崩塌成因与预防手段-工程地质

1.崩塌形成的条件和影响因素

崩塌形成主要受地形地貌、地层岩性和地质构造的控制，崩塌的发生、发展和规模则受降雨、地下水、地震和列车振动、风化作用及人为因素的影响。

（1）地形坡度条件。

（2）峡谷陡坡常是发生崩塌落石的地段。

①峡谷两岸的山坡地貌具有明显新构造运动的特征；

②峡谷岸坡陡峻；

③在高陡的峡谷岸坡上，常具有与河流平行而张开的卸荷裂隙；

④峡谷岸坡基岩裸露，多为坚硬岩石。

（3）河曲凹岸常是崩塌落石集中的地点。

（4）山区冲沟岸坡、山坡陡崖也易产生崩塌。

发生崩塌最主要的原因是山坡上的岩石或土壤吸收了大量的水（比如由于暴雨或者融雪），导致岩石或土壤内部的摩擦力降低，土壤或岩石丧失其稳固性下滑。其他原因有：地震、其他地壳运动、风和霜冻造成的风化、由于垦荒和强烈的采矿造成的土壤和植被的破坏。

崩塌发生的可能性由以下因素决定：①地表的吸水性和透水性；②山坡的坡度；③是否有加固土壤稳定性的植被；④是否有易滑动（比如黏土）的土壤或岩石层。

造成山崩的人为因素很多。在山坡下面挖洞、开隧道、开矿，都会引起山崩；强烈的地震更会引起山崩，地震所引起的山崩规模较大，危害更严重；由于岩石风化、水蚀、暴风骤雨侵袭等原因，有时也会发生山崩。

2.崩塌的预防与防治

崩塌是可以预防的。只要不随意挖洞、开矿，并采取措施，如在山上广泛地植树造林，对一些容易发生山崩的陡坡和危岩及早采取预防措施，可以减少山崩灾害。

对于一般容易发生崩塌的地段可以采用线路绕避、加固山坡和路堑边坡、修筑拦挡建筑物、清除危岩、做好排水工程等方法，如图4.22～4.28 所示。

图4.22　对崩塌体的支护

图4.23　整体边坡SNS 柔性防护网

图4.24　SNS 柔性防护网钢丝细部结构(www.xing528.com)

图4.25　柔性边坡拦截网

图4.26　小型抗滑桩边坡防护

图4.27　打钉式钢钎锚杆防护

图4.28　支撑与植被综合防护

对于崩塌，主要应以采用“以防为主”的原则，具体为：对有可能发生大、中型崩塌的地段，应尽量避开；对可能发生小型崩塌或落石的地段，应视地形条件，进行技术经济比较，确定是绕避还是设置防护工程。

对于已经发生了崩塌的地段，其整治措施主要有以下几点：

（1）清除危岩、刷坡、削坡。

（2）支顶工程：支护、支顶。

（3）防护和加固工程：锚固、灌浆、镶补沟缝、挂网喷浆、钢索拉纤。

（4）拦截工程：落石平台、落石槽、拦石堤、拦石墙。

（5）遮挡工程：明洞、棚洞等。

（6）崩塌体地面的排水。

（7）植被防护。

3.数字高程模型崩塌防护简介

假设有一个完美的坡面，则单一的山崩在这个坡面上将会有明确的坡顶和坡脚。由山崩边界上的最高点向上方沿着坡度最大方向延伸直到抵达山脊线位置，这点即为该山崩剖面上的“坡顶”。同理，由山崩边界上的最低点向下沿着坡度最大方向延伸直到抵达水系位置，这点即是该山崩的“坡脚”。这些步骤的具体做法和稜线及水系的自动提取方法相近，可以参考这些作业来进行（赖进贵，1995）。另外一个变通方式是，目前许多商业GIS 软件（如ArcView）已经可以自动提取水系。这部分工作也可以利用现成工具来先行提取水系（及稜线），作为坡顶和坡脚位置的参考指标。完成此项工作后，坡顶、山崩顶、山崩脚、坡脚等位置也就得以顺利产生，可以进一步提供其他位置参数的计算。

DEM 即数字高程模型（Digital Elevation Model），它是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集。它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。DEM 资料的解析度对于地形计测的影响是一项关键因素，赖进贵（1996）针对坡度及坡向所进行的分析，验证了资料解析度对地形计测的影响。就现实状况而言，要以完全自动化的程序来产生山崩属性尚有其限制，地形资料的解析度即是最大的限制。目前，台湾地区的DEM 资料是 40 m 的解析度，每一网格为 1 600 m2。对于小规模的山崩而言，要在这种 DEM 资料上抽取相关参数的困难度非常高。本研究区域内的 79 个山崩，面积小于 10 000 m2（约略等于6 个网格）的就有 39 个。相对于这种规模的山崩现象，数值地形模型的精确度过于粗糙，要以自动化的方式来判断山崩位置有其局限。所幸，我国 20 m DEM 已经在生产中，部分县市和单位甚至有 4 m 解析度的 DEM。这些资料若能逐步开放，将提升地形计测自动化的可行性和可靠性。