滑坡防治原则与工程措施

关于瓦依昂库区滑坡失事的相关思考

摘要：意大利瓦依昂水库库岸滑坡是世界上著名的损失最惨重的滑坡事件。也是一个非常典型的环境工程地质灾害事件。本文是在参考、引用了国内外很多有关该滑坡的论著基础上经分析研究编写而成的。总结出防治水库库岸滑坡灾害的一些经验和教训，为研究同类型滑坡提供有益的启示。

关键词：滑坡；灾害；预警；治理

一、瓦依昂库区滑坡

瓦依昂坝位于意大利阿尔卑斯山东部皮亚韦(Piave)河支流瓦依昂河下游河段，距离最近的城市为瓦依昂市。距汇入皮亚韦河的瓦依昂河河口约2km。混凝土双曲拱坝，最大坝高262m，水库设计蓄水位722.5m，总库容1.69亿立方米，有效库容1.65亿立方米。水电站装机容量0.9万kW。施工年份1956～1960年。

1957年施工时即发现岸坡不稳定。1960年2月水库蓄水，同年10月当库水位高程为635m时，左岸坡地面出现长达1800～2000m"M"形张开裂缝，并发生了70万立方米的局部崩塌。当即采取了一些措施，例如，限制水库蓄水位；在右岸开挖一条排水洞，洞径4.5m，长2km。在水库蓄水影响下，经过3年缓慢的蠕变，到1963年4月，在2号测点测出的总位移量达338cm。9月25日前后，14d的日位移量平均达到1.5cm。9月28日至10月9日，水库上游连降大雨，引起两岸地下水位升高，并使库水位雍高。10月7日，2号测点所进行的最后一次观测测得总位移已达到429cm，其中最后12d的位移量为58cm。1963年10月9日，岸坡下滑速度达到25cm/d，晚上22时41分岸坡发生了大面积整体滑坡，范围长2km、宽约1.6km，滑坡体积达2.4亿立方米。滑坡体将坝前1.8km长的库段全部填满，淤积体高出库水面150m，致使水库报废(当时的库容为1.2亿立方米)。滑坡时，滑动体内质点下滑运动速度为15～30m/s，涌水淹没了对岸高出库水面259m的凯索村。涌浪还向水库上游回溯到拉瓦佐镇，波高仍有近5m。滑坡时，涌浪高达250m，漫过坝顶，漫顶水深约150m。约有300万立方米水注入深200多米的下游河谷，涌浪前锋到达下游距坝1400m的瓦依昂峡谷出口处，立波还高达70m，在汇口处，涌入皮亚韦河，使汇口对岸的兰加隆镇和附近5个村庄大部分被冲毁，共计死亡1925人。

在涌浪到来之前产生了巨大的空气冲击波，冲击波和水浪的破坏力极强，地下厂房的工字梁扭曲后被剪断，调压室钢门被推出达12m。当时在左岸管理大楼内的20多名技术人员，在右岸办公室和旅馆的40人，除有1人幸存外，其余全部死亡。

滑坡及涌浪对拱坝形成约400万t推力，由于坝体设计安全余量较大，施工质量较好，而且两岸坝肩均经过锚固和灌浆处理，拱坝经受住了巨大荷载的冲击，除左坝肩顶混凝土被冲坏一段(破坏深度达1.5m，长9m)外，基本末受严重破坏。

事故发生之后意大利政府组织了对事故原因的大量调查研究，1977～1988年又由美国专家进行了重新评估。对滑坡原因取得了以下共识：

（1）地质水文因素方面

河谷两岸的2组卸荷节理，加上倾向河床的岩石层面，构造断层和古滑坡面等组合在一起，在左岸山体内形面一个大范围的不稳定岩体，其中有些软弱岩层，尤其是粘土夹层成为主要滑动面，对水库失事起了重要作用；长期多次岩溶活动使地下孔洞发育。山顶地面岩溶地区成为补给地下水的集水区；地下的节理、断层和溶洞形成的储水网络，使岩石软化、胶结松散，内部扬压力增大，降低了重力摩阻力；1963年10月9日前的2周内大雨，库水位达到最高，同时滑动区和上部山坡有大量雨水补充地下水，地下水位升高，扬压力增大，以及粘土夹层、泥灰岩和裂隙中泥质充填物中的粘土颗粒受水饱和膨胀形成附加上托力，使滑坡区椅状地形的椅背部分所承受的向下推力增加，椅座部分抗滑阻力则减小，最终导致古滑坡面失去平衡而重新活动，缓慢的蠕动立即转变为瞬时高速滑动。

