應急排水在降雨型滑坡處置中的功效范文

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《湘潭大學自然科學學報》2014年第二期

1滑坡應急防治力學機理分析

根據滑坡體在滑動時的受力情況，采取分段分析，將滑坡體分為滑動段和抗滑段，不同部位在滑坡穩定中所起的作用不同．滑動段促使滑坡下滑，為滑坡滑動提供下滑推力，用F滑表示，可以用公式（1）進行計算；抗滑段阻止滑體下滑，為滑坡下滑提供最大抗滑力，用F抗表示，可以用公式（2）進行計算。其中C、Ф為滑面處的抗剪強度指標，L為滑面的長度，其余符號如圖1所示．當滑坡的下滑力小于抗滑力時，斜坡處于穩定狀態；當滑坡的下滑力大于抗滑力時，滑坡會失穩下滑．從圖1可以看成，下滑力F滑與滑體重力W滑、滑面處粘聚力C、滑面處的摩擦角Ф、滑面長度L的關系密切，滑體重力越大，下滑力越大，C、Ф值越小，下滑力越大．根據以上原理，滑坡的應急治理，可以搶先考慮通過減少滑坡的下滑力來提高滑坡的穩定性，主要工程措施有減重、排水、灌漿等；也可以通過提高滑坡的抗滑力來穩定滑坡，主要工程措施有堆載、支擋、錨固等．

2降雨型滑坡演化機理

2．1降雨對邊坡的影響降雨是邊坡失穩最主要的外界荷載．降雨對邊坡的影響主要表現為三個方面：（1）降低巖土體的強度．降雨后巖土體受水浸濕，自由水將土體顆粒隔開，使巖土體發生軟化、泥化，導致其巖土體的強度參數黏聚力和內摩擦角迅速降低，抗剪強度大幅減小．降雨使土體飽水后，使導致巖土體的抗剪強度最大可以降低73．1％［11］．特別是雨水滲入軟弱結構面后形成滲流，變成潤滑劑，降低抗滑性能，形成滑移面，導致滑坡產生．（2）抬高地下水位．降雨后，雨水滲入斜坡，導致地下水位抬高，土體飽水，增加自重應力，導致下滑力增大，一旦超過抗滑力，斜坡就會失穩下滑。（3）增加孔隙水壓力．降雨導致雨水沿邊坡的節理、裂隙下滲，使地下水位上升，使邊坡孔隙水壓力加大，同時坡體容重增大，導致邊坡下滑力增大而失穩下滑［13］．

2．2雨水對滑坡的作用機理雨水下來后，在地表漫流，產生濺蝕、面蝕、沖蝕，促使地表水逐步下滲，地下水與巖土體充分接觸，產生化學作用、物理作用、力學作用，這些作用使軟弱面的巖土體強度降低，形成滑移面而產生滑移．其演化過程如圖2所示．

3排水工程技術

雨水作為外荷載，對滑坡的影響強烈，是降雨型滑坡的主要誘因，對其應急處治，應緊緊抓誘因，對癥下藥，按照“治坡先治水”的原則，在滑坡應急處置時就應先治水，要把應急排水措施作為滑坡應急處治首選．排水工程技術主要是通過修建地上地下、坡內坡外排水設施，將坡體上下和內外的水體排出坡外，從而降低滑體重力，減緩誘發因素，防止水－巖作用，減少下滑力，提高穩定性．該方法簡單適用、方便快捷，主要適用于平推式滑坡、降雨誘發型滑坡和松散堆積體滑坡．它分地表排水和地下排水．

3．1地表排水工程地表排水一方面需要攔截坡體外地表水，不讓其流入坡體內；另一方面需要快速排出坡體內地表水，防止其下滲危害軟弱結構面．主要措施有：（1）在坡體外距滑坡邊界一定距離修建環形截水溝，攔截、旁引滑坡范圍外的地表水，使其不致進入滑坡區；（2）平整坡面，迅速封堵或覆蓋坡體內外出露的裂縫與孔隙；（3）在坡體內充分利用自然溝谷修建樹枝狀排水溝，迅速排出坡體內的地表水，防止坡內積水．

