從亞洲最大撫順西露天礦談滑坡的危害和預防

聞名全國享譽世界的亞洲最大露天煤礦——西露天,位於撫順煤田西部,礦坑長6.6公里,寬2.2公里,開採最深度521米,平均煤層厚度50米,最大煤層厚度達130米,資源豐富,埋藏條件好,開採百年以來,為國家的經濟發展做了巨大貢獻。但由國家測繪地理信息局披露,在西露天礦坑南部千台山南坡,出現了一條長約3公里的裂縫,地表沉降嚴重且有演化趨勢,造成周邊工廠廠房、民房嚴重破壞,影響區內共有企業15家,全部搬遷撤離4000多人。


從亞洲最大撫順西露天礦談滑坡的危害和預防


圖1 撫順西露天礦

從見證我國煤礦業發展和進步的西露天礦的滑坡報道里,我們看到了一次滑坡的巨大潛在破壞力,可能讓周圍居民家園不再,工業設施毀壞,生命財產安全受到嚴重威脅,甚至是毀滅性的災難。那到底什麼是滑坡?滑坡災害給人類的生活和生產活動還會帶來哪些其他可能的危害,我們應該如何預防呢?

一、滑坡的定義

滑坡是山體表層受各種因素擾動後在重力作用下沿著斜坡的運動過程,工程地質專家將滑坡的運動分為崩塌、滑坡、泥石流、滾石等。

引發滑坡的因素也多種多樣,大多因為降水的影響,除此還有地震、凍融、山體開挖、地下采礦、水庫蓄水、海嘯等,不僅是自然現象,也是人類活動的結果。因此滑坡常常發生在岩土結構鬆散、地質條件較差、具有一定坡度的邊坡上,且有上述自然或人為活動影響時或影響後一段時間。

二、滑坡的危害

山體滑坡如果發生在居民生活商業區,通常會摧毀樓房、房舍、學校、辦公大樓、電力設施、傷亡人畜等,發生在交通等基礎設施區域,會毀壞道路、橋樑、水利等,若發生在農業、工業和礦區等,可破壞農田、生產設施、礦區設備等,造成重大經濟損失。

當滑坡發生時伴隨暴雨、洪災、冰雪融化等大量水體時,常常發生泥石流災害。泥石流由於在洪水中夾雜一定數量的固體土泥沙石等固體混合物,通常體積含量最少為15%,最高可達80%左右,因此比洪水及山體滑坡的破壞力更強,且災害發生具有突發性、影響面積大、流動性更快等特點。相較單一的滑坡災害,泥石流可能會匯入河道,引起河道變遷,間接損壞其他建築物、交通設施及農田,淤積水庫,影響水利設施安全等,且由於是大量的水固混合物質,淤埋對災後搶救及恢復的難度更大。

水庫區的山體滑坡如果衝擊庫水,則會引起滑坡湧浪,影響壩體安全,嚴重者造成大壩破壞,對水利樞紐本身以及下游居民及設施產生嚴重的安全威脅。如1961年3月發生在湖南柘溪水庫的塘巖光大型滑坡,衝入水庫後形成21米的湧浪越過施工中的壩頂,造成40餘人傷亡;2003年發生在秭歸縣千將坪村的山體滑坡,進入青幹河引起20米高的湧浪,造成24人傷亡或失蹤,將22只船舶打翻,造成高達8000多萬元的經濟損失。

堰塞湖是指滑坡岩土體堵截山谷、河床等後貯水形成的湖泊。由於堰塞湖的構體是崩塌下來的散落岩土體或泥石流,結構及力學性質極其不穩定,隨著水位上漲以及水體的沖刷、溶解、崩塌等,一旦發生潰壩,將給下游帶來毀滅性的損害。2018年10月11日和11月3日發生的金沙江山體滑坡,形成堰塞湖壩體長約5600米,寬約200米,高約70米,水體大約有2億立方米,導致金沙江干流河道斷流,水位迅速上升,雖人工開挖洩洪槽,堰塞湖得已成功解除了潰壩危機、消除隱患,但洩洪後的江水依然給下游帶來了巨大的損失,轉移4萬餘人、7座橋樑被毀、8000多座房屋倒塌,大量農田遭到破壞,直接經濟損失達42.7155億元。

滑坡引發的各種災害可參見圖2-圖5所示。


從亞洲最大撫順西露天礦談滑坡的危害和預防


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圖2 山體滑坡沖毀道路,堵斷交通

從亞洲最大撫順西露天礦談滑坡的危害和預防


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圖3 泥石流災害

從亞洲最大撫順西露天礦談滑坡的危害和預防


圖4 金沙江堰塞湖滑坡體

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圖5 重慶巫山山體滑坡引發6米高湧浪打翻船舶

三、滑坡發生前的徵兆及預防

1、滑坡預兆

滑坡前兆首先表現在山體結構性預兆上,如滑坡體中前部出現放射狀裂縫、滑坡前緣出現土體隆起現象、後緣橫向裂縫急劇擴展、兩側縱向岩土體出現剪切裂紋並加速、山坡附近建築物變形、構築物傾斜,山體局部塌陷等。

在滑坡出現結構性預兆的同時,常常引起許多異常現象。包括山谷有異常的聲音,山坡附近泉水、井水等的水質突然渾濁、乾枯或復活,水位突變,動物有異常反應等,都將有可能發生滑坡。在夏秋集中降雨季節,持續性降雨、暴雨等災害天氣常常是誘發泥石流發生的主要外在因素。

2、滑坡工程加固防治措施

滑坡除險加固的方法很多,一般根據不同的滑坡岩土性質、失穩模式以及外在施工條件等,採取不同的加固方式,主要有主動落石防護網、噴(灌)漿法、抗滑樁加固、擋土牆、錨杆、預應力錨索類、鋼格梁等加固岩土體方法,另外還有削坡減載、地面地下排水,以上幾種方法結合的綜合治理等措施。

3、滑坡災害人為應對措施

當遭遇滑坡發生時,應採取如下應對措施:

(1)滑坡發生時,應向滑動方向垂直的兩側或高地跑,避免沿著滑動方向向上或向下跑。

(2)不要在滾石或大量堆積物的陡峭山坡下面、陡坡土層厚的低窪處停留。

(3)當滑坡整體滑動,無法向兩側奔跑時,抱住堅固的固定物,也不失為一種自救措施。

(4)當遭遇長時間降雨或暴雨時,應警惕泥石流的發生;若泥石流發生,不要沿泥石流溝跑,應向溝岸兩側山坡跑。

(5)應儘量從建築物裡跑出來,到開闊地帶,同時保護好頭部,不要短時間內返回滑坡地帶停留居住,避免二次災害發生。

(6)逃生時,拋棄一切影響奔跑速度的物品,同時要帶好通訊工具,便於對外聯絡、求救。

(7)及時將災害情況報告給政府或相關單位,有利於災害救援和減輕災害損失。

四、結語

由於滑坡地質體材料及其工程的複雜性,以及環境的多樣性,滑坡穩定性研究以及滑坡災害的預測一直是極具挑戰性的領域,也是亟待解決的科學和工程難題。近幾年隨著現代計算技術、滑坡信息監測技術的發展,現代力學在滑坡工程安全領域的應用越來越成熟,通過以數值模擬為基礎,結合監測信息和高效的大規模並行計算技術,已初步實現滑坡災害的預測和預警,相信在不久的將來,將徹底解決精確預測滑坡災害的難題。


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