（2）人为因素方面

地质查勘不充分；地质人员的素质不高，判断失误。

二、滑坡治理的几点原则

为了保证斜坡具有足够的稳定性，防治斜坡稳定性降低，以避免导致斜坡发生危害性变形与破坏，需要采取防治措施。

滑坡防治是一个系统工程。它包括预防滑坡发生和治理已经发生的滑坡两大领域。一般说来，“预防”是针对尚未严重变形与破坏的斜坡，或者是针对有可能发生滑坡的斜坡；“治理”是针对已经严重变形与破坏、有可能发生滑坡的斜坡，或者是针对已经发生滑坡的斜坡。也就是说，一方面要加强地质环境的保护和治理，预防滑坡的发生；一方面要加强前期勘察和研究，妥善治理已经发生的滑坡，使其不再发生。可见，预防与治理是不能截然分开的；“防”中有“治”，“治”中有“防”。

同时，滑坡防治应采取工程措施、生物措施以及宣传教育措施、经济措施、政策法规措施等多种措施综合防治，才能取得最佳防治效果。

因此，滑坡防治应坚持“以预防为主、防治结合、综合防治”的原则。

㈠、滑坡防治应“以防为主”

“以防为主”，是滑坡防治的首要原则。它有两个方面的含义：一是要弄清斜坡的演变规律，在查明导致斜坡稳定性降低的主导因素的基础上，采取消除和改变这些因素的措施，对可能发生滑坡的斜坡进行预防性治理，以防止滑坡的发生。二是在建设工程选址和布局时，应尽量避开滑坡体规模较大、严重不稳定和治理极为复杂的斜坡地段。

在这里，需要特别强调预防性治理的重要性和经济合理性。例如，1982年，长江鸡扒子滑坡造成直接经济损失日达100万元，间接经济损失1000万元，而且滑坡治理工程费用高达8000万元。若在滑坡发生前进行预防性治理，则只需花费不足300万元，即可“锁住”这一滑坡体，投入产出比为1∶32。长江三峡黄腊石滑坡治理工程的投入产出比也在1∶20左右。

沉痛的教训终于使人们明白了预防灾害的重要性，预防性治理的重要性。“防”中有“治”，“治”中有“防”，防治结合，这是二者的辩证关系。只有做到这一点，才能经济合理地防治滑坡灾害。

㈡、滑坡防治应及时果断

滑坡防治应及时果断。要及时查明斜坡目前的稳定状况，要根据影响斜坡稳定的主要因素，果断采取相应的防治措施，迅速制止斜坡发生危害性变形与破坏，以保证工程施工顺利进行或工程安全营运，保障人民生命财产安全。

㈢、滑坡防治应根据工程重要性制定治理方案

滑坡防治应根据工程重要性或滑坡危害性制定治理方案。对于威胁重大永久性工程安全或对国家和人民危害性严重的滑坡，应采取比较全面、严密、综合的防治措施，以保证斜坡具有较高的抗滑稳定安全系数。对于一般性工程或临时性工程，可采取较简单的防治措施。

需要指出的是，防治和减少滑坡灾害的根本出路在于治理。当然，它包括滑坡发生前的斜坡地质环境治理（预防性治理）和滑坡发生后的滑坡治理（灾后治理）。本文着重介绍近年来滑坡防治的新的工程措施。供有关工程技术人员和其他有关人员参考。

三、滑坡防治工程措施

根据滑坡防治原则，滑坡防治的一般工程措施主要有以下三个方面：⑴、消除或削弱使斜坡稳定性降低的各种因素；⑵、降低滑坡体的下滑力和提高滑坡体的抗滑力；⑶、保护附近建筑物的防御措施。

㈠、消除或削弱使斜坡稳定性降低的因素

这项措施是指在斜坡稳定性降低的地段，消除或削弱使斜坡稳定性降低的主导因素的措施。可分为以下两类：

1、针对改变斜坡形态的因素的措施

为了使斜坡不受地表水流冲刷，防止海、湖、水库波浪的冲蚀和磨蚀，可修筑导流堤（顺坝或丁坝）、水下防波堤，也可在斜坡坡脚砌石护坡，或采用预制混凝土沉排等。

2、针对使斜坡岩土体强度降低的因素的措施

⑴、防止风化

为了防止软弱岩石风化，可在人工边坡形成后，用灰浆或沥青护面，或者在坡面上砌筑一层浆砌片石，并在坡脚设置排水设施，排除坡体内的积水。对于膨胀性较强的粘土斜坡，可在斜坡上种植草皮，使坡面经常保持一定的湿度，防治土坡开裂，减少地表水下渗，避免土体性质恶化、强度降低而发生滑坡。

⑵、截引地表水流

截引地表水流，使之不能进入斜坡变形区或由坡面下渗，对于防止斜坡岩土体软化、消除渗透变形、降低孔隙水压力和动水压力，都是极其有效的。这类措施对于滑坡区和可能产生滑坡的地区尤为重要。

