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主题:浅谈滑坡的成因 -- 虽然很丑
滑坡是地质灾害的一种,通常指的是土质或者岩石边坡因自身重力,以及外界扰动,发生局部或者整体向下体滑移。要解释为什么滑坡会发生,什么因素会加剧滑坡的发生,我们还是要从边坡自身的的组成材料,土和岩石说起。
在谈及土和岩石之前,我们先了解几个主要的建筑结构材料,为的是给大家了解材料评价的一些主要标准。土木工程里有三大结构材料:混凝土,钢和土。说到材料,在结构设计上,首先考虑的就是他们的材料强度标准。
混凝土,我们有时候也叫它人造石头,主要考虑的是它的抗压强度,就是多大的力能把它压坏。其次是抗剪强度。这里的剪指的是剪力,想想剪刀是怎么把纸张给剪破的,这是由两个大小相等,方向向相反,距离很近很近的力组成。当你的剪刀变钝的时候,你需要做的是把中间镙丝扭紧,让两个刀口贴得更近就好了。混凝土的抗拉强度很小,大概只有抗压强度的1/10到1/20。也就是说,一块混凝土,如果可以用100斤的力把它给压坏的话,只需要10斤的力就可把它给拉坏。只有少数的情况下,才会考虑混凝土的抗拉强度。
钢,是性能稳定的高强度匀质材料。土木工程中,我们通常只考虑它的抗拉和抗剪强度。为什么不考虑钢的抗压强度呢?因为钢材构件通常都很细很长,当构件两端受压,构件会变弯了以后,只要继续施加很小的力就能把构件给破坏了。我们把这种情况叫做结构失稳。结构失稳是由构件的形状和固定方式决定的。
人们利用混凝土便宜,抗压好和钢抗拉强度高的特点,发明了经济,方便的钢筋混凝土。在钢筋混凝土里面,混凝土扮演抗压的角色,钢筋则抗拉。尽管这样,人们还是觉得没有最大程度的利用材料,因为混凝土在很多时候还是要受拉力影响。为了改善这个问题,有人想出一个办法,先把钢筋给绷紧了,浇上混凝土,等混凝土凝固了以后,放松钢筋,这样混凝土就受到了压力,这就是预应力混凝土。也有先浇混凝土,然后在预留的孔上张拉钢筋的。预应力混凝土结构具有更大的抗力。
啰嗦了老半天,现在讲到土和岩石了。前面说的混凝土和钢都是人工材料,他们的材料性能比如说强度,稳定性,抗腐蚀性,寿命等等在一定范围内是可控制的。土和岩石则是天然材料,不同的地方差异很大。在现代土木工程中,土做为结构材料通常是用在房屋和路面基础上。构成自然的山坡的土或岩石,在考虑边坡稳定的时候,它们也会被认为是结构材料。
对土而言,几乎是没有任何抗拉强度的。压它,它会变得扁平,而且更结实。工程上,我们用抗剪来定义土的强度。它的计算公式是:
τ = c + σtgφ (1)
这里τ是土的抗剪强度,c是粘聚力,σ是土受到的正应力,也就是俗称压力的大小,φ是土的摩擦角。
大多数土极易受水的影响。通常情况下,从物理形态上来说,随着含水量的增加,土会由固态变为半固态最后是液态。有时候体积也会膨胀,这种土叫膨胀土,在工业上有着广泛的应用。在建筑工程中,是地基基础的大敌。
当土里的空隙完全被水占据,不再有空气的时候,我们叫它饱和土。它的抗剪强度计算公式变成:
τ = c’ + σ’tgφ’ (2)
我们前面说了,土你越压它,它越结实。对饱和饱和土来说,由水产生的压力,对它的强度起不到加强的作用。而且在水作用下,粘聚力和摩擦角会变小,极端的情况下,其中之一会变成0。公式(2)体现了水对土材料强度的影响。公式(1)可以一看作是公式(2)的特殊情况。总之,大多数情况下,水降低了土的材料强度。被水浸泡的土,就如同被火烤热的钢。此外,水的渗透增加了土的自重,也就意味着受力增加了。材料变弱了,受力却增加了,这时候,很容易产生结构破坏。水对土的作用很复杂,远远不止这些,在这里就不一一介绍。可以肯定的是,在绝大数情况下,水是起的负面作用。正因如此,在工程上,涉及到土的工程通常都回采取排水措施。
看到这里或许大家能理解到只有水充分渗入土的内部里面,才会造成土的强度下降,自重增加,进一步发生结构性的破坏。举一个例子,都说下暴雨会引起滑坡,这个说法从理论上来说是不完整的。只有雨水有机会渗入水中,才会有可能引起滑坡。如果不采取人工加固,良好的植被和有效的排水,防水措施,是防止滑坡的关键。
