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边坡地质灾害治理技术探讨论文

发布时间:2023-08-03 14:22:24 文章来源:SCI论文网 我要评论














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   摘要 :我国地理环境复杂多样,包括盆地、丘陵和平原等 地貌以及山地和高原等地貌形态。地质环境的多元性导致了我 国地质灾害的高发。尤其是矿物开采和爆破等工程活动日益频 繁,这也提高了边坡地质灾害治理的紧迫性。边坡地质灾害主 要受气候、人为因素、岩体自身特征和震动等因素影响, 因此需 要合理选择治理方法,关注植被保护,加强生态环境保护以及 注意施工方式和方法。本文旨在探讨边坡地质灾害治理技术的 相关问题。

  关键词 :边坡,地质灾害,治理技术

  我国拥有丰富的自然资源,特别是矿产资源,适宜进行开 发。但在矿产资源的挖掘和开发过程中, 也相应地带来了一系列 环境问题, 严重威胁着生态系统的健康。不合理的资源开采方式 使得各地纷纷出现环境问题,如沙漠化、荒地化、水土流失以及 地质地貌的受损等。我国具有地质环境的复杂性和多样性, 面对 矿业活动的频繁发展,地质问题不断涌现。例如,边坡不稳定性 和水土保持等问题常常困扰着矿产开采和工业建设步伐。因此, 对边坡地质灾害的深入研究不仅对于其治理具有极为重要的参 考意义, 同时也能够有效地保护环境。

  1 边坡的概念

  边坡是指岩层和斜坡倾向一致形成的自然和人工开挖两种 类型。通常情况下, 边坡失稳可分为两类 :滑移拉裂破坏和溃屈 破坏。在人工开挖过程中, 滑移拉裂失稳是最常见的 ;而自然边 坡失稳则以溃屈破坏为主。边坡失稳是地质灾害的常见类型之 一,在岩土、地质和工程中都存在着。边坡按照其形成原理可以 分为人工和天然两种类型, 简单来说就是斜向的地面。人工边坡 是通过施工开挖对各种山体加工而得的,它的特点是起伏平缓、 形状规整。天然边坡则是在地壳和板块运动中形成, 形状不规则 且稳定性较差。无论哪种类型,它们都容易发生地质灾害,如山 体滑坡、泥石流、地表裂缝、地表位移等。目前,对于边坡地质 灾害的治理主要包括削坡、压坡脚、加抗滑柱、锚固、挂网等方 法,也可以综合使用多种方法进行治理。

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  2 影响边坡地质灾害的因素

  2.1 降水量和风力影响

  降水量的多少会对边坡地质灾害产生影响,进而影响坡体 内部结构。具体来说,坡体内部含水量多少会对其抗剪度、物理状态和内部结构等产生影响。降水量充沛的地区, 由于岩体内部 自由水的增多,使得边坡稳定性变差,岩体的软化作用也就更 强,导致边坡地质灾害更容易发生。坡体内部的自由水起到粘合 剂的作用,维持着坡体相对稳定的状态。但当水量过多时,会导 致坡体抗剪度下降, 颗粒和颗粒间的粘合度也会降低, 造成地质 灾害。反之,降水量越少,岩体内自由水就越少,岩体结构就越 紧实,越不容易发生滑坡等现象。此外,降水量也可以冲刷和软 化坡体, 从而导致坡体崩塌等灾害。

  风力对坡体的影响主要表现在风力对岩土的侵蚀和风化等 方面。坡体植被覆盖率较低,裸露在外的部分受风力侵蚀的影响 更大。风力对坡体内部产生的不良地质现象包括裂隙、节理张开、 粘性降低和次生矿物形成等。这些量变过程可能导致边坡失稳。

  2.2 人类活动影响

  人为因素是导致边坡地质灾害发生的主要原因,其危害程度 和不可控性也最为严重。在施工设计阶段,如果坡脚开挖过大或 坡顶欠挖,会导致边坡稳定性受到破坏。在维护保养过程中,如 果支护措施没有得到充分的实施或放置的防护装置超过荷载限 制,也会引发边坡破坏。而在采矿活动中,高频率的采矿可能导 致边坡承载力下降, 从而引发地质灾害。此外, 在矿区的开采中, 机械设备所带来的震动会造成土壤松动, 从而影响边坡稳定性。

