以防为主,治理为辅。应该把防灾贯穿到工程建设的各个环节,在工程规划选址、设计、施工各阶段均应注重防灾减灾。
防治措施:
一、挡土抗滑工程: (1)挡墙;(2)抗滑桩;(3) 锚杆( 索);(3)支撑。 二、表里排水:包括排除地表水和地下水。
三、削坡减载:这种措施的目的是为了降低坡体的下滑力,其主要的方法是将较陡的边坡减缓或将滑
坡体后缘的岩土体削去一部分。
四、防冲护坡:为防止斜坡被河水冲刷或海、湖、水库水的波浪冲蚀,一般修筑导流堤、水下防波堤、
丁坝以及砌石、抛石、草皮护坡等措施。
五、土质改良:土质改良的目的在于提高岩土体的抗滑能力,主要用于土体性质的改善。
六、防御绕避:当线路工程(如铁路、公路)遇到严重不稳定斜坡地段,处理又很困难时,则可采用防
御绕避措施。其具体工程措施有:明硐和御塌棚及内移、作隧、外移作桥等。
上述各项措施,可归纳为“挡、排、削、护、改、绕”六字方针。
13.滑坡空间预测、时间预报的基本原理
空间预测:(可划分:区域性预测、地区性预测、场地预测)
主要是通过滑坡条件分析,确定出对滑坡作用有利的因素组合,根据这些有利因素组合来预测区域上某斜坡段将来产生滑坡的可能性,圈定出可能产生滑坡变形的范围。其理论基础为工程地质类比法。 预测的方法:因子叠加法、综合指标法
时间预报:(可划分:区域性中长期预报、场地性短期预报)
其原理主要是岩土体蠕变(流变)理论。预报的方法:根据宏观征兆预报、根据观测资料预报。
六、渗透变形工程地质研究
1. 理解渗透变形的基本概念,掌握影响渗透变形的基本形式; 2. 掌握产生渗透变形的基本条件及其影响规律; 3. 掌握渗透变形预测思路及评价方法; 4. 掌握渗透变形的防治原则及防治措施。
1.渗透变形的基本概念、类型
渗透变形:岩土体在地下水渗透力(动水压力)的作用下,部分颗粒或整体发生移动,引起岩土体的
变形和破坏的作用和现象。
渗透变形类型:管涌、流土。
管涌:在渗流作用下,单个土颗粒发生独立移动的现象,又称潜蚀。 根据渗透方向与重力方向的关系:垂直管涌、水平管涌。
按渗流方向与土层接触面的关系:垂直接触管涌、平行接触管涌。
流土:在渗透作用下,一定体积的土体同时发生移动的现象。
2.产生渗透变形的基本条件
渗透变形产生的必要条件:
一、渗流的动水压力及临界水力梯度:
当dp(渗透压力)=dQ(水下重量)时,单元体处于悬浮状态,发生流土。此时渗流的水力梯度为临界水力梯度Icr。土粒越密实,n越小,Icr越大,土体越不容易发生渗透变形。 二、土体结构特征决定了土体的抗渗强度:
(1)粗细颗粒直径比例:土体的排列方式决定着D (粗颗粒直径)/ d0(空隙直径) 的值。
当排列疏松时,D / d0 减小,D/d 减小,渗透变形广泛;
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当排列密实时,D / d0 增大,D/d 增大,渗透变形不广泛。
(2)细颗粒的含量:用细颗粒含量百分数来判别双峰型砾土的渗透变形型式: η>35% 流土
η<25% 管涌
η=25%—35% 流土或管涌,取决于踩土的密实度及细颗粒的组成。
细颗粒成分中粘粒含量增加,可增大土的凝聚力,土的抗渗强度增加,不易发生渗透变形。 三、宏观地质因素: (1)地层组合关系:
单一型:多位于河流的上游,一般为砂卵(砾)石层,一般发生管涌,随着细粒成分的增多,可能流
