CN105512443B - 浅层土质滑坡的危险性判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于浅层土质滑坡防治领域，涉及浅层土质滑坡的危险性判断方法，由滑坡体坡度、临空面量化值和上缓、两侧综合因子计算发生浅层土质滑坡地形判断危险性因子T，建立了精确的浅层土质滑坡的易发计算模型，由判别因子T确定浅层土质滑坡的危险性划分级别。该方法全面考虑红层地区浅层土质滑坡的地形影响因素，以定量的方式精确划分滑坡危险性区域。

Description

浅层土质滑坡的危险性判断方法

技术领域

本发明属于浅层土质滑坡防治领域，涉及浅层土质滑坡的危险性判断方法。

背景技术

红层是外观以红色为主色调的碎屑岩沉积地层，广泛分布于我国的西南、西北、华中及华南地区，其中分布最广的是四川盆地，面积达26万多平方公里。红层地区是滑坡易发地区，在雨季经常发生众多的滑坡灾害，而浅层土质滑坡更是其中一种不容忽视的自然灾害。浅层土质滑坡是一种发生在山区或公路边坡的自然现象。浅层土质滑坡发生后，坡面土体运动到山坡下或路边，淤埋和冲击附近的居民住房、工厂等建筑设施、公路等，造成极大的破坏。

浅层土质滑坡的发生往往需要具备三个条件：1)有利于发生浅层土质滑坡的地形条件；2)充足的土体物源，即松散覆盖土层；3)充沛的降雨入渗进入土体并最终诱发滑坡的发生。这些条件综合影响并决定坡面土体的稳定性。其中，地形条件对浅层土质滑坡的影响因素包括：潜在滑坡体的斜坡坡度、滑坡体上侧缓坡地形(上侧缓坡，即上缓下陡)、滑坡体夹在左右中间的凹陷地形、下侧临空面(下侧大坡度)地形。

目前，国内外学者对浅层滑坡形成之地形条件的研究主要集中于坡面坡度的研究，是对其发育分布规律的简单数据统计，没有深入研究其内在机理(工程地质学报,2013,21:607-612；水电能源科学,2014,32:119-122；山地学报,2015,33:108-115；岩土力学,2006,27:1393-1397；岩土力学,2007,28:2046-2010；地质灾害与环境护,2000,11:145-146；Geographical information systems in assessing natural hazards,1995,135-175；Toronto,1984,307-323；Earth Surface Processes and Landforms,1993,18:579-591；The Netherlands.1995,93-106；Geomorphology,1998,24:309-331.)，研究成果很难用于其他区域。除了坡面坡度对浅层滑坡的影响外，浅层滑坡敏感区的上游、左右两侧以及下游等因素对浅层滑坡的影响有少量研究，但大多集中于定性研究和描述单一因素的影响，很少有定量的计算方法，如考虑上游的计算模型(Water resources research,1994,4:1153-1171；Math Geol,1983,15:403-426；Processes Landforms,1991,16:427-445.)。上述这些粗略的坡度的判断方法和单一的地形因素研究对于浅层土质滑坡危险性判断的准确性较差。对浅层土质滑坡的影响因素全面的研究，目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，针对浅层土质滑坡形成的地形条件，通过野外调查获得相关数据进行研究，提出浅层土质滑坡的危险性判断方法。

具体技术方案为：

浅层土质滑坡的危险性判断方法，包括以下步骤：

(1)通过现场调查测绘确定滑坡体的基本地形数据：滑坡体坡度α，滑坡体面积A，滑坡体上侧面积A_u，滑坡体上侧面坡度β，滑坡体左侧面面积A_L，滑坡体左侧面地形起伏坡度θ₁，滑坡体右侧面面积A_R，滑坡体右侧面地形起伏坡度θ₂，当滑坡体上有梯田时，还需要测量梯田面积A’以及下侧临空面的坡度γ；

(2)计算滑坡体的地形综合判别因子T，由滑坡体坡度、临空面量化值和上缓、两侧综合因子，依式(1)计算确定：

T＝tan(α)+U+0.2C+F 式(1)

