根据工程地质勘察报告，选定有关的岩土物理力学参数，并结合防治工程要求，建立和完善地质模型。应根据滑坡防治工程的级别，选定设计安全系数标准及有关工况，并结合拟布置的工程位置，专门对滑坡推力进行计算。方案的比较，均必须达到论证深度要求，具备技术经济可比性。应根据所在地域，明确气温、降雨、地震、附加荷载等基本设计参数，确定工况及其组合特征；根据任务书要求．明确设计技术依据和定额标准；根据防治工程目标和级别确定设计进行效益评估，包括工程实施后的经济效益、社会效益和环境效益应对滑坡。’对于一级滑坡防治工程，应专门编制监测设计，内容包括施工安全监测、防治工程效果和动态长期监测等。根据具体情况，确定适当的监测技术和监测频次。施工组织是滑坡防治工程可行性方案设计的重要内容，安排合理的施工程序和工程实施顺序，井确定切实可行的工期。应结合城镇规划，编制防治工程的保护和灾害风险管理措施。提交相应的设计附图册，一般为A3幅面，平面布置图可采用Al、Ao或更大幅面。滑坡防治工程可行性方案设计和计算结果可以计算书的形式单独提交。应详细说明设计的计算公式必须详细说明估算编制的办法、费率标准、实际工程量及定额依据等，也可以估算书的形式单独提交。初步设计必须在巳审定的防治工程可行性方案设计基础上编制；根据推荐方案，补充必要的设计参数，进行结构设计。必须对推荐方案所依据参数进行充分论证，并进行现场专项试验和室内模拟分析。提交设计附图册，平面布置图等一般A3或更大幅面。祥细说明计箅情况。详细说明概算的编制情况，包括费率、工程量、定额等。施工图设计对滑坡防治工程涉及的各工程单元进行施工图设计，并编制相应的施工图设计说明书。详细说明设计的基本思路、施工条件、施工方法、施工机械、施工顺序、进度计划、施工管理和施工监理等。须提交相应的设计图册，一般为A3幅面，平面布置图可采用A3或更大幅面。详细说明预算的编制办法、费率标准、实际工程量及定额依据等，宜以预算书的形式单独提交。防治工程分级级别IIIIII危害对象县级和县级以上迁建城市。主要迁建集镇。或大型工矿企业、重要桥梁、国家专项设施一般迁建集镇。县级或中型工矿企业，省级及一般专项设施受灾程度危害人数人1001000~500500直接经济损失(万元/a)10001000~500500施工难度1000010000~50005000施工难度复杂一级简单工程投资/万元10001000~500500滑坡分类划分依据名称类别特征说明物质组成堆积层滑坡由堆积、洪积、崩滑堆积等形式的块碎石堆积体，沿下伏基岩接触或体内滑动。黄土滑坡不同时期的黄土层中的滑坡，常见于高阶地上。粘性土滑坡粘性土本身变形滑坡，或与其它土层的接触面或沿基岩接触面滑动。岩质滑坡软弱岩层组合成的滑坡，或沿同类基岩面，或沿不同岩层接触面以及较完整的基岩面滑动。滑动面与岩层关系均质土滑坡发生在层理不明显的粘性土或黄土中，滑动面均匀光滑。顺层滑坡沿岩层或裂隙面滑动，或沿坡积体与基岩交界面及基岩间不整合面等滑动，大都分布在顺倾向岩层的山坡上。切层滑坡滑坡面与岩层面相切，常沿倾向山外的一组断裂面发生，滑坡床多呈折线状，多分布在逆倾向岩层的山坡上。滑体厚度浅层滑坡滑坡体厚度在10m以内中层滑坡滑坡体厚度在10~25m之间深层滑坡滑坡体厚度超过25m引起滑动的力学性质推移式滑坡上部岩层滑动挤压下部产生变形，滑动速度较快，滑体表面波状起伏，多见于有堆积物分布的斜坡地段。牵引式滑坡下部先滑，使上部失去支撑而变形滑动。一般速度较慢，多具上小下大的塔式外貌，横向张性裂隙发育，表面多呈阶梯状或陡坎状。形成原因工程滑坡由于施工开挖山体或建筑物加载引起滑坡，还可细分为：1、工程新滑坡：由于开挖山体或建筑物加载所形成的滑坡：2、工程复活古滑坡：久已存在的滑坡，由于“斩腰切脚”引起复活的滑坡。自然滑坡由于自然地质作用产生的滑坡，按其发生的相对时代可分为古滑坡、老滑坡、新滑坡。发生后稳定性活滑坡发生后仍继续活动的滑坡，后壁及两侧有新鲜擦痕，滑体内有开裂、鼓起或前缘有挤出等变形迹象。死滑坡发生后已停止发展，一般情况下不可能重新活动，坡体上植被较盛，常有居民点。