公路滑坡崩塌地质灾害预测与控制技术.pdf

GongluHuapoBengtaDizhi ZaihaiYuce 公路滑坡崩塌地质灾害预测 yuKongzhiJishu 与控制技术 余小年傅鹤林罗强谭捍华等著 人民交通出版社
内容提要 本书在多项课题研究及实体工程的实施基础上，通过滑坡现场相似模拟试验、室内崩塌模 拟试验，对崩塌的机制及块体理论稳定性，滑坡、崩塌成灾机制与规律等，进行了理论性分析， 详细探讨了崩塌潜在危害性，全面总结了公路滑坡、崩塌监测、预测预报及控制技术.

本书可供从事公路工程地质灾害科研人员，公路工程施工人员、管理人员使用，也可作为 相关专业研究生参考.

图书在版编目（CIP）数据 公路滑坡崩场地质灾害预测与控制技术/余小年等 著.-北京：人民交通出版社，2010.7 ISBN 978-7-114-08474-4 I.①公ⅡI.①余.Ⅲ.①公路路基-滑坡-地质 灾害-防治IV.①U418.5②P642 中国版本图书馆CIP数据核字（2010)第134126号
前言 我国西部地区地质环境复杂，在各种地质营力作用下或地质环境异常变化的情况下，使得 西部成为我国地质灾害多发区，崩塌、滑坡、泥石流（即崩滑流）尤为严重.

作为地质灾害主要类型的崩、滑、流，具有突发性强、分布范围广和一定的隐蔽性等特点， 对公路交通基础设施危害极大.

在地质灾害多发地区修建公路、桥梁或隧道给公路基础设施 建设、运营带来严重的威胁，制约了公路交通持续稳定的发展.

尽管改革开放以来，我国依靠 科技进步和引进先进技术提高了公路勘察设计、施工和运营阶段管理的水平，取得了很多经 验，但从西部地区开发公路建设的条件和环境需求来看，还不能适应.

如全长259km的贵阳 至新寨公路，在建设过程中，发现崩塌、滑坡等地质灾害点210余处，处理费用高达3亿元，并 营3年，先后多处又发生崩场、滑坡、泥石流等地质灾害，造成较大的经济和财产损失.

又如贵 州已建成的其他高等级公路，包括已通车12年的贵黄公路，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害仍 时有发生，地质灾害和大雾、冰冻一样，已经成为高速公路是否关闭的重要影响因素.

目前贵 州在建的水黄公路、关兴公路、崇遵公路、玉三公路、三凯公路的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害 造成的事故和处置困难，已成为影响公路投资和建设工期的主要因素之一.

随着国家建设战略重点向西部地区转移，将在西部地区新建大量的公路，对环境的改造更 加强烈，需对公路地质灾害的地质环境规律、公路构造物与地质环境互馈效应、公路地质灾害 评级与预报、公路数字地质灾害预报系统等进行研究.

因此，加强公路地质灾害的监测与预 报，减轻和防治公路地质灾害是西部地区特别关注的重大研究项目之一.

由于我国高等级公路的修建起步较晚，对公路地质灾害存在一个认识的过程，高速公路的 崩塌、滑坡、泥石流灾害问题，不仅出现在勘察设计阶段、施工阶段，而且还会出现在运营阶段.

不同阶段，监测预报的内容和方法、模型、判据也有所不同；同一个阶段，因为地质灾害的类型、 规模大小、影响因素等的不同，监测预报的内容和方法、模型、判据也各异.

由于我国对高速公 路崩塌、滑坡、泥石流灾害监测预报的研究工作进行得很少，研究成果十分有限，根本不能满足 公路交通持续稳定发展的需要，虽然水利、矿山、国土资源、城建、铁路等部门有一些好的经验， 但公路有其自身的特点，如有完整的养护系统；公路线路长；除有路基边坡外，还有桥基边坡、 隧道进出口边坡；地质体除受静载作用外，还受循环往复的汽车动载作用；地质体的破坏，除与 岩土体强度、水文密切相关外，还受疲劳荷载的影响等.