式中：

T——地形综合判别因子；

α——滑坡体坡度；

F——临空面量化值，γ＞α时，F＝0.1；否则F＝0；

U——上缓地形、梯田地形综合因子；依式(2)计算确定；当滑坡体上有梯田时，在梯田上的降雨入渗作用与上侧面的作用相同，因此梯田的作用可以合并得到上侧面因子；

C——两侧综合因子，依式(3)计算确定；

式中：

γ——滑坡体下侧临空面的坡度，单位^°；

A_u——滑坡体上侧面积A_u，m²；

A——滑坡体面积，m²；

β——滑坡体上侧后缘缓坡坡度，β＜α，单位^°；

A’——滑坡体上梯田面积，m²；

A_L，A_R——滑坡体左右两侧面面积，m²；

θ₁，θ₂——滑坡体左右两侧地形起伏坡度，单位^°；

其中，当θ₁≤0时，取A_L＝0，当θ₂≤0时，取A_R＝0；

当β≥α(即上陡下缓)，设

(3)以滑坡体的地形综合判别因子T对浅层土质滑坡的危险性等级进行划分：地形综合判别因子T值可以有效地判别坡面危险性，T值越大，危险性越大；相反，T值越小，危险性越低：危险性可以分4个等级：当T＞1时，危险性高；当0.75＜T≤1时，危险性中等；当0.5＜T≤0.75时，危险性低；当T≤0.5时，危险性很低。

浅层土质滑坡主要发生在松散未固结的粘性土上,坡体结构松散具有较大孔隙比、透水性强等特点，此类滑坡由于滑坡体松散，易受大气降水和库水位周期性影响，稳定性较差。

坡度是影响滑坡发生的最主要因素，山坡坡度的陡缓不仅影响松散碎屑物质的聚集和分布，而且影响坡面汇流条件，大多数滑坡发生在20-40°的坡度上，坡度太缓则滑坡动力不足，无法发生；坡度太陡，则土层在坡面上无法聚集足够的厚度，也没有滑坡发生。上缓下陡地形有利于雨水入渗进入潜在滑坡体，进而导致土体逐渐饱和并软化，基质吸力和抗剪强度逐渐减小，土体局部出现剪切破坏并产生剪切裂隙，雨水不断渗入这些裂隙使其饱水，孔隙水压力增大形成超孔隙水压力，剪切裂隙逐渐扩展连通形成剪切面，土体强度进一步降低，最终导致局部土体因剪切面抗剪强度低于剪应力而沿滑动带下滑；中间凹陷地形的存在使整个潜在滑坡体处于凹坡地形，滑坡体表面更利于汇集更多的雨水，利于滑坡体失稳。下侧临空面通常为滑坡体剪出口位置，雨水渗透进入土体顺坡而下形成剪切面后在更易在临空面处贯通渗出，进而导致坡体下滑。因此坡度、上侧缓坡、中间凹陷地形、下侧临空面地形等都会在滑坡中发挥作用，但坡度的影响是最大的。下侧临空面的影响是一个固定值F＝0.1。式(1)将坡度、上缓地形条件、两侧地形条件及临空面条件完整地结合在一起，综合地考虑了地形因素的作用，体现出各影响因子相互关系和重要性。

本发明提供的浅层土质滑坡的危险性划分方法，通过研究地形因素对滑坡发生程度进行内部机理研究，建立了红层地区浅层土质滑坡的易发计算模型；全面考虑红层地区浅层土质滑坡的地形影响因素，以定量的方式精确划分滑坡危险性区域；式(1)中T、tan(α)、U、C、F均为无量纲参数，在红层地区，各种浅层土质滑坡条件下都可以使用，适用性更强。

附图说明

图1是实施例的地形因素示意图。

图2是实施例的图1的A-A′剖面示意图。

图3是实施例的图1的B-B′剖面示意图。

图4是实施例的小流域浅层土质滑坡危险性划分图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

四川省巴中市南江县正直镇凤仪乡小流域浅层土质滑坡危险性划分图如图4。该流域的土层为崩积土层，主要来源于砂岩和薄层泥岩互层。该地区年平均降雨量达为1058mm，在有较大降雨时可能发生浅层滑坡。采用本发明的公式对该流域山坡坡面危险性进行计算划分。

