图说斜坡破坏类型(示意图+典型实例)

学术   2024-10-21 08:00   甘肃  

20世纪90年代,国际工程地质协会(IAEG)滑坡委员会建议采用D.Varnes的滑坡分类作为国际标准方案。分类综合考虑了斜坡物质组成和运动方式,按物质组成分为岩质和土质斜坡。按运动类型分为崩塌(falls)、倾倒(topples)、滑动(slides)、侧向扩离(lateral spreads)和流动(flows等5种基本类型,还可以组合成多种复合类型,如崩塌-碎屑流、滑坡-泥石流等。

本文主要通过示意图和典型实例介绍各类斜坡破坏形式。

图1 典型滑坡具有的基本要素(点击了解理想滑坡十八大要素),这是一个旋转型滑坡并已经演变成一种土质流


崩塌(Fall)始于陡坡上的部分岩土体沿一极少或无剪切位移的面脱离随之脱离体主要通过坠落、跳跃和滚动等方式在空中下降。

图2 岩崩示意图
图3 2009年10月,北卡罗莱纳(美国)的Pigeon River Gorge高速公路上发生岩崩,造成交通延误数周


图4 2010年1月12日(7级)地震造成了许多滑坡和岩崩
图5 2007年2月28日,阿富汗贾拉拉巴德公路上的岩崩。贾拉拉巴德公路是喀布尔到苏罗比和贾拉拉巴德的一条高速公路

图6 2008年5月中国汶川大地震造成的巨大岩崩。像这样的落石往往是致命的,尽管落石可能包括小岩石、大卵石,或两者的组合,并可能扰乱运输路线数周或数月


倾倒(Topple)是土体或岩体围绕其重心下方的某一点或轴发生向前、向斜坡外的转动。

图7 倾倒示意图
图8 加拿大不列颠哥伦比亚省,贾斯珀国家公园附近的一处倾倒


图9 美国科罗拉多州阿拉帕霍国家森林公园,埃文斯山峰顶附近的花岗岩岩层发生倾倒


图10 美国犹他州摩押附近的费舍尔塔的砂岩倾倒
旋转型滑动(Rotational Landslide)一种滑坡,其破裂表面呈圆弧形,并且滑动运动或多或少地围绕与斜坡轮廓平行的轴线旋转

图11 旋转型滑坡示意图
图12 1998在美国加利福尼亚州圣贝尼托县由降雨引发的旋转型滑坡。该滑坡发生在更新世非海相粘土岩、砂岩和砾岩中,为复活的老滑坡,位于圣安德烈亚斯裂谷带附近


图13 2004年10月23日,新泻中县地震引发的大日山山体滑坡(Sassa, 2005年)

平面型滑坡(Translational Landslide) 滑坡中的山体沿相对平面向外或向下和向外移动,几乎没有旋转运动或向后倾斜

图14 平面型滑坡示意图


图15 此次山体滑坡是由2016年日本熊本地震引发的(Dang et al. 2016)
图 16 2008年6月14日发生在日本的Aratozawa滑坡是上部旋转运动和中下部平移滑动的典型例子。它可以被归类为复杂的滑坡,因为它包含了不止一种类型的移动(Miyagi等人,2010)


侧向扩离(Lateral Spreads)粘性土体或岩体伴随其破裂块体普遍沉陷入下伏较软岩土而发生的扩展。其破坏面不是一个强烈剪切面。扩离可能由较软岩土的液化或流动(挤出)引起。
图17 侧向扩离示意图
图 18 1959年8月18日,由于赫布根湖7.3级地震的影响,在美国蒙大拿州西黄石附近的赫布根湖的侧向扩离


图19 2011年2月22日新西兰克赖斯特彻奇地震造成的侧向扩离
图20 2001年2月13日,中美洲萨尔瓦多发生6.5级地震,造成侧向扩离。图中所示区域位于Lago de Ilopango的东岸
泥石流(Ddebris flow)泥石流是一种由松散的土壤、岩石有机物和水组成的一种向下坡流动的泥浆。

图21 泥石流示意图
图22 1999年7月28日,美国科罗拉多州的阿拉帕霍滑雪场因大雨引发泥石流


图23 2003年7月20日,日本九州岛水俣市发生泥石流,造成14人死亡,15座房屋被毁(Sassa等人,2004年)
图24 委内瑞拉北部海岸,卡拉巴雷达市位于科迪勒拉·德拉·科斯坦火山的底部,泥石流对该市造成了破坏。1999年12月,该地区遭受了委内瑞拉20世纪最严重的自然灾害。几天的暴雨引发了泥石流、巨石、水和树木,造成3万人死亡
火山泥石流(Volcanic Debris Flows)起源于火山斜坡,是一种泥石流。火山泥流搬运松散堆积的火山灰(从火山喷发出来的空气中的固体)和相关的碎片。
图 25 火山泥石流示意图
图 26 1985年11月13日,哥伦比亚托利马的内华达德鲁伊斯层状火山在休眠69年后爆发。火山喷发出的火山碎屑融化了冰川,以每小时50公里(每小时30英里)的速度向山坡上喷出了4股巨大的火山泥流。火山泥流在沟壑中加速,汇入火山底部的六条主要河流;他们吞没了阿梅洛镇,杀死了该镇近2.9万居民中的2万多人