发生年代现代滑坡现今正在发生滑动的滑坡老滑坡全新世以来发生滑动，现今稳定的滑坡古滑坡全新世以前发生滑动的滑坡滑体体积小型滑坡10104m3中型滑坡10104m3~1001004m3大型滑坡1,00104m3~1,000104m3特大型滑坡1,000104m3~10,000104m3巨型滑坡10,000104m3(二）专门的工程地质勘察及必需资料滑坡勘察可采用主—辅剖面法进行，沿滑坡主滑方向根据滑坡复杂程度和工程重要性，确定一至数条主剖面，并布置辅助剖面。采用地面测绘与钻探、井探、槽探等方法结合进行；必要时可采用硐探和地球物理方法。须重点查明滑坡体、滑带和滑床的结构特征，特别应了解滑带的基本性状和物理力学特征。滑坡区及邻区工程地质调查与测绘，采用的比例尺为1：200—1：2000，须提供滑坡工程地质平面图、沿主滑方向的主剖面及相关剖面图及横断面图等。在进行滑坡勘察中，应因地制宜进行相应的滑坡地面变形位移、地下水动态等监测，为防治工程设计、施工和效果评估提供充分依据。进行相应的岩土物理力学性质试验，提供滑体天然容重、饱和容重、滑带土的峰值和残余抗剪强度、滑床地基承载参数、地下水位以及孔隙水压力等参数，并结合反演法和类比法，提出合理的设计参数。根据滑坡区的地貌形态、地表裂缝、建筑物和树木变形、地下水动态、人工扰动等特征，结合地表变形和深部位移监测结果，对滑坡体稳定现状和可能的变化进行科学评价。作出滑坡防治工程的经济、社会和环境效益评估。在施工过程中，应实时对滑坡进行跟踪测绘编录，检验、补充及更正勘察结论，并在滑坡防治工程的前期勘察期间，应收集大气降雨、库水位动态及附进行反馈设计。收集降雨、荷载等数据，科学合理地进行滑坡稳定性评价。经审定后的滑坡工程地质勘察报告是滑坡防治工程设计的依据。排水工程设计，应在滑坡防治总体方案基础上，结合工程地质条件及降雨条件，制定地表排水、地下排水或二者相结合的方案。设计标准，应根据防护对象等级所确定的防洪标准予以确定，并依此确定排水工程建筑物的级别、安全超高及安全系数。当滑坡体上存在地表水体，且必须保留时，应进行防渗处理，并与拟建排水系统相接。地下排水工程，应视滑动面状况、滑坡所在山坡汇水范围内的含水层与隔水层水文地质结构及地下水动态特征，选用隧硐排水、钻孔或盲沟排水等方案。当地质条件和水文条件复杂时，排水工程对于滑坡稳定系数的提高值作为设计依据，也可作为安全储备加以考虑。（三）治理工程及设计1、排水工程1）地表排水工程：⑴环形截水工程按山坡汇水面积、降雨量尤其是暴雨量进行设计，截水沟应设在滑坡可能发展的边界以外不少于5m处。⑵滑体内地表水排水工程首先应充分利用滑坡范围内的自然沟谷作为排除地表水的渠道，滑体内地表排水工程是呈树枝状布置的排水系统，主沟方向与滑坡体移动方向一致，支沟方向与滑坡体移动方向应斜交成300～400，水沟的结构及断面形状与坡面截水沟相似。尽可能减少滑坡地表水的下渗，应对滑体内的自然坡面进行整平夯实。滑坡范围的植树、铺草等绿化工作也是配合地表排水的有效措施。应根据滑坡的规模、范围及其重要程度，准确、合理地选定设计标准，即选定某一降雨频率作为计算流量的标准。将大于设计标准或在非常情况下使工程仍能发挥其原有作用的安全标准，作为校核标准。按频率地表水汇流量设计，其计算可根据中国水利科学院水文研究所提出的设计流量公式计算。即：式中：Qp——设计频率地表水汇流量(m3／s)；Sp——设计降雨强度(mm／h)；——流域汇流时间(h);——径流系数；n——降雨强度衰减系数;F——汇水面积(km2)。当缺乏必要的流域资料时，可按中国公路科学研究所提出的经验公式计算。nPPFSQ/278.0地表排水工程水力设计，应首先对排水系统各主、支沟段控制的汇流面积进行分割计算，并根据设计降雨强度和校核标准分别计算各主、支沟段汇流流量和输水量；在此基础上，确定排水沟断面或校核已有排水沟过水能力。排水沟过流量计算公式：式中：Q——过流量（m3／s）；W——过流断面面积（m2）；i——水力坡降；C——流速系数（m/s），宜采用下列两式计算：（1）巴甫罗夫斯基公式式中：y为n、R有关的指数。（2）满宁公式n——糙率。R——水力半径（米），R大小为过水断面面积（W）与湿周的比值；对刚性材料的排水沟，n的取值，建议采用《溢洪道设计规范》