  2.3 周围植被影响

  若在山坡附近增加绿化,会对山坡稳定性起到一定的加固 作用。由于植物根系可以吸收水分,使得土壤相对干燥,进而提 高山坡的稳定性。同时,这些根系也有包裹力,可以保持山坡的 平衡状态。相反,缺乏植被的山坡很容易出现滑坡现象。但需要 注意的是, 植被的保护作用并非绝对, 如果植物的根系生长过于 茂盛, 沿着岩体裂隙扩张, 反而会加剧山坡的破坏。

  2.4 坡体自身因素

  边坡是由于长期的地质运动过程形成的,而不同地区的边 坡内部结构物质也不尽相同,这与其环境等因素有关。例如,东 部沿海地区含水量较高, 而沙漠地区含风化物质较多。岩土内风 化物质和矿物成分的差异会对坡体产生不同的影响,特别是如 果坡体内各成分含量差异较大, 很容易出现危险截面, 从而导致 坡体滑面的形成。此外, 岩土本身的特性也对坡体稳定性产生重 要的影响。坡体是由不均质的岩石组成的, 而不同岩石的物理性 质会影响坡体的稳定性。在长三角区,由于泥土较湿润,边坡难 以形成 ;而中原地区, 由于泥土较干燥, 可保持岩体的抗剪度和粘合度,使得坡角能够形成直立状态。最后,岩层结构越简单, 则越有利于坡体的稳定,反之,岩体结构越复杂、越破碎,其稳定性就越差。

  2.5 震动因素的影响

  震动对边坡的影响主要体现在冲击岩体结构方面,这种影 响分为两种情况 :自然和人为。自然情况主要是指地震, 地震产 生的冲击力极大, 能瞬间对边坡造成严重影响。地震会加速坡体 内部裂隙产生和蠕动,从而导致坡体坍塌。此外,地震所释放的 能量还会导致坡体变形和变性破坏等后果。这种因素人类无法 控制,只能采取措施尽量减少伤害,但不能完全预防。人为情况 主要是由于矿石开采、爆破活动、公路修建等人类活动导致。随 着矿石开采活动的不断增加, 岩体原有的平衡被打破, 从而导致 边坡失稳效应越来越明显。岩体经过挖掘和卸荷后, 边坡原有的 抗剪力和张力被破坏, 岩体内部进行重新分布, 裂隙和岩层断裂 等现象也就呈现出来。在爆破活动中, 爆破所产生的冲击波会影 响坡体结构面, 导致坡体在横纵面上拉伸和收缩, 从而使得边坡 失去稳定性。

  3 边坡的破坏形式

  3.1 滑坡

  滑坡是一种常见的地质灾害形式,也是最具危害性的一种。 其产生原因一般为岩体内部裂隙扩展或者边坡内部结构异常等因素所致。为预防滑坡地质灾害的发生, 需要对边坡稳定系数进行全面分析,寻找最危险的截面,并采取有效措施进行防范。当然,最为普遍的滑坡破坏情形则表现为因土体内部结构异变而产生的灾害。

  3.2 崩塌

  毁坏土地和建筑物的崩塌现象源于多种原因,有人为因素, 例如矿山开采和爆破工程,以及天然灾害,例如急剧下降的暴雨,还有自身原因,例如边坡内部结构的不稳定。大型机器的振动在采矿过程中对边坡结构产生了剧烈的影响,进一步加速了坍塌进程。季节性气候变化也是导致坡体内部结构变化的重要原因,例如水流和风化作用会加剧土壤侵蚀和岩石疏松。此外, 边坡自身因素也可以是导致其崩塌的重要原因,例如不稳定的内部结构和过大或过小的坡角。

  3.3 松动

  松动通常是指坡体内外的缝隙增多,或者由于坡体表面重力分布不均引起的坡体变形。这些缝隙不仅会在坡体内部出现, 而且会在坡体表面出现, 其方向与坡体方向大致平行。当坡体内部产生缝隙时,岩体被动地分割,松散,再加上重力作用,往往会导致坡体向空间移动,从而进一步导致坡体失稳。然而,缝隙的产生不能直接导致坡体失稳,只有当压力积累到一定程度时, 才会直接影响岩体结构, 导致坡体的变形和破坏。