3．2地下排水工程地下排水主要是采取地下排水工程措施，迅速排出坡體內外地下水，降低地下水位，疏干巖土體，減少地下水對巖土體的物理、化學與力學作用，主要措施有：（1）追蹤泉眼泉水，采取攔截、疏干、排引等措施將泉水引出坡體外；（2）在坡體內外修建截水明溝、截水滲溝、泄水隧洞以及槽溝等攔截地下水的建筑物；（3）在坡體內外修建排水廊道、邊坡滲溝、滲水暗溝等地下排水設施，同時輔以鉆孔排水、滲井滲管排水等方法，將地下水順利排出坡外．

4應用實例———天臺鄉滑坡應急排水

（1）滑坡概況2004年9月6日16：00～23：30，連續強降雨導致四川宣漢縣天臺鄉義和村發生特大型滑坡，總體積約2600×104m3．滑坡造成坡體上1．2km2范圍內所有構建筑物全部倒塌，造成1266人家園被毀．滑坡體前部約210×104m3的滑體沖入前河，堵塞河道，形成堰塞湖，回水淹沒上游數萬人，直接經濟損失達億元．（2）搶險治理工程按照該滑坡的現成條件、觸發因素和發展趨勢，根據治坡先治水的原則，制定了“坡面平整＋排水工程＋支擋工程”的治理方案（圖3）．排水工程包括地表排水工程與地下排水工程．①地表排水工程根據滑動后的溝谷地形，考慮到原四條大溝地形基本保持原狀，布置主排水溝時將四條大沖溝恢復擴建為大斷面的漿砌片石排水溝，成為縱向主排水溝．再根據整理后的坡面匯水條件，布置16條支溝，與4條主溝連接，構成樹枝狀地表排水系統，將地表水有序排出坡外，如圖3所示．②地下排水工程根據地下水位等值線圖，需要攔截、排引滑體內地下水，最大限度地降低地下水位，因此在滑帶以下的砂巖層中設置兩條地下排水廊道．

廊道總長約1600m，分別布置在滑坡體的兩側．一側布置成直線形，一側布置成T字形，在硐頂布置豎向排水井群，如圖3所示．（3）處治效果分析該滑坡應急排水工程于2005年6月完成，已經使用8年多，經歷了數十次大小不同強度降雨的檢驗，實踐證明應急排水工程在整個滑坡應急治理工程中起到了至關重要的作用，對迅速穩定滑體，為河道疏浚和滑坡綜合治理贏得了寶貴的時間和安全保障．地表排水工程效果：通過多次對四條排水主溝排水效果的監測，在大小降雨期間，排水效果良好，完全能夠滿足特大暴雨的排水功能，圖4為2005年7月8日暴雨期間測得的排水溝4的排水效果．地下排水工程效果：地下排水工程完工后，分別于晴天和暴雨期間對排水廊道的排水效果進行了監測，監測結果表明，滑坡整體排水情況良好，其中北側排水廊道排水量達到3～6L／s，如圖5所示．有專家利用分析軟件，對廊道和排水井群的滲流場進行了分析，結果表明廊道附近地下等水位線密集，證明地下水有序沿排水廊道排出，排水效果良好。

5結論

水對降雨型滑坡產生重要影響：一方面，雨水在地表形成徑流，產生沖刷作用，對邊坡穩定不利；另一方面，雨水下滲抬高地下水位，增加坡體自重應力，潤滑滑面，增大滑動段下滑力而使邊坡失穩下滑．對降雨型滑坡的應急處置，應先解決水患，按照治坡先治水的原則，攔截滑坡體外地表與地下水，迅速排出坡體內地表與地下水．應急排水工程措施主要有：在滑坡邊界外修建攔截地表與地下水的截水溝；在滑坡體內修建樹枝狀排水系統，排出地表水；封堵或覆蓋裂縫，防止地表水下滲；修建地下排水廊道和集水井群，疏干、排引出地下水．這些應急排水工程，目的明確、措施簡單、施工方便、成效明顯．

作者：肖進傅順單位：成都理工大學管理科學學院四川建筑職業技術學院