农业工程论文黄土滑坡治理方向论文范文

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发布时间：2013-08-12 10:52:38  更新时间：2013-08-12 10:31:36

农业论文发表期刊推荐核心期刊《广东农业科学》，《广东农业科学》创刊于1965年，是由广东省农业科学院、华南农业大学主办，由广东省农业科学院主管的我省唯一的农业综合性技术类期刊，2008年入选全国中文核心期刊。近年来不断深化、推进期刊体制改革创新，办刊成绩卓著，办刊水平不断提高，发展迅速，取得丰硕成果。
　　摘要：作为黄土地区常见的地质灾害之一，黄土滑坡给国家和人民的生命财产、经济建设带来重大损失，研究其形成机理与防治措施具有重大的现实意义。通过系统研究黄土滑坡的形成条件、机理及防治措施，论文阐述了黄土滑坡形成的内在控制因素和外在诱发因素，分析了灌溉型黄土滑坡、暴雨型黄土滑坡、工程型黄土滑坡和地震型黄土滑坡的形成机理，总结了绕避、监测预报、简单工程处理、彻底根除滑坡灾害的滑坡防治方法，提出了改变滑坡几何形状、排水、支挡、斜坡内部加固等滑坡治理措施。

　　关键词：黄土滑坡,机理,防治

　　0引言

　　黄土是第四纪以来形成的、多孔隙弱胶结的特殊沉积物，主要分布于我国黄河中、下游的甘肃、陕西、宁夏、山西、河南和青海，河北、山东、辽宁、黑龙江、内蒙古和新疆等省（区）也有零星分布，总面积64万km2，占我国国土面积的6.3%。黄土特有的大孔隙、湿陷性和低强度特性造成多发的环境地质灾害，如地基沉陷、崩塌、坍塌、滑坡等，其中黄土滑坡具有频发性、广布性、复杂性和灾难性，严重危胁人民生命财产和水、电、交通等工农业设施安全，成为黄土地区一种典型的灾害现象。

　　长期以来，国内外致力于研究黄土滑坡的形成机理、发展变形规律和防治措施等方面。在国外，太沙基[1，2]是从土力学方面研究滑坡机理的开拓者，他主要从滑带土孔隙水压力的变化来揭示滑坡机理，同时也注意到地质条件的控制作用。之后，赫佛利[3]、摩根斯顿[4]等定量地研究了孔隙水压对土体强度的影响，捷尔[5]关于土体蠕变过程的研究把滑坡机理的研究进一步推向深入。在国内，许多工程地质学家和土力学家以及滑坡防治专家对滑坡形成的条件和作用因素、滑坡的受力状态、滑带土的强度变化规律、滑坡的破坏模式及发育阶段等与滑坡机理有关的问题进行了多方面的探讨和研究，代表人物如徐邦栋[6]、张倬元[7]、王思敬[8]、高根树[9]、王家鼎[10]等。

　　1黄土滑坡的形成条件

　　黄土滑坡的形成受内因（内在因素）和外因（诱发因素）两个条件控制，有利于斜坡破坏的内因决定着其潜在的不稳定性，外因又将促进这种不稳定性的不断恶化，最终形成滑坡灾害。滑坡形成的内因包括地形地貌、地层岩性、地质结构构造、地下水分布、植被作用，外因包括水的作用、地震作用和人为作用。

　　1.1滑坡形成的内在因素

　　黄土地貌是在古地貌的基础上经现代综合地质作用下的产物，其特点是千沟万壑、丘陵起伏、梁峁逶迤。黄土斜坡是黄土滑坡形成、发育的物质环境，斜坡地貌特征决定了斜坡内部应力分布状态及地表径流特征，特别是坡形、坡度与滑坡关系密切，是决定滑动力大小的主要因素。一般来说，地形起伏和缓，坡度不大，而且植被覆盖较好的山坡，大多是比较稳定的；而高陡山坡，常使斜坡上的软弱面处于临空状态，使斜坡上部土体处于不稳定状态，容易产生滑坡。