  3.4 蠕动

  蠕动是指坡体在重力作用和运动作用下,发生微小的物质位移的过程。这一过程伴随着坡体破坏的整个过程。不同的气 候条件和人类活动会对蠕动速率产生影响。坡体在自身重力作用下产生剪切力, 同时坡体本身也有抗剪强度。当两者强度相近时,就会加速坡体蠕动 ;而抗剪强度过大则会减缓蠕动速度。因此,蠕动是一个长期存在于坡体运动中的过程, 并且其逐渐加剧会引起坡体变形的质变。

  4 边坡治理技术

  4.1 锚索加固法

  锚索加固法是一种常用于稳定岩体结构的技术手段,它的基本原理是通过在地层铺设锚杆,将地层和结构物紧密联系在 一起, 并通过锚杆的持久性剪力来达到稳定岩体结构的目的。锚索加固法具有独特的优点。首先,它可以提高土地利用效率,有效稳定岩体结构,保证施工效果。其次,由于锚杆可以根据岩体性质进行调整,因此可以保证岩体的稳定性。另外,锚杆还能够将岩体和结构物紧密联系在一起, 确保二者的共同性。在起到支护作用的过程中,锚杆的工作方式为:边坡失稳—锚杆加固— 锚固边坡稳定。同时,在这个过程中,锚杆可能面临三种破坏形式,包括锚固件的破坏、锚杆的剪切破坏以及内锚头被迫拔出。

  4.2 柔性防护网

  柔性防护网是一种被广泛使用的治理技术,它可以分为主动和被动系统两种。它主要是通过在边坡上加设柔性防护装置 来缓冲地质灾害的发生。这种装置必须具有很高的强度, 因此在目前的边坡地质灾害治理中, 它被认为是重要的技术之一。主动 防护是通过使用钢绳网对边坡进行巩固,需要事先清除边坡上的杂石和浮石, 然后再进行加固。而被动防护则是在边坡上安装 格栅网, 并用钢柱进行加固, 具有经济实惠、环保等优点。

  4.3 抗滑桩法

  抗滑桩技术是一种常见的固坡手段,其主要分为打入桩、挖孔桩和钻入桩三种形式。其基本原理是将滑坡的推力通过桩体 转移,并使其得到有效地防止。相对于其他固坡方式,抗滑桩具 有施工简单、桩位布置灵活和经济实用等优点。但是也存在一些 缺点, 比如抗滑桩在施工过程中存在着高风险系数、工作效率低 下以及挖孔条件差等问题。另外, 抗滑桩的破坏形态也是多种多 样的。有的抗滑桩由于其掩埋深度不够而容易被推倒, 还有的由 于桩之间的距离过大导致土体被挤出,从而降低固坡效果。此 外,抗滑桩的变形也可能会导致滑坡等不良后果发生。

  4.4 挡土法

  关于挡土法的适用范围,小规模及稍大规模边坡均可采用, 同时适用于一些松散土方。其中包括锚杆式、悬臂式、重力式等 多种类型, 然而要求有足够的施工材料和场地。其作用原理在于利用挡土墙的重力和强度,来阻止滑坡的下滑力。因此,挡土墙 位置的确定需要非常精确。虽然此法具备施工材料可以现场取材和施工灵活的优点, 但缺点是工作量大, 仅能保证上部边坡的稳定性, 下部边坡的稳定性较难保证。

  4.5 注浆加固法

  注浆技术是一种应用广泛的固坡方式,其主要原理是在边坡内部的裂隙或岩层断层处注入浆液, 以加强边坡的稳定性。该 技术适用范围广泛,具有简单、可靠、低成本等优点,并且对施工人员的专业性要求较低。经过注浆后,浆液能够高压冲击土体,使碎裂岩体恢复成整体并提高强度, 从而有效减少坡体内部位移受到重力影响的风险。此外, 注浆过程对周围环境的影响较小、不会产生污染和影响道路交通等方面, 因此被广泛运用于工程建设中。在进行注浆作业时,工作人员需要掌握边坡特性、深度和强度等参数, 以确保注浆效果最佳。

  5 边坡地质灾害的治理措施

  5.1 植被防护

  植被防护是一种行之有效的治理方式,具有经济、绿色、便捷等优点,已经成为常用的治理手段之一。近年来,我国在边坡 地质灾害治理领域取得了不断深入的研究成果,植被防护也在 其中发挥了重要作用。通过植被防护,不仅能够美化环境、减少 污染,还能改善工程环境,促进绿色防护的发展。采用植被进行 稳坡固坡, 并将其与传统防护技术相结合, 可以形成工程植被防 护体系,从而大幅提高稳坡效果。此外,植被还能够涵养水源、 净化空气、减少空气污染, 因此它是实现生态功能并增强边坡稳 定性的最佳治理方式之一。

