皖大别山区滑坡的形成机理和防治措施

许雪峰　程瑞　徐宏燕　陈飞

摘 要：滑坡是我国山区最经常发生的地质灾难之一，引发其发生的因素有非常多，而且如果一旦发生，必将造成非常重大的经济损失。大别山地区又是滑坡“重灾区”，随着我国的公、铁路、水利等建设的快速推进，势必会造成对原地形地貌的改造和造成影响，也会因此增加新滑坡产生概率。所以研究大别山地质环境，分析大别山滑坡的形成条件、基本类型、滑动机制，从而做出对滑坡做出预测并采取相应的防范措施，分析不同的措施的优劣，最大限度的降低滑坡的危害性。

关键词：皖大别山；滑坡形成机理；变质岩；稳定性；支护措施；降低危害

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.068

1 引言

山体滑坡是一种非常严重的自然灾害，一旦发生所造成生命财产损失将是不可估量的，尤其是多山地区，城市化的建设往往伴随有许多公路，隧道，水利，房建等的经济建设，受到地形条件限制非常大，虽然采取了很多支护办法，但是出现事故也不在少数，加之对山体的改造或者破坏，也会大大增加出现滑坡的机会，大别山地区地处中部，天气温和多雨，近几年来所发生的滑坡事故也非常多，给经济建设和人民生活造成的危害费非常大。

据笔者粗略统计，仅在六安市就存在大滑坡事故发生，省级滑坡、崩塌地质灾害点近100处，造成的危害十分严重。2014年7月5日六潜高速潜山往六安方向802公里处山体滑坡发生塌方。山体滑坡塌方距离天柱山收费口15公里，塌方面积约1000多立方米。2014年8月10日上午，在六潜高速下行线上出现多处路段发生山体滑坡事故，而滑落的泥土石块又破坏了部分公路及应急车道。2014年11月18日据悉， 台风“海葵”进入六安，使得大别山区的六潜高速公路遭受了多日的暴雨冲击。又因为六潜高速公路身处山区腹地，有较多的话护坡，地理环境相当复杂，使得抗洪抢险形势岌岌可危。2015年4月9日晚9时10分，省道S210线32K+900处发生严重山体滑坡，造成公路中断。

综上所述，大别山区的滑坡情况频频发生，且一旦发生造成的危害也是巨大的，给经济建设和人民生命财产安全带来了严重的危害。为了跟好的分析，预防，治理滑坡，必须对其发生的机理和发展变化的基本规律进行研究，提出适合大别山区的科学的，切实可行的预测和防治措施。

2 大别山地区的地貌地质

大别山地区大别山位于中国安徽省、河南省、湖北省三省交界处，介于北纬30°10′～32°30′，东经112°40′～117°10′。它西接桐柏山，东延为天柱山、张八岭，西段作西北—东南走向，东段作东北—西南走向。一般海拔500～800米，山地主要部分海拔1500米左右。为淮河和长江的分水岭[1]。横跨鄂豫晥三省，呈东南往西北走向，长270千米，是长江、淮河的分水岭。大别山地区具有多种多样的地貌类型，主要为山地、丘陵和山间盆谷，局部的气候也相差很大，年平均降水量为1000至1600mm。

3 山体的坡度和水文地质

造成山体不稳定的因素有很多，主要的原因是坡度。坡度会使山体斜坡的应力产生影响，也会对山体表面的地表水的流向、斜坡内的地下水排泄和补给情况、斜坡表面堆积的松散物质分布等具有决定性的影响。

水文地质也是造成山体不稳定甚至滑坡的重要因素

3.1 地下水类型及含水岩组

按含水介质、空隙类型和地下水的赋存条件，该区地下水类型划分为松散岩类孔隙水、基岩类裂隙水等类型。

3.1.1 松散岩类孔隙水

松散岩类孔隙含水岩组（单井涌水量<10m3/d），含水岩组全新统冲积（Q4al）中粗砂、砂砾石组成，厚度0.5-10m。水力性质为潜水，水位埋深为2-3m，富水性小，泉流量为0.186-0.205L/s，矿化度0.031g/L，PH值7.0-7.5，水质类型为HCO3-Ca型。