　　黄土的主要矿物成分为石英、长石和粘土矿物等，含易溶盐，具有颗粒点式接触大孔性结构和粉粒叠盖式多孔性结构，整体结构疏松，干重度小，孔隙度大，垂直节理、裂隙发育。同时，黄土层土质不均匀，常存在粘土等夹层，强度低，抗剪、抗压强度对水具有敏感性。这些特性决定了黄土层特别是其夹层软弱带（面）在水的作用下会发生软化、泥化现象，导致其抗剪强度降低。最终，当下滑力大于抗滑力时，斜坡便失稳滑动。

　　除了黄土岩性和结构条件外，地质构造也在一定程度上控制着黄土滑坡的形成与发展。如构造运动作用形成的高山、低谷，为滑坡发育提供了良好的临空条件；构造运动造成地质体中出现众多的软弱结构面，新构造运动又改造着这些软弱结构面、地质构造面的产状，控制了滑动面的空间位置及滑坡范围同时，这些面常有较高的粘粒含量，易积水，使斜坡存在潜在的不稳定性。

　　干旱半干旱地区黄上斜坡的调查资料显示，植被对黄土斜坡稳定的作用是显著的，多数滑坡发生于植被覆盖度较低的区域。这是因为植被能够改变地表层新近堆积黄土的结构构造，使地表一定深度内的松散黄土成为具有一定强度的持力层。同时，植被减少了水土流失及雨水下渗，增强了蒸发，有效阻止了坡体内水的补给，有利于坡体于中、深层位干燥，保持其固有强度。

　　1.2产生滑坡的诱发因素

　　水是产生黄土滑坡最重要的诱发因素，对天然斜坡的不利作用主要包括地表水下渗、地下水水位上升，河流侧蚀、水库（湖泊）浪蚀、降水（融雪）下渗等。地面径流的作用主要表现在对坡面的冲刷，对坡脚、天沟和侧沟的浸湿和冲刷，渗入坡体中引起土体重量增加和强度降低，渗入节理、裂隙产生静水压力，促进冲沟、陷穴、落水洞的发展等，不利于斜坡稳定。河流、水库的作用主要表现在两方面：一是侧蚀岸坡，使其增高变陡，坡体内软弱面暴露，坡前物质被河水冲走而失去支撑，增加了斜坡的不稳定性；二是河流、湖泊平水期和洪水期水位的变化，改变了地下水排泄、补给条件，形成很大的动水压力，使斜坡向不稳定方向发展。地下水在诱发滑坡发生方面表现为三个方面：一是浸润坡体内软弱结构面，使其抗剪强度显著降低；二是富集于隔水层顶部，对上覆岩土体产生浮托力，降低抗滑力；三是溶解土体中易溶物质，改变土、石成份，降低其结构强度。降水、融雪对斜坡稳定性的影响主要表现为几个方面：①降水沿节理、裂缝下渗，或充填裂缝，增加坡体内的静、动水压力；②降水渗至隔水层富集，产生浮托力；③降水停留黄土体孔隙中，形成孔隙水压力；④软化斜坡土体，降低土体强度；⑤增加坡体含水量，导致坡体自重增加，增大滑坡下滑分力。

　　地震在我国中西部地区表现强烈，中小地震几乎年年发生，而这里正是我国黄土的主要分布区。地震会造成大量黄土滑坡，且其数量由高烈度区向低烈度区逐渐减少，地震作用对黄土斜坡的破坏影响主要表现在：①直接破坏岩土结构，降低岩土体内颗粒之间的固有联结力；②引起坡体中粉细砂层、饱和黄土层液化，发生流动；③增加坡体下滑动力。

　　人类修建住房、道路、水库、工厂、矿山，进行农田灌溉等人为作用不断地改造着自然斜坡，使其失去其原有的稳定状态，发生滑坡。例如，农业灌溉可以通过改变黄土斜坡区的水文地质条件，间接影响斜坡稳定性；爆破、机械振动与地震作用具有类同的破坏作用；切坡与加载致使斜坡产生变形破坏，乃至失稳滑动；矿藏开采致使地面凹陷体周围的黄土坡体应力重新调整，改变区域地下水排泄条件，使黄土斜坡向不稳定方向发展，促使滑坡活动。