图27由1982年美国圣海伦斯火山爆发引起的火山泥流

碎屑流(Debris Avalanche)泥石流本质上是巨大的,极其迅速的,通常是开放的斜坡流,当一个不稳定的斜坡崩塌,所产生的碎片被迅速从斜坡带走
图28 碎屑流示意图


图29 2006年2月,菲律宾莱特岛南部的Guinsaugon,碎屑流掩埋了一个村庄
图30 斜坡鸟瞰图,巴基斯坦巴巴拉碎屑流。这次碎屑流是由2005年10月8日的巴基斯坦地震引发的。导致卡里河被堵塞,形成堰塞湖(见照片左下区域)。


泥流(Earthflow)流可以发生在平缓到中等的斜坡上(见图33),通常发生在细粒土壤中,通常是粘土或粉砂,但也会发生在风化的、含粘土的基岩中。泥流中的物质是一种具有强烈内部变形的塑性或粘性流动。
图31 泥流示意图
图32美国科罗拉多州的贫民窟泥流。这种泥流大约发生在700年前,在甘尼逊河的福克湖筑坝,导致山谷洪水泛滥,形成克里斯托巴尔湖


图33 1993年4月27日,在纽约锡拉丘兹以南24公里(15英里)的塔利山谷,一场山崩严重破坏了拉斐特镇附近的三所房屋。该滑坡为高速滑坡-土流灾害链。所涉及的物质包括冰川成因的红湖粘土沉积物,被冰川碛物和不同厚度的塌积物所覆盖
图34 1993年发生在加拿大渥太华附近的雷米厄滑坡是一种敏感海相粘土中的快速泥流。沟壁向后退了680米,变成了河岸以上的平地。大约280万吨粘土和淤泥液化后流入南国河谷,在河流上形成堰塞坝

图35 1995年美国加利福尼亚州拉肯奇塔发生暴雨后的泥流。由于移动速度相对较慢,没有人死亡或受伤。这次山体滑坡后来在2005年再次发生,移动速度更快,造成10人死亡。

蠕变(Creep)蠕变是一种缓慢的土流的非正式名称,由形成斜坡的土壤或岩石的缓慢而稳定的向下运动组成。运动是由内部剪应力引起的,剪应力足以引起变形,但不足以引起破坏

图36 蠕变示意图


图37 说明蠕变及其对树木和森林的影响
图38 这张照片显示了在罗马尼亚布佐喀尔巴阡山脉的一个地区蠕变的案例。斜坡由新近系黏土和泥灰岩组成,完全被塌积沉积物覆盖


图39美国加州沿海山脉的Mission Pass上的泥流。山坡上的侧线显示出蠕变

冻土泥流(Flows in Permafrost)永久冻土条件下的破坏涉及到细粒的、以前冰层丰富的土壤的运动,可能发生在缓坡上


图40 冻土泥流示意图


图41 一个大且活跃的融雪后退滑塌形成的湖
图42 2004年,由于永久冻土层的破坏,阿拉斯加塞拉维克河上游的一大块土地发生坍塌,泥浆和淤泥喷涌到水中,将河流推到对岸。崩塌产生的沉积物将清澈的塞拉维克河上游变成了浑浊不透明的河流。随着永久冻土开始融化,气候变化可能会使这些现象变得更加普遍,对水质和野生动物造成严重影响


图43 加拿大西北地区的溯源融雪流。野火破坏了一个绝缘的苔藓层,导致液化土层增厚,这可能是导致永久冻土融化的原因


复合型滑坡(Complex)这些滑坡具有两种或两种以上基本类型滑坡的组成部分,可以同时发生或在边坡破坏开始的不同时间发生

图44 复合型滑坡示意图


图45 这次山体滑坡发生在2014年3月22日的美国华盛顿西北部。山体滑坡的碎片覆盖了约40座房屋和其他建筑,以及530号国道近一英里长的公路。它还造成了华盛顿奥索附近的斯蒂海德港社区43人死亡





漫谈工程地质
本平台专注于工程地质领域研究前沿、专业技能、升学就业及地学资讯等内容。欢迎投稿与合作。小编VX:REG200602
 最新文章