土。
双层型:主要考虑表层粘性土的性质、厚度、完整程度。
多层型:除考虑表层粘性土层外,还考虑砂层透镜体或粘性土层透镜体或相变等造成水力梯度的突变
等原因。
(2)地形地貌条件:沟谷切割等改变了渗流的补给、渗流的长度、出口条件等。 四、工程因素:施工等破坏了表层具有防渗作用的弱透水层。
3.渗透变形预测思路(步骤)
(1)根据土体的类型和性质,判断是否容易发生渗透变形,以及变形的类型。 (2)确定土体中各点的实际水力梯度,尤其是最大水力梯度。 (3)确定相对于该土体的临界水力梯度和允许水力梯度。 (4)判断渗透变形的可能性及范围。
4.渗透变形的防治原则及防治措施
防治原则:
渗透变形的防治措施,原则上可分为三类。第一类措施是改变渗流的水动力条件,第二类措施是保护渗流出口,第三类措施是改善土石性质。 防治措施:
一、垂直截渗:防渗帷幕、截水槽、混凝土防渗墙
二、水平铺盖:在坝上游设置粘性土铺盖,其渗透系数比透水地基小2-3 个量级,并与坝体的防
渗斜墙搭接。
三、排水减压:常用的方法有排水沟和减压井,它们的作用是吸收渗径和减小逸出段的实际水力
梯度
四、反滤盖重:在渗流逸出段分层铺设几层粒径不同的砂砾石层,层界面应与渗流方向正交,粒
径由细到粗,常设置三层,即为反滤层。反滤层是保护渗流出口的有效措施,它既可以保证排水通畅,降低逸出水力梯度,又起到盖重的作用。
五、物理、化学方法:改造、冻结、电动硅化、灌浆(化学浆液)等。
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七、岩溶工程地质研究
1.溶蚀相关概念
岩溶:是岩溶作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象的总称。亦称喀斯特。
岩溶作用:以化学溶蚀为主,同时还包括机械破碎、沉积、坍塌、搬运等作用,是一个化学-物理相
结合的综合作用。
混合溶蚀效应:不同成分或不同温度的水混合后,其溶蚀性有所增强,这种增强的溶蚀效应叫做混合
溶蚀效应。(两种分别已经饱和的溶液,不再具有溶蚀能力;但这两种溶液混合以后,可以重新具有溶蚀能力。)
其他离子的作用
(1)酸效应:氢离子能与碳酸根离子结合,从而增加碳酸钙的溶解。 (2)同离子效应:抑制岩溶作用。
(3)离子强度效应:溶液中有与碳酸钙不相关的强电解质离子时,将使碳酸钙的溶解度增大,从
而促进碳酸钙的溶解。
2.岩溶发育的基本条件及影响因素
条件:
(1)具可溶性岩石; (2)具溶蚀能力的水;
(3)具良好的水的循环交替条件,即具有良好的地下水的补给、径流和排泄条件。
影响因素:
一、碳酸盐岩岩性的影响:
方解石含量越高, KV(比溶蚀度)越大;反之白云石含量越高,Kv 越小。酸不溶物含量越高,Kv 越小。
二、气候的影响:
降水:① 水直接参与岩溶作用,充足的降水是保证岩溶作用强烈进行的必要条件。
② 水是溶蚀作用的介质和载体,充足的降水保证了水体的良好的循环交替条件,促进岩溶作用的强烈进行。
气温:① 气温升高,生物新陈代谢加快,土壤中有更多的CO2 富集,但水中的CO2 的溶解度减小,
不利于岩溶作用。
② 气温升高,溶蚀速率增大,有利于岩溶作用。总体上:气温升高有利于岩溶作用的进行。温热潮湿的热带、亚热带地区:岩溶作用较强烈;高寒干燥的极地、寒带地区:岩溶现象不发育。