有一种情况,我们是无法排水的,那就是修大坝。三峡工程地质地震论证报告在讨论库岸稳定时,曾经提到:“老崩塌,滑坡体的重新活动,是未来水库库岸坡失稳破坏的主要形式。”这句话怎么理解呢?要从滑坡的发生说起。
和滑坡相关的主要有两个力:抗滑力和下滑力。抗滑力主要是由土的抗剪强度决定的,它起到稳定边坡的作用。下滑力主要是由边坡潜在破坏面以上的土的重量决定的,起促进滑坡的作用。
当下滑力大于抗滑力时,滑坡就会发生,破坏面以上的土向下滑动。滑动的过程,如果碰上障碍物、滑坡面发生变形性,倾角变小等情况,抗滑力就会变大,下滑力变小。两个力重新达到平衡的时候,滑坡会停止。这就是老滑坡体了。
老滑坡体看起来稳定,但是往往很危险。因为对老滑坡来说,它的抗滑力往往比下滑力只大一点。外界不大的干扰,就有可能引起新一轮的滑坡。水库蓄水对这些老滑坡是致命的。库水降低了土的抗剪强度,意味着抗滑力下降,库水增加了土的自重,下滑力增加。再加上其他一些人为干扰,原先微弱的平衡,很容易被再次打破。
老滑坡相对其他边坡来说,通常坡度要小一些,在不知情的时候,人们往往会选择老滑坡作为定居点。这加大了下滑力,也增加了滑坡的危害性。
三峡工程地震地质论证报告这句话说明越是滑坡多发地,修建水库越要谨慎。因为这些地方有很多老滑坡体或者处于临界状态的新滑坡体。
有专家说:“蓄水到一定位置,一旦边坡稳定以后,继续蓄水,反而会增加边坡的稳定。”这又是怎么回事呢?
这是边坡的一种特殊情况,多发生在岩石边坡。岩石边坡和土质边坡不一样,它的滑移面往往是由岩体的裂隙和节理面决定的。节理面简单的说就是岩体的软弱层,它的强度比主体岩石小很多,有时候甚至接近于土。一旦裂隙和节理面在岩体中的位置确定以后,岩体的潜在滑移面将基本固定,不再随外力的变化而发生太多的变化。这点和其他的结构体是不一样的。
节理面一样会受到水的影响,强度变低。岩石的质地比较密实,自重受水的影响不大。当节理面被充分浸泡以后,继续上升的水位,对潜在滑移面的强度影响可能不大,对上部岩体自重增加也不大(这里还涉及到浮托力的问题)。另一方面,作用在边坡外表的水压却较大的增加了抗滑力。在这样的情况下,蓄水反而有利于稳定。
这是一种特殊情况,不具备普遍性。从专业的角度来说,我们只在技术讨论和研究生课程才会提到。对本科生,会再三强调发生的条件。对非专业人员,我们一般不提。他们不具备专业知识,容易被误导,以概偏全。
以上说的只是滑坡的主要因素,还有一些其他的次要因素。在特定的条件,一些次要因素会转化为主要因素,但是还是那句话,这些情况不具备普遍性。在这里就不一一叙述。
滑坡的治理从本质上来说就是增加抗滑力和稳定下滑力。具体的措施有打抗滑桩,使用锚杆,或者在坡脚推积重物,采取有效的排水防水措施等等。
文章的最后,我想引用一段教科书式的文章来结尾。这段话从工程设计的角度来说没有太大意,它更像是写给普通人看的,我同时也希望更多的专家和官员也能看到这段话。
1、水位升高、水文地质条件改变,岩土物理、力学发生恶化,岩体内的抗剪强度降低,浮托力增大。水位升高的同时水面展宽,浪峰增高,对岸坡的冲蚀作用增强。因为波浪的动水压力常为波高的1.5倍。
2、水位降低,处于临界(极限)稳定或接近临界(极限)稳定的岸坡,特别是松散土石或风化松软破碎岩质岸坡,在水位骤降时,由于岩土体中排水不畅,形成滞后动水压力,拉动作用,加上失去浮托力,突发变形,造成滑坡、塌岸。
3、水位变化,水库“蓄清排浑”丰枯高度,水们经常升降,产生横向冲刷,重复干湿引起坡面变形,导致岸坡失稳。不同库段的水位变幅不同,愈靠坝前库首,变化幅度愈大,岸坡稳定,相对较差。变形的延续时间视水库蓄泄水运动方式,以及岩土体透水饱和时间等情况而异。有些库岸逐渐蠕变,有些库岸在水库运行一段时间后突然变形滑移,需观测分析各种地形、地质条件、进行模拟试验、水位变幅、频繁程度,持续时间等等不稳定因素。
我说这样的话是ZF的喉舌、五毛、水军,你自己说这样的话算什么?