为了拦截地表水流，在变形区5米范围以外修筑截水沟，将地表水和泉水及时引出坡体以外，使之没有停留和下渗的机会。必须注意，排水沟一定不能漏水，并要经常检修，否则将产生适得其反的效果。

为了减少地表水下渗并使其迅速汇入排水沟，应整平夯实地面，并用灰浆粘土填塞裂缝或修筑隔渗层，特别是要填塞好延伸到滑动面（带）的深裂缝。

⑶、排除地下水

斜坡体中埋藏有地下水并渗入变形区，常常是使斜坡丧失稳定性而发生滑坡的主导因素之一。经验表明，排除滑动带中的地下水（滑带水）、疏干坡体，并截断渗流补给，是防治深层滑坡的主要措施。

排除地下水的措施，应根据斜坡岩体结构特征和水文地质条件进行选择。通常是在坡体外围或坡体内修筑盲沟，或构筑支撑盲沟群，以截断或排除地下水流。对于深层滑坡，由于埋深大于10～15米，用其它排水工程排水困难时，可考虑采用水平排水坑道。当滑坡中有明显的含水层时，水平排水坑道设置在含水层与隔水层之间（在含水层中、隔水底板之上），效果较好。若在含水层中施工困难，也可把排水坑道设置在隔水层中，然后再用直立管状井把含水层中的水排入坑道中。

此外，水平钻孔（平孔）排水用于滑坡防治效果甚佳。此法成本低廉，并且施工时不会影响斜坡体的稳定性，大有取代水平排水坑道之势。平孔排水的布设形式有单层、多层、平行状或辐射状等。也可采用砂井与平孔联合排水方式。

㈡、直接降低滑动力和提高抗滑力

这类措施主要针对有明显蠕动因而即将失稳滑动的坡体，以求迅速改善斜坡稳定条件，提高其稳定性。

1、清除或削坡减荷与压脚

斜坡上的危岩或局部不稳定块体，一般可清除。若清除困难或不可能时，可支撑加固以防止其坠落，以免影响坡体稳定和建筑物安全。

减荷的主要目的是使变形体的高度降低或坡度减小。最好在经过力学计算得出变形体高度以后，再根据坡高及滑动面的具体条件进行分析，确定有效的减荷和堆渣方案。坡上部削坡挖方部分，堆填于坡下部填方压脚。填方部分要有良好的地下排水设施。

2、支挡、锚固、固结灌浆等

此类措施主要针对不稳定岩土体或滑坡体进行支挡、锚固，或者通过固结灌浆等来改善岩土体的性质以提高坡体的强度和稳定性。

⑴、支挡

支挡建筑物主要有挡土墙和抗滑桩。

挡土墙用于缺少必要的空地以伸展刷方斜坡或者滑动面平缓而滑动推力较小的情况。高档土墙必须限定在无其它适宜办法时才能采用。要把挡土墙基础设置在滑动面以下的稳固岩土层中，并预留沉降缝、收缩缝和排水孔。最好在旱季施工，分段挑槽开挖，由两侧向中央施工，以免扰动坡体。小型滑坡及临时工程，可用框架式混凝土挡墙。

近年来，抗滑桩得到了普遍采用，已成为主要的抗滑措施。它具有施工方便、工期不受限制、省工省料、对滑坡体（滑动体）扰动小等优点。抗滑桩通常采用截面为方形或圆形的钢筋（轨）混凝土桩或钢管钻孔桩。在平面上，可按梅花形或方格形布置，间距一般为3～5米，深入滑动面（带）以下稳固岩土体中。此外，还有大型方桩，宽度大于2米，深度达20米。

⑵、锚固

锚固主要用于岩质斜坡的抗滑治理。常用金属锚杆、钢缆或预应力金属锚杆，以增大软弱面（带）上的法向压力，相应增大其上的抗滑力，提高坡体的稳定性。

⑶、固结灌浆

对于裂隙岩体，可采用硅酸盐水泥或有机化合材料进行固结灌浆，以提高坡体和结构面的强度，增大抗滑力。灌浆孔需钻至滑动面以下3～5米，并且应避免将地下水封存于滑坡体内。

对于土质斜坡，可采用电化学加固法和冻结法，后者用于临时性斜坡。也可以采用焙烧法，在坡脚形成一个经焙烧加热而变得坚硬的似砖土体，起到挡墙的作用。

四、总结

通过科学的手段对库区滑坡体的监测，借助合适的监测仪器对库区滑坡体进行监测，及时发现险情及时排除，根据不同的工程实际情况作出不同的应急方案，采取合理的工程措施尽量避免滑坡的产生，即使产生滑坡，也使人员伤亡和财产损失降到最低。

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