　　2黄土滑坡机理

　　滑坡机理是滑坡孕育、发展直至破坏致灾的全过程，是滑坡灾害预测、预防、预报和有效防治的基础。不同地点、不同类型的滑坡，有着不同的形成机理。按照成因可将黄土滑坡分为灌溉型黄土滑坡、暴雨型黄土滑坡、工程型黄土滑坡和地震型黄土滑坡四种。

　　灌溉型黄土滑坡是灌溉水诱发在塬边形成的、主要由黄土组成的滑坡（典型代表为黑方台滑坡）。灌溉引起黄土含水量增大甚至达到饱和状态，当黄土斜坡下部存在饱和黄土层时，地震、振动都有可能使黄土发生液化，液化的黄土层几乎没有阻碍黄土斜坡滑动的粘滞力存在，造成土体强度丧失，在上覆黄土下滑力的作用下会促使该土层产生流动，加速黄土斜坡的失稳过程，最终形成黄土滑坡。同时，灌溉水可引起土体内水分的季节性冻融，造成地下水富集、滑带土体强度降低及斜坡区静、动水压力增大，这也在一定程度上促使黄土滑坡的形成。

　　暴雨型黄土滑坡是指由暴雨作用诱发、与暴雨同步或稍微滞后发生的滑坡。暴雨诱发黄土滑坡的机理可以从三个方面理解：（1）由于雨水渗入作用，软化和泥化，产生滑带软弱层，土体抗剪强度大幅度降低；（2）土体孔隙被水充满和饱和，除了产生动水、静水压力外，还使有效应力减小；（3）大量地表水进入土体后起到了加载作用。在三种因素共同作用下，形成暴雨型黄土滑坡。

　　工程型黄土滑坡是指由于人类工程活动不可避免地产生机械振动、斜坡后部加载、前部切割等活动，造成斜坡自然环境条件的改变，如坡体应力重分配、坡体结构调整、地下水排泄系统变化等，进而形成坡体失稳滑动的斜坡灾害现象。人类工程活动诱发黄土滑坡的过程可描述为：稳定山坡→工程活动（开挖、堆载、机具振动）→坡体内部应力平衡被破坏（应力重新调整）→自重及外荷载的作用（抗滑力与下滑力失衡）→土体沿应力集中带剪断→坡体整体下滑→形成黄土滑坡。

　　地震型黄土滑坡是指由地震活动而诱发的黄土斜坡失稳滑动的现象。在地震力作用下，黄土体被剪断、解体结构破坏，土颗粒被抛起形成多级斜抛运动（波浪状），粉尘化悬浮形成气垫层，土体在地震停止时获得初速度并在气垫层上运移，在高速远程运移中形成黄土瀑布或土流，最终崩滑堆积形成松散黄土体。

　　3黄土滑坡防治方法与措施

　　3.1黄土滑坡防治方法

　　滑坡防治是基于对滑坡灾害的认知程度、防治能力，针对滑坡灾害位置的重要性、防治的可行性而采取的预防或根治滑坡灾害的手段。当前滑坡的防治方法主要包括四个方面，即：绕避、监测预报、简单工程处理、彻底根除滑坡灾害。针对不同的黄土滑坡，应视具体情况采取不同的防治措施。

　　绕避：对于规模较大的滑坡或滑坡群，因认知程度低、防治困难或整治工程耗资巨大，缺乏经济实力，同时又具备避开条件，宜采用绕避措施。该方法适用于工程建设的初期阶段（勘察、可行性研究），不仅可避免滑坡危害，将危害消灭在萌芽状态，而且可以减少投资。

　　监测预报：对规模较大、危害严重、不可避免（无法阻止致灾）的滑坡，监测预报是一种廉价，且效益显著的滑坡灾害预防方法。它利用滑坡活动的规律性，通过一定的监测手段，随时掌握滑坡的动态规律，及时迁移、搬迁滑坡危害区的人群、设施，减小、降低滑坡危害性。该方法适用于难以治理的滑坡（以研究为目的监测预报除外），其目的仅在于减灾。