前面斗嘴告一段落,下面只是讨论:
至于
都说良好的植被能保持水土,也就是能增加雨水的渗入,这不是与排水产生矛盾吗,这最后一点我真的是想不明白。
说你是忽悠,因为你从正确的论据得到荒谬的结论---蓄水对滑坡影响很小。
说液化是官本位,是因为他只说你的论据是对的,对你的错误结论不做任何评价。
你们两个一唱一和,让我大开眼界。
少了其中任何一个,滑坡都不会发生。
但是降雨是老天定的,无法避免。蓄水是人为的。还是那句话,天作孽,有可为,人作孽,不可活。
说蓄水不是最主要因素就是说影响很小?奇怪了,你看别人的帖子就是歪着看的?
外行,只上花~
缺一不可?三峡蓄水前,三峡地区每年都要发生大小不等的滑坡两千次以上,这叫缺一不可?82年的鸡扒子滑坡、85年的新滩滑坡,都是体积一千万方以上的特大滑坡,这有蓄水影响?舟曲的滑坡泥石流又是哪座水库的影响?
任何建设都有利有弊,只要利比弊大得多就值得建设,你想一个人都不死,世上基本没有这样的大项目,我当年干的工程队,三百多人,八年里还因各种事故死了好几个人呢。汽车每年死的人比三峡多多了,照你这么说工程队不能有,汽车也不能要。
三峡水库在运行的初期会引发地质灾害的增加,这是有预计的,只要加强监测,迁走危险地方的居民不就行了?实际上被你说成已经发生大滑坡的树坪古滑坡体,在三峡开始蓄水时就加强了监测,发现有异动后迁走了居民,这叫什么作孽?就是有少数没监测到的,损失也比下游决口小得多,如果没有三峡调峰,10年七万流量的洪峰原封不动地放下来,荆江大堤能抗得住?这就不说谁作孽了?
你别看他说得一套套的,其实他连我在文章里说的基本公式都不懂。
他喜欢用他的“常识”来解释。
老实说,任何一个工程都可以举出很多很多优点的缺点。不仅仅是技术角度。
你的所有的内容,我其实一点也没有兴趣看。为什么?因为在你写之前,我就就知道你要说什么了。你的技术分析是为了你的屁股,你的根本观点服务的,而不是为了探讨技术的。既然你已经有了前提有了倾向性,你的文章对于所有人都没有意义的。就算是对三峡有意见的人也无法从你这里得到客观的支持。
而后,你的讨论是围绕你的屁股进行的,而不是围绕技术进行的,使得你的文章的价值进一步降低。而且从你文章看了,你的经验和知识累积程度还不足以支持这样宏大的题目,至少在例如液化等等累积更加丰富的面前。
最后,在论坛上是说服不了任何人的。你要懂得合适的和适可而止的讨论方法。写出真正没有偏见的文章,有足够证据支持,自然会被大家赏识的。
我是有屁股问题,我的经历让我选择受灾百姓那边,而不是利益集团那边。
答复满意吧?
但建议不要一再说对方是喉舌、水军什么的。我对三峡问题没定见,只希望对立双方只用证据和事实说话。反对建坝的对建坝的好处不要故意忽略、贬低,支持建坝不要对可能存在或已经存在的问题讳疾讳医。
不说您能不能代表月亮,就算能,您的身份与您的言论合理性有什么关系?
水库移民手里的物理定律,比别人的更好用?
送花成功。有效送花赞扬。感谢:作者获得通宝一枚。
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一般来讲因为技术不行,动作走形,屁股也不正了。