参与计算的坡面单元包括选取地形因子较大的区域16处。地形因素示意图如图1、图2和图3所示，首先分别测量每个小区域的坡度α，再测量小区域的滑坡体面积A，小区域的上侧(后缘)坡度β和面积A_u、小区域的左右两侧面面积A_L、A_R和对应的地形起伏坡度θ₁、θ₂，由式(2)计算出U，由式(3)计算出C。由下侧(临空面)的坡度γ，当γ＞α时,F＝0.1；否则F＝0。最后由式(1)计算出地形因子T。16处山坡坡面地形因素测量值及T值计算情况、危险性分级以及滑坡的实际发生情况如表1所示。

表1山坡坡面地形因素测量值、T值计算及危险性划分表

根据危险性划分标准：当T＞1时，危险性高；当0.75＜T≤1时，危险性中等；当0.5＜T≤0.75时，危险性低；当T≤0.5，危险性很低。表1中T值计算结果显示：19处潜在滑坡体中，危险性高的区域2处，危险性中等的区域6处，危险性低的区域5处，危险性很低的区域3处。

对比实际发生情况，如图4，所有2个危险性高的坡面，见表1中编号9和15的坡面，都发生了滑坡；6个危险性中等的坡面，3个发生了滑坡，见表1中编号1、4和11的坡面，3个没有发生滑坡，见表1中编号2、10和12的坡面；5个危险性低的坡面，1个发生了滑坡，见表1中编号6的坡面，4个没有发生滑坡，见表1中编号3、5、14和16的坡面，3个危险性很低的坡面，见表1中编号7、8和13的坡面，都没有发生滑坡。综上所述，应用本发明所述方法对浅表层土质滑坡坡面危险性划分的准确性较高。

Claims (1)

1.浅层土质滑坡的危险性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过现场调查测绘确定滑坡体的基本地形数据：滑坡体坡度α，滑坡体面积A，滑坡体上侧面积A_u，滑坡体上侧后缘缓坡坡度β，滑坡体左侧面面积A_L，滑坡体左侧面地形起伏坡度θ₁，滑坡体右侧面面积A_R，滑坡体右侧面地形起伏坡度θ₂，当滑坡体上有梯田时，还需要测量梯田面积A’以及下侧临空面的坡度γ；

(2)计算滑坡体的地形综合判别因子T，由滑坡体坡度、临空面量化值和上缓、两侧综合因子，依式(1)计算确定：

T＝tan(α)+U+0.2C+F 式(1)

式中：

T——地形综合判别因子；

α——滑坡体坡度；

F——临空面量化值，γ＞α时，F＝0.1；否则F＝0；

U——上缓地形、梯田地形综合因子；依式(2)计算确定；当滑坡体上有梯田时，在梯田上的降雨入渗作用与上侧面的作用相同，因此梯田的作用可以合并得到上侧面因子；

C——两侧综合因子，依式(3)计算确定；

式中：

γ——滑坡体下侧临空面的坡度，单位o；

A_u——滑坡体上侧面积A_u，m²；

A——滑坡体面积，m²；

β——滑坡体上侧后缘缓坡坡度，β＜α，单位o；

A’——滑坡体上梯田面积，m²；

A_L，A_R——滑坡体左右两侧面面积，m²；

θ₁，θ₂——滑坡体左右两侧地形起伏坡度，单位o；

其中，当θ₁≤0时，取A_L＝0，当θ₂≤0时，取A_R＝0；

当β≥α，即上陡下缓，设

(3)以滑坡体的地形综合判别因子T对浅层土质滑坡的危险性等级进行划分：地形综合判别因子T值可以有效地判别坡面危险性，T值越大，危险性越大；相反，T值越小，危险性越低；危险性可以分4个等级：当T＞1时，危险性高；当0.75＜T≤1时，危险性中等；当0.5＜T≤0.75时，危险性低；当T≤0.5时，危险性很低。