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公路高边坡崩塌地质灾害防控
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公路高边坡崩塌地质灾害防控

作者：苏天明，祝介旺，孙强
出版社：科学出版社出版时间：2023-05-01
开本： 其他 页数： 260
本类榜单：工业技术销量榜
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公路高边坡崩塌地质灾害防控 版权信息

公路高边坡崩塌地质灾害防控 本书特色

本书以我国西部山区公路工程建设为依托， 详细分析了崩塌的演化阶 段， 通过现场调查和室内实验， 揭示了崩塌形成与演化的地质学成因。

公路高边坡崩塌地质灾害防控 内容简介

针对山区公路高边坡崩塌地质灾害，通过大量实体边坡调查分析、理论研究、实验测试、数值模拟、监测预警系统开发和防治技术研究，取得了以下成果：①系统梳理了国内外崩塌灾害研究现状，并从岩体变形破坏的力学本质角度将崩塌分为倾倒型、拉张型和剪切型破坏3个大类；②将崩塌形成过程划分为危岩形成、变形发展和突变成灾三个阶段，深化了对崩塌的认识；③研究了崩塌形成的差异风化机理；④划分了黄土边坡崩塌类型；⑤给出了各种类型崩塌稳定性计算公式；⑥提出了公路边坡崩塌灾害危险性分级方法；⑦开发了崩塌监测预警信息管理平台；⑧开发了崩塌视频监测系统；

公路高边坡崩塌地质灾害防控 目录

目录
序
前言
第1章崩塌研究现状1
1.1我国地质灾害概况1
1.2崩塌地质灾害3
1.3本书写作目的与特点11
1.4本书技术思路13
第2章崩塌与风化作用15
2.1崩塌形成的影响因素15
2.2边坡的风化作用21
2.3水对风化作用的影响30
2.4成分与胶结的影响43
2.5温度的影响58
2.6本章小结59
第3章崩塌的演化阶段与类型61
3.1崩塌演化阶段61
3.2崩塌的类型65
3.3本章小结74
第4章危岩体稳定性计算与评价78
4.1危岩体稳定性分析步骤78
4.2定性分析方法79
4.3定量计算方法83
4.4公路崩塌灾害危险性分级方法105
第5章崩塌灾害监测预警126
5.1概述126
5.2公路崩塌灾害监测预警设备与方法133
5.3路网地质灾害监测预警管理云平台143
5.4公路崩塌灾害监测与预警系统160
5.5监测预警系统在依托工程上的应用178
5.6本章小结190
第6章崩塌灾害防治技术191
6.1概述191
6.2崩塌灾害主动防治技术194
6.3崩塌灾害被动防护技术216
6.4桥隧群区崩塌灾害防治工程体系研究224
6.5崩塌灾害防治技术在工程中的应用240
6.6本章小结246
参考文献247
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公路高边坡崩塌地质灾害防控 节选