  5.2 合理选择治理方法

  在边坡治理的过程中,根据不同岩石特性和自然条件应选 择不同的治理方法是非常关键的。对于干旱地区而言, 工程治理 方式是比较主要的方法, 例如采用防护网、锚索加固等工程防护 措施。在降雨量充沛的地区则需要减少植被的种植, 以避免植被 过多,导致边坡变软,其粘合力下降,从而引发滑坡、坍塌等地 质灾害。只有在合适的地区选择合适的治理方式, 才能实现边坡 稳定的显著效果。在治理过程中,根据岩体特性选择治理技术, 并在施工前做好相应的勘查工作和边坡稳定性分析,才能在把 握岩体整体特性的基础上选择合理的治理方法。同时, 在施工过 程中也需要注意方式方法。施工应选择在旱季进行, 如遇到灾害 性天气,例如暴雨、降雪等天气应暂停施工。另外还需在施工过 程中做好区段边坡中部的电线管道保护工作,并做好周围地质 环境勘查。施工过程中不能单纯依赖于图纸, 而应走进现场进行 实地勘查并反复研讨, 以科学设计为基础开始施工。

  5.3 岩石边坡加固

  运用物理手段通过人工干预,边坡加固能够达到治理目的。该过程一般分为现场勘查、周围环境评估、边坡稳定性分析以及 选择适当的加固方式。对于不同的岩土性质, 需要选择相应的加 固方式。支护方式包括加抗滑桩、锚索加固等,防护方式包括植 被防护、工程防护和柔性防护网等。例如,在土地流失严重、易 发生滑坡等问题时,采用抗滑桩和生态治理相结合的方式进行 治理,可以达到施工简单、见效快、经济适用等优点。防护方式 中,柔性防护网可在边坡上铺设, 同样具有经济适用和环保的特 点。同时, 植被防护也是一种环保经济的选择。

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  5.4 工程防护和生态防护相结合

  随着地质灾害的不断发生和加剧,我国在边坡地质灾害防治方面也积累了多种经验。目前主要采取了生态防护和工程防护两种方式, 二者通常需要协同作战才能达到最佳效果。生态防护注重多样化植被的引入, 符合绿色经济理念, 其优势在于可以涵养水源、净化空气、降低环境污染,同时,植物的根系还能够生长在岩体间隙处, 从而增强边坡抗剪能力, 从而增加边坡稳定性。而工程防护则主要采用锚索加固法、抗滑桩以及柔性防护网等方式, 在土地利用效率和施工简单高效方面具有显著优势。例如,锚索加固法可以通过在坡体内加设锚杆的方式, 增加岩层结构的紧密度和粘合度, 从而提高岩体的稳定性。将生态防护和工程防护有机结合,能够充分发挥双方的优势,实现优势互补,从而达到预防边坡地质灾害的目的。

  我国地质地貌非常复杂,在这种地形背景下,地质灾害发生的频率也比较高, 如果不重视预防工作, 那可能会危及人民的生命和财产安全。例如, 大量裸露的边坡在地震或强降雨等灾害作用下,很容易发生崩塌,从而危及人民的生命安全。尽管目前我国的边坡维稳工作已经取得了显著的成效,但仍有很多问题需要解决, 需要持续关注这些问题, 并根据实际情况进行相应的治理工作。例如,常见的滑坡问题、边坡裂隙、边坡内部结构不稳定等。边坡地质灾害主要受到气象因素、自然岩石特性以及人类活动等影响。目前,为了治理边坡地质灾害,采用了较多的工程防护和生态防护相结合的方式。其中, 生态防护主要是通过植被绿化来实现的, 植物的根系能够加固边坡的抗剪程度, 并提高边坡的整体稳定性。工程防护则主要采用锚索加固法、柔性防护网、抗滑桩等支护和防护设施,这些方法施工效率快、经济适用且加固效果显著。生态防护和工程防护相结合, 已经成为边坡地质灾害治理的常见方式,并且取得了不可替代的作用。当然,要想从根本上解决边坡地质灾害问题,还需要真正分析边坡地质 灾害发生的原因, 并进行边坡稳定分析, 在既有的经验基础上创新和发展, 才能真正做好边坡地质灾害的预防工作。
 
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