　　简单工程处理：对规模不大、性质清楚、危害不甚严重的滑坡，且采取简单工程措施（如减重、压脚、排水等）进行处理，能够稳定滑坡，而不会造成山体的进一步恶化，可考虑采用简单工程处理的滑坡防治方法。该方法适用于存在滑坡条件、尚未变形的山坡（边坡），一旦出现滑坡变形，最好配以根治措施，以保证滑坡的永久稳定。

　　彻底根除滑坡灾害：对危害严重，不能绕避，且社会、经济效益显著的滑坡，采取根治手段（如抗滑挡墙、抗滑桩、锚索、截、排水工程等综合措施）是必要的。该方法的使用与社会、经济效益密切相关，需做效益对比、分析。

　　3.2黄土滑坡防治措施

　　对已经查明滑坡性质，致灾严重，预防或简单工程措施难以消除滑坡危害，而又难以避免的滑坡，宜采用相应的防治措施。目前国内外治理滑坡的主要有改变滑坡几何形状、排水、支挡、斜坡内部加固四种措施，这些措施综合使用可有效控制滑坡灾害，避免灾害损失。

　　改变滑坡几何形态：主要是消减推动滑坡产生区的物质和增加阻止滑坡产生区的物质，即通常所谓的“砍头压脚”，通过对滑坡前部加载（压脚）增加抗滑力，对滑坡后部（主滑段和牵引段）削方减重（砍头）减少下滑力，以达到稳定滑坡目的。

　　排水措施：水在滑坡灾害中的不利影响已是不争的事实，故有“无水不滑”之说，黄土滑坡亦不例外。除地震造成的黄土滑坡外，与水无关的黄土滑坡并不多见。滑坡排水措施包括将地表水引出滑动区外的地表排水和降低地下水位的地下排水，常用的有集水明沟、排水暗沟、排水孔等。

　　支挡结构物：当改变斜坡几何形态和排水措施不能保证滑坡稳定时，常采用支挡结构物如抗滑挡墙（重力式挡墙、锚杆挡墙等）、被动桩、墩、沉井或斜坡内部加强措施如锚钉、锚索、抗滑键、支撑盲沟等来防止或控制斜坡岩土体运动。支挡措施一般应遵循如下原则和方法：（1）支挡结构物应依据地形条件布置在滑坡的中前部，对于简单的中、小型滑坡可设置于滑坡前缘，对于中下部有稳定岩层锁口的滑坡，可将其设置于锁口处；（2）如滑坡出口在坡面的较高处，可视地基情况设置明洞，或其他锚固措施，如锚索、框架锚索等；（3）对于大型、复杂滑坡，可根据实际情况，设置一级或多级支挡结构物；（4）支挡结构物的基础必须置于滑面以下一定深度，布置应视滑体地质条件、推力变化，选择多个断面，设计不同截面。

　　斜坡内部加固：斜坡内部加固包括对坡面、坡脚的加固和对滑带土（软弱层带）的加固两个方面。坡面、坡脚加固依据不同的地质条件常用的方法是系统锚杆、素喷、锚喷、锚杆格子梁等工程措施；滑带土加固在一些小型滑坡上曾试用过灌水泥浆、打砂桩、旋喷桩、焙烧法、电渗排水法、硅化法、沥青法等方法取得成功，但时效性还难以定论，故目前应用还不多。

　　4结论

　　本文系统总结了黄土滑坡的形成条件、机理及防治措施，得到了以下结论：

　　（1）黄土滑坡的形成受地形地貌、地层岩性、地质结构构造、地下水分布、植被等内在因素的控制，水的作用、地震作用和人为作用等外在因素进一步诱发了黄土滑坡，内因决定着黄土滑坡潜在的不稳定性，外因又将促进这种不稳定性的不断恶化，最终形成滑坡灾害。

　　（2）按照成因可将黄土滑坡分为灌溉型黄土滑坡、暴雨型黄土滑坡、工程型黄土滑坡和地震型黄土滑坡四种类型，并从机理上诠释了不同滑坡的形成机理。

　　（3）针对实际情况，滑坡防治可采取绕避、监测预报、简单工程处理、彻底根除滑坡灾害四种方法。滑坡处治可采取改变滑坡几何形状、排水、支挡、斜坡内部加固四种措施或综合使用。

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