第1章崩塌研究现状 1.1我国地质灾害概况 人类生存的地球表面，山地面积约占陆地总面积的1/4。与山地地貌紧密相关的山地地质灾害影响程度仅次于地震，但其出现的频度和广度都远远大于地震事件，是人类社会面临的所有自然灾害中遭遇*广泛、受害*严重的灾害。 地质灾害通常指在自然或人为因素作用下形成的、对人类生命财产造成损失或对环境造成破坏的地质作用或地质现象。由降雨、融雪、地震等因素诱发的称为自然地质灾害；由工程开挖、堆载、爆破、弃土等因素引发的称为人为地质灾害。广义而言，凡直接或间接的、已发生或潜在的恶化环境、降低环境质量、危害人类安全及整个生物圈生态发展的地质事件，都属于地质灾害。地质灾害的种类有很多，如地震、火山、地裂缝、地下热害、煤田自燃、瓦斯爆炸、岩爆、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、渗透变形、突水突泥、砂土液化、特殊岩土地质灾害、冰川运动、土地冷浸、盐渍化、沼泽化、沙漠化、水土流失、河湖变迁、海洋地质灾害、地下水污染和地方病等30多种类型。狭义地质灾害的种类有6种，根据2003年11月19日国务院第29次常务会议通过的《地质灾害防治条例》，地质灾害主要指危害人民生命财产安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降这6种与地质作用有关的灾害。其中自然因素引发的占大多数，自然因素主要为降雨、冰雪冻融，人为因素主要为采矿和切坡开挖等。 我国现有地质灾害种类多、分布广、活动频繁，且数量极为庞大。2015年底统计数据显示全国地质灾害隐患点有28.9万处，其中崩塌有6.7万处，滑坡有14.8万处，泥石流有3.2万处，其他地质灾害合计4.1万处，共威胁1891万人生命安全和4431亿元财产安全，每年因地质灾害造成的直接经济损失占自然灾害总损失的20%以上中华人民共和国国土资源部，2015，全国地质灾害通报（2015年）。。另据区域性调查结果显示（李志平等，2005；徐志文和黄润秋，1999），仅长江上游100km2的范围内就分布潜在灾害型崩塌、滑坡10万余处，泥石流沟10万条以上；四川省1998年1～9月洪水期间，全省发生较大型地质灾害109处，其中滑坡有48处、泥石流有36处、崩塌有25处，死亡人数达到283人，受伤人数达到1868人，经济损失数亿元（刘传正等，2004a）（不同口径统计数据的出入可能与统计标准有关，但足以明确反映我国地质灾害数量之多和危害之大）。 近年来全国地质灾害发生数量、死亡失踪人数及直接经济损失（2007～2017年）统计见图1-1～图1-3《全国地质灾害通报》（2007～2017年）。。可以看出，全国每年发生地质灾害总数均在万次左右，伤亡人数从数十人到数百人，2010年甚至超过2000人（含舟曲泥石流）；每年直接经济损失达数十亿元，其中2013年超过100亿元。 2013年之后，全国地质灾害数量总体略呈下降趋势。灾害数量总体居高不下的原因是我国幅员辽阔，地质条件复杂，防控困难；而渐呈下降趋势的原因应是近年国家对自然灾害防控更加重视，在群测群防、监测预警及防治等方面的投入逐年增加。尽管如此，随着极端气候现象不断出现，地壳运动活跃性增强，预计今后多年地质灾害发生数量居高不下的态势仍将保持。 在公路交通方面，我国已形成庞大路网，截至2020年路网通车总里程已超过520万km，其中高速公路超过16万km，遍布全国的各个角落。因路网建设在地质、地理和气象条件复杂的自然环境中，不同的岩性、地质结构与构造、地形地貌以及气候气象条件等都会对道路基础设施的安全造成极大影响。在各种自然或人为因素作用下，庞大路网必然会面临大量的滑坡、崩塌、泥石流等路域地质灾害。据不完全统计，2010～2018年，每年公路边坡、路基等因灾塌方量都达数亿立方米，灾损造成道路中断平均5万～6万处（*高年份2012年超过10万处），经济损失数百亿元（*高年份2016年约为650亿元）。从多年灾损总体态势来看，路网灾损数量及经济损失基数较大，总体呈波动增高趋势，地质灾害防控形势严峻。 1.2崩塌地质灾害 1.2.1崩塌地质灾害的危害 崩塌是地质灾害的一个重要类型。据自然资源部发布的《全国地质灾害通报》（2007～2017年）等资料，我国地质灾害类型典型构成如图1-4所示。滑坡和崩塌总数占地质灾害的89.5%，崩塌灾害在地质灾害中占有的比重仅次于滑坡，约占地质灾害总数的1/3～1/4，我国每年发生的有记录的崩塌灾害总数达数千起。 崩塌灾害的规模差距非常大，较为常见的崩塌体积从数立方米到数万立方米，历史上规模巨大的崩塌不乏其例。1970年5月31日，南美秘鲁*大的渔港钦博特市发生7.7级地震，引发瓦斯卡兰山峰山体及冰冠崩塌，约5000万m3的冰块、岩块、泥土和冰雪形成冰雪泥石流以300～400km/h的速度，冲向15km外的城市，4分钟内将容加依城2.3万人冲埋，创迄今世界历史上冰雪泥石流冲埋死亡之*。2017年8月28日，贵州毕节市纳雍县张家湾镇发生山体崩塌，崩塌岩体约60万m3，垂直落差约200m，塌方体覆盖6000m2。