因此，对公路地质灾害的成灾活动规 律、监测预报研究更为复杂，需要对公路岩（土）体斜坡在降雨、人为活动诱发下产生的崩塌、滑 坡、泥石流灾害的成灾活动规律、监测预报技术进行研究.

为此，交通运输部和湖南省交通运输厅积极开展了地质灾害预测与控制技术研究.

通过 研究，变被动为主动，即实现公路勘察设计阶段、施工阶段和运营阶段地质灾害的监测预报，进 而采取相应措施进行处理，做到有的放矢，既节省大量的人力、物力、财力，又消除地质灾害对 高速公路施工阶段和运营阶段管理的安全隐惠，同时人机交换，实现监测仪器化，决策科学化.

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在此基础上，优化地质灾害整治技术，确保勘察设计阶段设计方案经济合理、施工阶段防治措 施安全有效，最终达到行车安全的目的，对于我国公路建设具有深远意义.

本书历时十多年的联合攻关和集成创新，先后依托国家自然科学基金项目、湖南省自然科 学基金项目、交通运输部西部项目、人力资源和社会保障部项目、教育部项目、湖南省交通厅项 目及一系列具体工程项目，并将研究成果在各实体工程（三凯高速公路、贵新高速公路、郑胜高 速公路、贵毕公路、衡炎高速公路、郴州兴旺花园滑坡、郴州金苑阁花园滑坡、岳阳电华能厂灰 坝滑坡、郴州烟厂万花冲滑坡）中得到成功推广应用.

本书是在完成下面项目及实体工程的基 础上，为解决地质灾害预测与控制技术中存在的问题写成的.

(1)国家自然科学基金项目（50878213）：基于能量渐进耗散的流固耦合作用下土石混合体 滑坡演化机制研究； (2）湖南省自然科学基金项目：膨胀土路基稳定的分形正交研究； (3)人力资源和社会保障部海外优秀留学回国人员择优资助项目：膨胀土路基病害整治的 固化剂研制； (4)教育部留学归国人员科研启动基金课题：膨胀土路基病害整治技术研究； (5)湖南省交通厅课题：衡炎高速公路崩塌、滑坡地质灾害预报与控制技术研究； (6)交通运输部重点攻关项目：西部地区公路地质灾害监测预报技术研究； (7)郴州烟厂万花冲宿含4-7栋西滑坡体加固设计； (8)石长铁路某膨胀土边坡加固设计； (9）开元西路护坡检测及评估； （10）华能岳阳电厂滑坡处理技术研究； (11)湖南省有色地质勘查局一总队滑坡的鉴定； (12）铁道部课题：降雨时边坡稳定的分形研究； (13)都州兴旺花园滑坡加固设计； (14）郴州金苑阔花园滑坡加固设计； (15)长沙市蔡家冲路K1十580～640段滑坡勘察； (16）张沅公路滑坡加固设计； (17)四川理县林业局后山滑坡、营盘街小学后山滑坡，薛城中学后山滑坡和看守所崩塌加 固设计.

通过项目研究，先后有20多名博士生、硕士生参与课题并完成了相关论文，取得的系列研 究成果简述如下.

(1)降雨型滑坡的机理为：降雨使土体的含水率增加，并向坡脚汇集，大大降低了滑面的抗 剪强度，同时在静水压力与动水压力作用下，触发了滑坡.

开挖诱发滑坡的机理：自然的山体 在长期的各种营力作用下保持一定程度的平衡，由于开挖临空，打破了这种平衡，应力随之进 行重分布，如果岩体抗滑指标小于应力调整过程中产生的综合效应的致滑指标，加之由于重力 的影响，产生了滑坡.

(2)通过对贵州残坡积层研究，在相同地质条件下，开展人工降雨模拟试验和机械开挖模 拟试验，揭示了触发因素对滑坡成灾机制和运动规律的影响，为滑坡的时间、空间和强度预报， 提供了可靠的理论依据，对指导工程实践具有十分重要的意义.

