應(yīng)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(xué)自然科學(xué)學(xué)報》2014年第二期
1滑坡應(yīng)急防治力學(xué)機(jī)理分析
根據(jù)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(wěn)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(jìn)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(jìn)行計算。其中C、Ф為滑面處的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，L為滑面的長度，其余符號如圖1所示．當(dāng)滑坡的下滑力小于抗滑力時，斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)滑坡的下滑力大于抗滑力時，滑坡會失穩(wěn)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(guān)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(jù)以上原理，滑坡的應(yīng)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(wěn)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(wěn)定滑坡，主要工程措施有堆載、支擋、錨固等．
2．1降雨對邊坡的影響降雨是邊坡失穩(wěn)最主要的外界荷載．降雨對邊坡的影響主要表現(xiàn)為三個方面：（1）降低巖土體的強(qiáng)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(fā)生軟化、泥化，導(dǎo)致其巖土體的強(qiáng)度參數(shù)黏聚力和內(nèi)摩擦角迅速降低，抗剪強(qiáng)度大幅減小．降雨使土體飽水后，使導(dǎo)致巖土體的抗剪強(qiáng)度最大可以降低73．1％［11］．特別是雨水滲入軟弱結(jié)構(gòu)面后形成滲流，變成潤滑劑，降低抗滑性能，形成滑移面，導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生．（2）抬高地下水位．降雨后，雨水滲入斜坡，導(dǎo)致地下水位抬高，土體飽水，增加自重應(yīng)力，導(dǎo)致下滑力增大，一旦超過抗滑力，斜坡就會失穩(wěn)下滑。（3）增加孔隙水壓力．降雨導(dǎo)致雨水沿邊坡的節(jié)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(dǎo)致邊坡下滑力增大而失穩(wěn)下滑［13］．
2．2雨水對滑坡的作用機(jī)理雨水下來后，在地表漫流，產(chǎn)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(chǎn)生化學(xué)作用、物理作用、力學(xué)作用，這些作用使軟弱面的巖土體強(qiáng)度降低，形成滑移面而產(chǎn)生滑移．其演化過程如圖2所示．
3排水工程技術(shù)
雨水作為外荷載，對滑坡的影響強(qiáng)烈，是降雨型滑坡的主要誘因，對其應(yīng)急處治，應(yīng)緊緊抓誘因，對癥下藥，按照“治坡先治水”的原則，在滑坡應(yīng)急處置時就應(yīng)先治水，要把應(yīng)急排水措施作為滑坡應(yīng)急處治首選．排水工程技術(shù)主要是通過修建地上地下、坡內(nèi)坡外排水設(shè)施，將坡體上下和內(nèi)外的水體排出坡外，從而降低滑體重力，減緩誘發(fā)因素，防止水－巖作用，減少下滑力，提高穩(wěn)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(fā)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(nèi)；另一方面需要快速排出坡體內(nèi)地表水，防止其下滲危害軟弱結(jié)構(gòu)面．主要措施有：（1）在坡體外距滑坡邊界一定距離修建環(huán)形截水溝，攔截、旁引滑坡范圍外的地表水，使其不致進(jìn)入滑坡區(qū)；（2）平整坡面，迅速封堵或覆蓋坡體內(nèi)外出露的裂縫與孔隙；（3）在坡體內(nèi)充分利用自然溝谷修建樹枝狀排水溝，迅速排出坡體內(nèi)的地表水，防止坡內(nèi)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(nèi)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(xué)與力學(xué)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(nèi)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(nèi)外修建排水廊道、邊坡滲溝、滲水暗溝等地下排水設(shè)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(yīng)用實(shí)例———天臺鄉(xiāng)滑坡應(yīng)急排水
（1）滑坡概況2004年9月6日16：00～23：30，連續(xù)強(qiáng)降雨導(dǎo)致四川宣漢縣天臺鄉(xiāng)義和村發(fā)生特大型滑坡，總體積約2600×104m3．滑坡造成坡體上1．2km2范圍內(nèi)所有構(gòu)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(shù)萬人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)億元．（2）搶險治理工程按照該滑坡的現(xiàn)成條件、觸發(fā)因素和發(fā)展趨勢，根據(jù)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(jù)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(fù)擴(kuò)建為大斷面的漿砌片石排水溝，成為縱向主排水溝．再根據(jù)整理后的坡面匯水條件，布置16條支溝，與4條主溝連接，構(gòu)成樹枝狀地表排水系統(tǒng)，將地表水有序排出坡外，如圖3所示．②地下排水工程根據(jù)地下水位等值線圖，需要攔截、排引滑體內(nèi)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(shè)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(cè)．一側(cè)布置成直線形，一側(cè)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(yīng)急排水工程于2005年6月完成，已經(jīng)使用8年多，經(jīng)歷了數(shù)十次大小不同強(qiáng)度降雨的檢驗(yàn)，實(shí)踐證明應(yīng)急排水工程在整個滑坡應(yīng)急治理工程中起到了至關(guān)重要的作用，對迅速穩(wěn)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(jiān)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(jìn)行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明，滑坡整體排水情況良好，其中北側(cè)排水廊道排水量達(dá)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(jìn)行了分析，結(jié)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(jié)論
水對降雨型滑坡產(chǎn)生重要影響：一方面，雨水在地表形成徑流，產(chǎn)生沖刷作用，對邊坡穩(wěn)定不利；另一方面，雨水下滲抬高地下水位，增加坡體自重應(yīng)力，潤滑滑面，增大滑動段下滑力而使邊坡失穩(wěn)下滑．對降雨型滑坡的應(yīng)急處置，應(yīng)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(nèi)地表與地下水．應(yīng)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(nèi)修建樹枝狀排水系統(tǒng)，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(yīng)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(jìn)傅順單位：成都理工大學(xué)管理科學(xué)學(xué)院四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院