灾害发生时，垮塌山体像石浪一样倾泻而下，引起的震动强度相当于1.8级地震。事故造成26人死亡，9人失踪，52栋房屋被掩埋，直接经济损失近亿元。2009年6月5日，重庆武隆鸡尾山在发生多次小规模崩塌后（许强等，2009;殷跃平，2010；刘传正，2010；冯振等，2012）突然垮塌，总体积约500万m3的危岩体临空剪出，经过坠落、冲撞沟谷形成碎屑后沿沟谷向下游高速运动后形成2000多m2，体积约700万m3的堆积区，灾害造成70多人遇难。湖北远安县盐池河磷矿崩塌是又一起规模较大且典型的崩塌地质灾害。1980年6月3日湖北省远安县盐池河磷矿突然发生的岩体崩塌，体积约130×104m3，向下运动到相对高差400m的盐池河谷，崩塌堆积体南北长560m，东西宽400m，*大堆积厚度约40m。崩塌发生瞬间在盐池河上筑起一座高达38m的堤坝，并形成一座湖泊，崩塌产生的气浪把磷矿的五层大楼掀倒并掩埋。事故死亡307人，掩埋了大量设备和财产，损失惨重。规模相对较小的崩塌则不计其数，我国每年都发生数千起。如2015年3月19日发生在广西桂林叠彩山景区的崩塌，体积为数百立方米，导致7名游客死亡，25人不同程度受伤。2016年3月8日，四川省乐山市马边县省道103线，山体崩塌约160m3，导致7人遇难。 表1-1中列举了一些公开报道过的崩塌地质灾害典型案例。从案例中可以看出，崩塌灾害的发生有的是自然原因，有的是人为原因；有造成数百数千人死伤的，也有截断河流，摧毁房屋、道路、桥梁隧道，砸毁车辆的，生命财产损失巨大。 1.2.2崩塌地质灾害的概念 崩塌灾害的分布随机广泛，规模差别巨大，规律性差，共性特征不明显，成灾环境、形成机理、孕育过程和影响因素等方面复杂多样。很多学者对崩塌灾害进行了研究，但由于常见的崩塌往往具有规模较小、规律性差、发生突然等特点，以及学术界重视程度不足，甚至尚未形成明确的定义，崩塌、落石、危岩体、滚石、岩崩、垮塌等概念经常混用。在地质学、地貌学、工程地质学等方面的教材及众多有关的专业文献中，除了对滑坡地质灾害有着较为一致的共识外，对崩塌这一地质现象的理解并不完全相同。 《普通地质学》（夏邦栋，1983）中，将块体运动分为崩落、蠕动、滑坡和泥石流四类，并将崩落定义为陡峻斜坡上的岩石或土体大块或整体地向坡下垮落，是突发性的，其速度十分快。崩落常发生在新近上升的山体边缘、坚硬岩石组成的悬崖峡谷地带、河、湖、海岸的陡岸等。大规模的崩落能摧毁铁路、公路、隧道、桥梁，破坏工厂、矿山、城镇、村庄和农田，直至危害人民的生命安全，造成巨大灾害。在工程建筑上视为“山区病害”之一。 由北京大学、南京大学、上海师范大学等高校编写的《地貌学》（北京大学等，1979）中崩塌的定义为在陡峻的斜坡上，巨大的掩体、土体、块石或碎屑层，在重力的作用下，突然发生急剧的崩落、翻转和滚落，在坡脚形成倒石堆或岩屑堆，这种现象称为崩塌。 张卓元和王士天（1964）在《工程动力地质学》中认为陡峻或极陡斜坡上，某些大块或巨块岩体，突然崩塌或滑落，顺山坡猛烈地翻滚跳跃，相互撞击破碎，*后堆于坡脚，这一过程称为崩塌，个别巨石崩落则称坠石。 郑象铣（1991）在《实用铁路工程地质学》中写道：巨大岩块或岩体因长期经受风化剥蚀或振动作用使本身脱离母体，在自重支配下，瞬息间突然而猛烈地由高陡处翻滚到较低的地方，撞击成破碎的散块，其运动往往是跳跃式前进，这种现象成为崩塌。山区斜坡岩层，由于风化作用或节理裂隙发达，经常发生小型岩块的坠落，其现象与崩塌相似，唯规模较小，一般称为落石或坠石。 胡厚田在《崩塌与落石》（1989）中认为陡坡上的巨大岩体或土体，在重力和其他外力作用下，突然发生向下崩落的现象叫作崩塌。崩塌的过程中岩体（或土体）顺坡猛烈地翻滚、跳跃、相互撞击，*后堆于坡脚。所谓落石是指陡峻斜坡上的个别岩石块体在重力和其他外力作用下，突然向下滚落的现象。有人认为落石就是小型崩塌，但从其形成条件和产生原因来看，和崩塌不完全一致。它的形成条件更简单、更容易，还包括个别的岩块的滚落。 苏联著名工程地质学家洛姆塔泽（1985）在其著作《工程动力地质学》中写道：单个岩块或岩体从堑坡、矿坑边坡，或从以坚硬或半坚硬岩体组成的高陡斜坡突然脱开并落下，亦即倒塌破坏谓之崩落。夹杂于软黏土或松散砂土中的个别块石、漂砾或胶结、压密的岩石有时也脱落下来。无论是个别的块石和岩块，或者是更大的坚硬的和较坚硬的岩体，从位于坡肩以上的高陡露头，或是从陡峻直立的斜坡上部陷落，并伴随有翻滚、跳跃和击碎称之为崩塌。岩体在崩落时从其脱离母体的位置到其坠落点，所经过的路径大部分是在空中，而在崩塌时则是沿山坡翻滚。 徐嘉谟认为（2006年1月12日谈话记录）滑坡和崩塌是地质体在工程状态或在自然状态下两种不同的失稳方式或运动行为，前者是指沿某一固定底面滑动而不滚动的现象；后者是指脱离地质母体后直接坠入空间或沿坡面滚动的现象。就运动方式而言，有时前者可以向后者转化（这往往取决于地形条件）。

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