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(3)崩塌的室内试验表明：土质边坡崩塌的发生，主要受到坡度、土质、降雨量的影响.

坡 度提供了崩塌的能量（势能）；土质决定土体的强度、渗透系数、孔隙率，从而影响土体的孔隙水 压力；降雨量是触发因子，一般情况下，其大小决定崩塌的规模和起崩数量.

(4)岩石边坡的崩场，是应力释放和摩擦运动的过程，并伴随着声音.

其能率（大事件频 次）的大小与岩体所处的状态有关.

能率大，大事件频次多，发生崩塌的概率大.

(5)声发射仪应用于岩质滑坡、崩塌监测，具有直观有效、快捷等特点.

岩体结构面声发射 事件、能率随时间变化的曲线可以分为4种类型，即上升型、单峰型、双峰型、多峰型.

这4种 曲线类型分别反映了不同岩体结构面变形或破坏时的声发射规律，可以指导崩塌现场声发射 监测工作，作为崩场预报的依据.

(6)通过野外判识，属于稳定状态的边坡可不监测，基本稳定状态的边坡宜进行地表巡视， 潜在不稳定状态边坡和不稳定状态边坡应进行专业监测.

通过计算，确定滑坡、崩塌的稳定性 系数K.

若K<0.95，应重点跟踪监测；0.95≤K≤1.05，应加强监测；1.051.25，可不监测.

(7)开发了自动监测系统，数据采集仪自动采集监测仪器传感器的数据之后，存储于数采 仪的存储单元内，数采仪与DTU传输单元连接后，借助于GSM卡GPRS功能，将存储单元内 的监测数据通过Internet网络远程传输到数据处理中心并存入计算机内，实现了实时监控的 目的.

(8)总结提出了模型与判据确立的原则：应结合实际地质环境条件、主要触发因素、变形破 坏机制、变形破坏阶段进行综合研究，进行多模型、多判据预报，并综合分析选择建立适宜的、 有效的监测预报模型，不应单一地采用理论预报模型进行预测预报；提出了获得判据的方法为 相似模拟试验和工程类比分析法.

(9)以实际滑坡的监测数据为依据，对多种模型的预报精度进行检验分析，总结了其优缺 点和适用条件.

(10)提出了公路地质灾害监测预报机构的建设方案、预警系统实施要则和信息机制.

为了避免地质灾害的危害，必须在管理方面保证地质灾害监测预报系统有效高效地运行，真正 做到“统一部署、集中管理、提高实效、确保安全”.

(11)提出了公路建设各阶段的运行模式：在勘察设计阶段，应采用监测技术，准确、快速地 查明滑坡的特征和性质，为灾害治理设计提供可靠的基础资料，保证方案的经济合理，避免盲 目性；在施工阶段，由业主、设计单位、监理单位、施工单位等联合组成“××公路地质灾害工作 组”，明确各自职责，负责该公路建设期间的地质灾害排查、咨询、宣传、预警、应急处理和抢险 勘察设计工作；在运营阶段，主要依托“公路地质灾害预测预报信息管理系统”，将野外调查、巡 查获得的资料及勘察设计阶段、施工阶段相关资料按格式要求录入管理系统，并通过设计院 （专业监测单位）将公路边坡划分为“一般边坡”和“重点边坡”两类.

对“重点边坡”进行专业监 测，对“一般边坡”则以群防群测为主，当“一般边坡”情况恶化，则上升为“重点边坡”，并进行相 应的管理和专业监测.

（12)通过板岩的水理机理研究，揭示了板岩开挖后崩裂、失稳的力学特性，为板岩边坡的 失稳预测与控制奠定了技术基础.

本书由余小年、傅鹤林、罗强等共同完成编写，引用了余小年、傅鹤林、罗强、龙万学、谭捍华、 3

投稿会员：望千山

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