滑坡的形成条件和影响因素

1. 滑坡的形成条件

滑坡的发生,是斜坡岩土体平衡条件遭到破坏的结果。由于斜坡岩土体的特性不同,滑动面的形状也各不相同,一般有平面形和圆弧形两种。两者表现虽有不同,但平衡关系的基本原理相同。

(1)滑动面为平面形时

当斜坡岩土体沿平面 AB 滑动时,其平衡示意如图4.2所示。

图4.2 平面滑动的平衡示意

斜坡的平衡条件为由岩土体重力 所产生的侧向滑动分力 等于或小于滑动面的抗滑阻力 。通常以稳定系数 表示这两力之比,即

很显然,若 <1,斜坡平衡条件将遭到破坏而形成滑坡;若 ≥1,斜坡处于稳定状态或极限平衡状态。

(2)滑动面为圆弧形时

斜坡岩土体沿圆弧面 AB 滑动时,其平衡示意如图4.3所示。

图4.3 圆弧滑动的平衡示意

图中圆弧 AB 为假定的滑动圆弧面,其相应的滑动中心为 点, 为滑动圆弧半径。过滑动圆心 做一铅直线 OO ′,将滑坡体分为两部分:在 OO ′线右侧部分为“滑动部分”,其重心为 ,重力为 ,它使斜坡岩土体具有向下滑动的趋势,对 点的滑动力矩为 ;在 OO ′线左侧部分为随动部分,起着阻止斜坡滑动的作用,具有与滑动力矩方向相反的抗滑力矩 。因此,其平衡条件为:滑动部分对 点的滑动力矩 等于或小于随动部分对 点的抗滑力矩 与滑动面上的抗滑力矩 τ·AB·R 之和,即

≤ τ·AB·R (4-2)

式中 τ ——滑动面上的抗剪强度。

其稳定系数 

同理,若 <1,斜坡平衡条件遭到破坏而形成滑坡;若 ≥1,斜坡处于稳定状态或极限平衡状态。

由上述力学分析得出结论,滑坡的形成条件为:①必须形成一个贯通的滑动面;

②总下滑力(矩)大于总抗滑力(矩)。

2. 影响滑坡形成和发展的因素

从上述分析可以看出,斜坡平衡条件的破坏与否,也就是说滑坡发生与否,取决于下滑力(矩)与抗滑力(矩)的对比关系。而斜坡的外形基本上决定了斜坡内部的应力状态(剪切力大小及其分布),组成斜坡的岩土性质和结构决定了斜坡各部分抗剪强度的大小。当斜坡内部的剪切力大于岩土的抗剪强度时,斜坡将发生剪切破坏而滑动,自动地调整其外形来与之相适应。因此,凡是能引起斜坡外形改变和使岩土性质恶化的因素,都将是影响滑坡形成的因素,这些因素概括起来主要有以下几个方面。

① 地形地貌条件。斜坡的高度和坡度与斜坡稳定性有密切关系。通常,开挖的边坡越高、越陡,稳定性越差。力学分析表明,开挖边坡会在坡顶出现拉应力,在坡脚出现剪应力集中,边坡越高、越陡,拉应力区域和剪应力集中程度越大。

② 地层岩性。坚硬完整岩体构成的斜坡,一般不易发生滑坡,只有当这些岩体中含有向坡外倾斜的软弱夹层、软弱结构面,且倾角小于坡角、能够形成贯通滑动面时,才能形成滑坡。各种易于亲水软化的土层和一些软质岩层组成的斜坡,容易发生滑坡。容易发生滑坡的土层有胀缩性黏土、黄土和黄土类土及黏性的山坡堆积层等。它们有的与水作用容易膨胀和软化;有的结构疏松,透水性好,遇水容易崩解,强度和稳定性极易受到破坏。容易发生滑坡的软质岩层有页岩、泥岩、泥灰岩等遇水易软化的岩层。此外,千枚岩、片岩等在一定条件下也容易发生滑坡。

③ 地质构造。埋藏于土体或岩体中倾向与斜坡一致的层面、夹层、基岩顶面、古剥蚀面、不整合面、层间错动面、断层面、裂隙面、片理面等,一般都是抗剪强度较低的软弱面,当斜坡受力情况突然变化时,都可能成为滑坡的滑动面。如黄土滑坡的滑动面,往往就是下伏基岩面或是黄土的层面;有些黏土滑坡的滑动面就是自身的裂隙面。

④ 水的作用。水是导致滑坡的重要因素,绝大多数滑坡都必须有水的参与才能发生滑动。水对滑坡的作用主要表现在以下几个方面。

a.增大岩土体质量,从而加大滑坡的下滑力。

b.软化降低滑动带土的抗剪强度,主要表现为 c、φ 值的降低。

c.增大岩土体的地下水动水压力。因滑动面土为相对隔水层,地表水体补给滑坡体后,多以滑动面为其渗流下限,通过滑坡体渗流,然后在滑坡前缘地带呈湿地或泉水外泄。当雨水量过大或滑坡体渗流不畅时,水头上涌形成地下水动水压力,除重度增大外还受水压作用,导致滑坡体下滑力增大。

d.冲刷作用。冲刷作用主要是水流对抗滑部分的冲刷,导致斜坡失稳或滑坡复活,这是滑坡预报分析的重要依据。

e.水的浮托作用。水的浮托作用主要是指滑坡前缘抗滑段被水淹没发生减重,削弱其抗滑能力而导致古滑坡复活,在水库和洪水淹没区常发生此类滑坡。但不是所有古滑坡都会因被淹没而复活。

⑤ 人为因素及其他因素。人为因素主要指人类工程活动不当,包括工程设计不合理和施工方法不得当造成短期甚至十几年后发生滑坡的恶果。其他因素中主要应考虑地震、风化作用、降雨等可能引发滑坡或对滑坡的发展有影响的因素。

在公路和铁路工程的施工阶段,开挖路堑、堆土筑堤也常常导致边坡滑动。这是由于切坡不当破坏了边坡支撑,或者任意在边坡上堆填土石方增加荷重,改变了边坡的原始平衡条件等人为因素造成的。据川黔线资料,施工前赶水至贵阳段51个地质不良工点滑坡只有3处,施工后赶水至贵阳段共有滑坡70处,这些滑坡绝大多数是施工期间发生的,这也说明人为因素对滑坡的产生有着十分重大的影响。

我国是一个多地震的国家,因地震而导致的滑坡灾害也非常严重。如1973年的四川炉霍地震,沿鲜水河谷共发生133处滑坡。地震诱发滑坡,是因为边坡岩土体结构在地震的反复作用下破坏,抗剪强度降低,沿着岩土体中已有的软弱面或新产生的软弱面发生滑坡。一般认为,强度在五六级以上的地震就能引起滑坡。

列车振动有时也能促使边坡滑动。1952年宝天线上一列火车刚通过滑坡地区,边坡就发生了滑动。

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