3.1.2 基岩裂隙水

（1）层状岩类裂隙水：含水岩组由上太古界大别山群英山组、水竹河组、文家岭组含黑云二长片麻岩、二长片麻岩、含角闪黑云二长片麻岩、浅粒岩、斜长角闪岩等变质岩类组成。裂隙发育，呈张性，地下水位埋深为2-2.5m，水量中等，常见泉流量0.6—3.0l/s，单井涌水量669m3/d，矿化度0.1-0.3g/L，PH值6.5-8.6，水质类型为HCO3-Ca型。

（2）花岗岩类风化带网状裂隙水：长花岗岩及花岗闪长岩的风化壳，主要发育在坡麓、沟谷的低缓地带，全风化厚度较薄，一般厚2-6m，《岳西幅区域水文地质普查报告》（1/20万》钻孔揭露风化带厚5-10m。局部裂隙密集带，具囊状风化。园区内各泉水皆为花岗岩风化带的裂隙水，泉水流量为0.014-2.0L/s，矿化度0.019-0.031g/L，PH值6-8，水质类型为HCO3-Ca型。

（3）断层脉状水：北西向张性断层，为高倾角的密集节理带或角砾带。带内岩性为碎裂花岗岩、硅化岩、硅化安山岩。断层破碎带宽度一般为2-12m，断层两发育有北东和近东西向陡倾角张裂隙及近东西向的缓倾角张裂隙。泉流量为1.812-2.328L/s，矿化度0.02-0.03g/L，PH值6-8，水质类型为HCO3-Ca型。

3.2 地下水的补给、径流与排泄

地下水径流主要有两种形式：一是取决于水文网位置的局部性地下径流；地下水（裂隙潜水）流动主要受地形控制，地下水随地形的起伏而变化。

区内地下水沿沟谷排泄，排泄区沿河流或沟谷呈线状分布。另外以泉水形式排泄，局部河谷地段的蒸发也是排泄的一种形式。

4 大别山地区滑坡的分布及影响因素

4.1 大别山滑坡的分布

大别山的滑坡范围广，分布不均匀，受到地质构造，地层岩性条件，水文地质条件，人为因素影响和控制。常常分布于高起伏低山、低起伏低山、高丘以及河流水库、湖泊沿岸周边。endprint

4.2 大别山地层岩性条件

大别山地区属于扬子地层区、大别山地层分区、六安地层小区，岩性单一。由西北向东南延伸，大致呈现向南凸出的弧形山系，区内有明显的山地，丘陵，平原特征。大别山地层岩性条件大别山地区属于扬子地层区、大别山地层分区、六安地层小区，岩性单一。由西北向东南延伸，大致呈现向南凸出的弧形山系，区内有明显的山地，丘陵，平原特征。区内有两条主要的构造带，北淮阳构造带和岳西构造带，这两条构造带使得研究区的构造极为复杂，形成大量褶皱以及断裂。

4.3 大别山的水条件对滑坡的影响

大别山地区是属北亚热湿润季风气候区，但因区内海拨较高，地形复杂，层峦迭嶂，沟谷纵横，从而形成了特征显著的山地季风气候。大量的强降水使得山体的地表水在一段时间内骤增，使得地下水位受到降水的补给，从而升高。较长的汛期为滑坡的发育提供了可能。降雨的作用有，软化作用、冲刷作用以及静力水压力这样三个方面，而作用于坡面的静水压压力有：

（1）当水淹没时，会在坡面上有一定的静水压力作用。若是弱透水岩土体时，其坡面会受到水压力，指向坡面与坡面正交，有利于边坡稳定。

（2）岩质斜坡中张裂隙冲水后，水柱会对坡体有静水压力。但是在地下水和大的降水作用下，岩质斜坡中部、后缘的拉张裂隙和陡倾张节理充水，裂隙两则的岩石体将承受静水压力，对斜坡的稳定性是不利的。

（3）若斜坡上部为相对不透水的岩石体，则当地下水位上升时，静水压会对斜坡内的不透水的岩土底面产生静水压力。这个力作用在岩石底面上，会降低坡体中滑体的抗滑力，是不利于斜坡的稳定。