三、地形地貌的影响:
① 平坦地区:地表径流弱,入渗强烈,有利于岩溶发育。 ② 陡峭地区:地表径流强烈,入渗弱,不利于地下岩溶发育。 ③ 突起地区:地下水位深,包气带厚度大,垂直岩溶发育。
④ 低洼地区:地下水位浅,汇水地带,岩溶发育强烈,以水平岩溶为主。 四、地质构造的影响: 断裂的影响:
① 沿断裂面岩溶发育强烈
② 各组破裂面相互交织、延伸进而控制了岩溶发育的形态、规模、速度和空间分布。 ③ 各种破裂面相互交织,使地下水混合溶蚀效应明显,促进岩溶发育。 褶皱的影响:
① 褶皱的不同部位,裂隙发育不均匀,岩溶强度不同。核部比翼部发育。
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② 大型褶皱控制了可溶岩的空间分布和地下水汇水范围及径流条件,影响着岩溶的发育。 岩层组合的影响:
① 厚而纯的碳酸盐岩:Ⅰ. 包气带:多发育垂直岩溶形态。Ⅱ. 地下水季节变动带:两方向岩溶均发育。Ⅲ. 饱水带:规模大、连续性好的水平岩溶。Ⅳ.深循环带:岩溶不很发育。 ② 碳酸盐岩夹非可溶性岩层。
③ 非可溶性岩层与碳酸盐岩互层:在同一时期,岩溶呈多层发育。 ④ 非可溶性岩层夹碳酸盐岩:岩溶发育极弱。 五、新构造运动的影响:
地壳运动的性质、幅度、速度和波及范围,控制着水循环交替条件及其变化趋势,从而控制着岩溶发育的类型、规模、速度、空间分布及岩溶作用的变化趋势。
① 上升期:侵蚀基准面相对下降,地下水位逐渐下降,侧向岩溶不发育,规模小而少见,分带现
象明显,以垂直形态的岩溶为主。
② 平稳期:侵蚀基准面相对稳定,溶蚀作用充分进行,分带现象明显,侧向岩溶规模大,岩溶地
貌较明显典型。
③ 下降期:常形成覆盖型岩溶,地下水循环条件变差,岩溶作用受到抑制或停止。 ④ 间歇性上升:形成水平溶洞成层分布,高程与阶地相对应。
⑤ 振荡升降:岩溶作用由弱到强,由强到弱反复进行,形成以垂直形态的岩溶为主,水平溶洞规
模不大,而且成层性不明显。
⑥ 间歇性下降:岩溶多被埋于地下,规模不大,但具成层性,洞穴中有松散物充填。
3.岩溶渗漏的类型、影响因素及水库渗漏的研究内容 类型:
按渗漏通道分类:裂隙分散渗漏、管道集中渗漏。 按库水漏失的特点分类:暂时性渗漏、永久性渗漏。 影响因素:
一、岩溶的影响
碳酸盐岩经岩溶作用后,形成各种地下岩溶,如溶隙、溶洞、暗河等,使岩体的透水性加大,常构成水库渗漏的主要通道。岩溶发育程度是决定渗漏通道大小的根本因素。 二、地质构造的影响
渗漏通道的连通性主要决定于地质构造的特点,同时褶皱和断层对岩溶渗漏通道的影响十分复杂。
三、河谷区水文地质特征的影响
(1)补给型 两岸地下水或两岸地下水及邻谷河水均匀补给建库河流。 (2)排泄型 建库前河水补给地下水,建库后肯定会产生库水永久渗漏。
(3)悬托型 因深成岩溶发育而形成区域性地下水位不断下降,在这种河谷中修建水库时,将沿整个库底产生垂直渗漏,应尽量避免在悬托型河谷段修坝建库。
水库渗漏的研究内容
(1)查明岩溶发育、分布规律、重点查明溶洞、暗河的展布位置、规模等,进行岩溶泉水流量、高程调查,确定通道的位置及可能影响程度。
(2)分析地质条件
①岩层组合:当夹有非可溶岩地层时,可借助该层防止渗透。 ②地质构造:
褶皱: 纵谷:与河流所处褶皱的部位有关。
横谷:修水库不刹,但充分刹用隔水层,可能防止坝区渗漏。 斜交谷:具体分析。