滑坡区的地下水和渗入滑体的地表水都能促进滑坡的形成和发展，其主要作用是：增加滑体的质量，并湿润滑带使之抗剪强度降低：地下水和滑带的岩土体长期的作用不断改变岩土体的性质和强度，引起滑坡的的滑动：地下水的流动和水位的升降还会产生很大的静水和动水压力。坡体上部的地表水大量渗入，极易引起滑坡。这些有利于滑坡的产生，是滑坡产生的重要诱因。

（4）人为因素影响。随着大量的围绕着大别山工程建设等一些人为的改造或破坏不断进行，人为因素导致的山体滑坡也越来越多。在工程建设中在坡体的中上部放置弃土或修建房屋等，会增加一定荷载，会促进滑坡的产生。而破坏山坡地表的覆盖层机植被，也会加速岩体风化，使得大量地表水下渗，可能引起地表水下渗，可能引起滑坡。还有一些人工渠道，稻田渗漏以及排泄生活、工业污水，人为的开山等的爆破、机械的震动，都有很大可能引起滑坡的产生。

5 滑坡的形成机理

滑坡作用值指的是山体由于外部因素或者内部因素的影响，使得山体的斜坡在其滑动面上的应力大于岩石间的作用力，形成剪切破坏，会使得山体滑坡面上的土体沿着其滑坡面上向下滑动，同时土体内部应力重分布，达到最终结果，滑坡达到新的平衡状态。而诱发其滑动的因素有很多包括河流下切、风化、降雨、地震及人类活动等。应力增加的时候演示会在破坏前就已然发生了变形，但是并不是整个滑坡面会同时蠕变的，它是有一定的先后规律的。一般在坡脚的一些部位开始的，但是不均质的边坡中往往发生在在不同介质接触的拐角处的位置。滑坡归结起来有三个阶段第一阶段为畅动变形阶段，期间坡面坡顶会有张裂缝且会慢慢变大变宽的。第二阶段为滑坡破坏阶段，滑坡面上的土体会迅速滑下，后缘下陷。第三阶段会逐渐趋于稳定，重新达到平衡，疏松的土体会慢慢压密，重新恢复生态。

6 滑坡的治理措施

通常把一种穿越滑体并且在滑床的一定深度处锚固的构筑物，使得上部的滑坡推力作用通过抗滑桩传到稳定的滑床，从而达到整治滑坡，稳定滑体的目的这一类构筑物叫做抗滑桩。其是滑坡治理常用的技术措施之一。通过大量的理论分析和工程实践表明，与抗滑挡墙相比，抗滑桩具有很多优点：

（1）抗滑桩的材料强度优良，既安全又比较经济。

（2）抗滑桩抗滑能力强；在滑坡推力大、滑动面深时，相比于其他抗滑工程更加经济有效。而且，形成圬工数量小

（3）可以灵活的设置桩位，可单设也可与其他建筑构件组合运用；分排设置时可以将巨大的滑坡体切割成若干分散单元体对滑坡体起到分而治之的功效。

（4）在施工过程中方便快捷，省时省力，操作简单，可以让施工进度有效的增加。

（5）挖空抗滑桩可以根据转身弯矩沿着桩长变化合理布设钢筋，较打入的管桩等要经济，可以运用动态化信息化分析来校核开挖桩孔时能校核地层情况。

（6）和锚索杆件共同作用，效果更佳。

在一些皖大别山地区的工程实践中，由于地理地质条件的差异，加之滑坡类型的不同，工程师们在抗滑桩的设置方面也做了很多的调查和实验实践，从而也就有了很多不同的桩的形式。其中主要包括单排桩、椅式桩墙、门形、H形刚排架桩、微型桩群加锚索、预应力锚索桩等。而其中主要的类型即以下几种，下面介绍其中的几种类型：

单排桩：单排独立抗滑桩，可以分为两种：全埋式单排抗滑桩和半埋式单排抗滑桩。他们其中的区别在于埋入土层的程度。全埋式单排抗滑桩的优点是桩前土体能具有一定的抗力，但是挖孔深度一半较大，如果地质情况较差时，施工起来一会有一定的困难。半埋式抗滑桩常置于公路路基的边缘，外露的自由段可以采用变截面，半埋式抗滑桩的挖孔深度一般为桩长的一半或者三分之一，因此若与全埋式单排抗滑桩相比的话，其配筋数量、混凝土方量以及挖孔深度都会较为节省的。

椅式桩：对于椅式桩，它的类型主要包括墙型、门形、H形排架桩等等。其主要的组成部分有：外桩、内桩、上墙、拱板和承台，而它的阻滑原理：利用拱板使滑体的推力传递至内桩以及外桩上面，然后再传递到下面的稳定的地层中，内外两桩被刚性承台和上墙连接成为一体，因此能承受比较大的滑坡推力和弯矩，尤其在软弱地层中更加明显。椅式桩支挡结构受力分布均匀，结构-岩体共同组成的支挡体系具有明显的支挡、抗滑和承载的功能，变形能力更强。椅式桩结构分布受力均匀使荷载分布自动调节，大大增强了抗变形能力。endprint

微型桩群加锚索：微型桩由于其结构简单、施工快捷、布置形式灵活的特点，加之与锚杆相互结合，优势互补，所以广受好评。微型桩群锚索系统由于引入了预应力锚索，结构可以承受较大的外荷载，或与其他结构物联合用于大型边坡加固工程。它是由预应力锚索、微型桩和桩顶的钢筋混凝土压顶共同组成。微型桩适用范围广泛、布置型式灵活、施工周期较短，可有效针对小型复杂边坡的防灾抢险工程，利用锚固段周围地层的抗剪强度来传递主动施加的锚索拉力，充分利用和调动稳定地层的自承能力，以保证潜在滑动岩土体的稳定性；

预应力锚索（杆）桩：所谓的预应力锚索桩即由预应力锚索或锚杆和钢筋混凝土抗滑桩组成。预应力锚索抗滑桩的研究开始于上世纪八十年代，它是由锚索和锚固桩组成，桩的下部打入稳定岩层中，桩顶端采用锚杆或锚索锚入，稳定岩层后并采取张拉的方式使抗滑桩不再是悬臂梁式受力以达到阻止边坡滑动的目的。通过这种做法使得桩身截面尺寸很大，配筋量也较为可观，可大幅度节约材料，降低造价。同时桩体形成类似简支梁的受力状态后，桩身受力状况大大改善，随着约束的增加，桩的位移控制相对容易许多，同时可根据滑坡推力的大小，来控制拉力进而其桩身内力也在一定程度上大大降低，这种结构具有广泛的应用前景。

7 总结

作者从大量的案例分析归纳了安徽大别山区的地质环境特征，通过大量的考证，查询资料后，对于诱发皖大别山地区滑坡的因素原因主要有以下结论：首先，阶段连续性的强降雨是滑坡发生的一个主控因素，它使得岩土体结合雨水增加容重，而且在溶滤作用下改变了土体性质，产生静水压力和动水压力。然后，通过对一些典型滑坡分析，总结分析其产生机理：滑坡发生的初始阶段会改变天然土体的一些相关联的参数，岩土体完整性发生变化，使得应力增加后的土体与天然强度不匹配，岩土体发生破坏，原本完整的岩土体相分离，从而形成滑坡。

我们在如何解决优化实际工作中的所出现的问题，一是利用有关的地理地质的理论知识、经验结合调查调研等一系列科学合理的客观分析和主观判断。二是对一些有滑坡可能的地区进行数据采集、数据处理分析，从而进行实验数据的选择，三是利用一些仿真软件、数值模拟软件并且通过大量的数据建立数学模型等，进行模拟计算，以寻求最优的方案。所以滑坡防治可以先结合科学合理的理论和经验作为基础进行分析，再进行实验数据采集、分析、处理。通过数值模拟计算、数学模型建立的方法以及多种优化算法以寻求相对较优的方案，减少不必要的资金浪费。

在皖大别山地区的工程实践中抗滑桩是最常用的抗滑支挡结构之一，这种结构型式有许多优点如施工方便，桩位布置灵活，圬工数量小，适应面较广。具有一定的代表性。

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作者简介：许雪峰（1994-），男，安徽合肥人，本科，研究方向：地基基础。endprint