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断层:既可有利于渗漏,又可不利于渗漏 。 岩体侵入:相对隔水层的分布位置。 (3)查明河间地块的水文地质条件
①补给型:渗漏与否视蓄水后库水位与地下水位的补给关系而定。若建库后仍为补给型,不永
久渗漏。若建库后为排泄型,则渗漏。
②排泄型:建库后肯定会产生永久渗漏。 ③悬托型:一定渗漏。
4.岩溶区选择库坝位址的原则
(1) 在查明地层岩性、地质构造、水文地质条件和岩溶发育规律的基础上,选择良好的库坝位置,切
忌单纯以地形条件及工程要求选址,应预计和避免严重工程地质问题所带来的后患。 (2) 中小型水库的投资及防渗处理技术有限,应避免在悬托型及排泄型河谷上筑坝建库。
(3) 在横向河谷中选择坝址时,一定要充分利用相对隔水层的天然防渗作用,选择厚度较大,分布较
稳定,倾向上游的隔水层为坝基。
(4) 若坝址选在溶洞泉或暗河口的上游河段时,应查明库水与溶洞泉或暗河连通的可能性。在这种条
件下坝址宜建在溶洞泉或暗河出口的下游河段处,以免渗漏及其它后患。 (5) 利用岩溶发育规律,来选择库坝位址及控制工程规模。
5.岩溶渗漏的防治措施
主要有两个大方面的防治措施:一是降低岩体的透水性,截断渗漏的通道;二是合理导水导气。
(1)灌浆:借助钻孔向地下渗漏通道灌注水泥、沥青、粘土浆液,充填岩体中的洞穴、裂隙,以降
低岩体的透水性,形成灌浆帷幕,达到防渗的目的。
(2)铺盖:在坝上游或水库某一部位,用透水性小的粘性土或混凝土填筑成人工铺盖,以处理地表
附近面积较大的分散性渗漏通道。
(3)堵洞:用块石、砂、混凝土、粘性土等材料,堵塞规模较大的岩溶洞穴,如堵塞井状落水洞、
漏斗等。
(4)截渗:系指在地下岩溶管道的集中漏水处,用混凝土或浆砌块石等筑成截水墙,多用于截断水
平集中渗漏通道,这叫截水墙。要求能足以承受地下水的水头压力。
(5)疏导:修建自动启闭闸门、烟囱式调压井、卧管式调压井。
6.岩溶地基变形破坏的主要形式
(1)地基承载力不足:在覆盖型岩溶区,上覆松软土强度较低,或建筑荷载过大,引起地基发生剪切
破坏,进而导致建筑物的变形和破坏。
(2)地基不均匀下沉:覆盖型岩溶区,下伏石芽、溶沟、落水洞、漏斗等造成基岩面的较大起伏,当
其上部有性质不同、厚度不等的粘性土分布时,在建筑物附加荷载作用下,产生地基不均匀下沉,从而导致建筑物的倾斜,开裂、倾倒及破坏。
(3)地基滑动:在裸露型岩溶区,当基础砌置在溶沟、溶隙、落水洞、漏斗附近时,有可能使基础下
岩体沿倾向临空的软弱结构面产生滑动,进而引起建筑物的破坏
(4)地表塌陷:地基主要受力层范围内,如有溶洞、暗河、土洞等时,在自然条件下,或因建筑物的
附加荷载、抽排地下水等因素作用,产生洞顶坍塌,引起地面沉陷、开裂,以至使地基突然下沉,形成地表塌陷,进而导致建筑物的破坏。
7.岩溶塌陷的特征及其形成机理(潜蚀论、吸蚀论) 特征:
根据我国大量的实例分析,地表塌陷的分布具有以下特征。
(1)地表塌陷在裸露型岩溶区极为少见,主要分布在复盖型岩溶区。当松散覆盖层的 厚度较小时地表
塌陷比厚度大时要严重。一般说,覆盖层厚度小于10m者塌陷严重,厚度 大于30m者塌陷极少。
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