湖南省核工业地质局三0一大队湖南长沙?410014
【摘要】:
在历史上曾经发生过多次的地质灾害,由于红层地区在我国分布较为广泛,因此,对于红层地区缓倾角滑坡成因机理的研究就显得非常重要,本文以湖南的红层地区为例,首先叙述了红层地区缓倾角滑坡的形成背景,对红层地区的形成原因进行了一个大体的概括以便对其缓倾角滑坡机理有一个更加深入的分析,然后,分别从地形、岩层构成、降雨和渗透性能以及大气这四个方面对红层地区缓倾角滑坡的成因展开分析。
【关键词】:红层地区;缓倾角滑坡;机理;分析
红层地区的形成需要一定的条件,例如历史的地貌条件和历史的气候条件,而湖南地区经历过多次的地貌变化,并且夏季气候炎热,因此,湖南地区红层缓倾角滑坡机理的研究具有重要的意义和代表性。另外,近几年,红层地区缓倾角滑坡的事例比较多,并且经过调查研究发现这些滑坡都呈现出滑层较薄的情况,基于此,需要从不同的方面对红层地区缓倾角的滑坡成因机理进行研究,希望能对该研究领域产生一定的价值。
1.红层地区缓倾角滑坡的形成背景
在历史上,湖南地区经历了多次的地质变动,比如燕山运动的早期和中期,由于受到南北方向的扭动,该地区产生了大量的断裂带,后来又受到水平方向的松弛影响,这些断裂带产生了一定的张力,在张力的作用下,土壤岩层就会发生滑动,与此同时,原来沉积下来的土壤会与这些断裂带一同发展成为盆地,在断裂带一侧,土壤会发生较迅速的下沉,久而久之,就形成了一系列“V”字形的盆地。之后,又经历了多次的变化和自然地侵袭,这些盆地的沙土由于受到氧化作用或者其他化学变化就会产生红色。
通过对红层地区缓倾角滑坡形成背景的叙述,就能加深对于成因机理的研究,接下来就分别从不同的方面展开分析。
2.红层地区缓倾角滑坡成因机理
2.1地形对红层地区缓倾角滑坡产生的影响
湖南地区呈马蹄状分布,东面、西面、南面群山环绕,而北面的地势则较为平缓,这就使湖南的盆地在形成过程中岩土发生了不同的堆积,比如,在盆地形成的中后期,由于地形的变化导致该地区南侧高于北侧,由于受到重力的作用,岩土就会倾向北侧沉积,这样的沉积效果一定会对红层地区的缓倾角滑坡产生一定的影响。
2.2岩层构成对红层地区缓倾角滑坡产生的影响
在不同的时期,红层的沉积不同,所以不同土层的岩石构成都会有所差异,比如在某一层中岩土粘结得比较密实,而且多由砂砾组成,这就会导致该层岩土比较坚硬,也正是此原因造成了该层岩土容易碎裂,进而产生滑坡。
2.3降雨对红层地区缓倾角滑坡的影响
每到夏季,湖南地区就会有很多降雨天气,为了研究降雨对红层地区缓倾角滑坡的影响,采取了以下的实验方案并加以实施:
2.3.1实验方法
首先要在红层地区挖取一块土壤,分别测得其含水率、颗粒级别和配比、渗透系数等,并且将其按层进行分类装在试剂瓶内;然后按照实验的要求配制土壤,为了消除土壤颗粒级别和配比对实验产生的影响,需要将实际的土壤级配进行平移,并将其作为实验的标准配制土壤,在不同的深度要安装传感器以反映不同深度的入渗情况;最后要模拟实际的降雨效果采取人工降雨的方式进行实验。
2.3.2数据分析
经过10天的测试,将实验结果记录下来,并以横轴做为时间、纵轴作为渗透速率将实验结果绘制成如图1所示的图形,从图中可以看出,刚开始的一段时间,入渗速率明显下降,随着时间的增加,入渗速率下降的幅度有所减小,最终趋于平缓,说明红层地区的土壤渗透能力受到一定的限制,不可能无限渗透。
图1入渗速率随时间的变化情况
除此之外,不同土壤的渗透性能也会有所差别,经分析可以知道,土壤的渗透速率越大,相同时间内以及最终的渗透深度也会随之增大,因此,土壤的渗透性能对于红层的渗透深度会产生一定的影响。下面通过相关公式进行分析:
其中,F为浸润能力最强处土壤的吸力;为土壤达到饱和时与初始条件下含水率的差值;为倾斜角;H为降雨入渗的深度;k为土壤的渗透系数。
对选取的实验土壤进行相关参数的测定,并将其带入以上式子计算,计算结果与实际比较符合,由此可以利用以上公式分析降雨与渗透性能对红层地区缓倾角滑坡产生的影响,进而分析其机理。
经过分析可知,要经过很长时间的降雨才能使红层地区的土壤达到一定的渗透深度,我们知道,经过雨水的浸润,土层就会变得容易滑动,这就很好地解释了红层地区倾角滑坡一般深度较浅的事实。
2.4大气对红层地区缓倾角的影响
大气对于红层地区土壤的影响主要表现在干湿度上,随着深度的增加,大气对于红层干湿度的影响逐渐变弱,当达到一定的深度时,大气几乎对其不产生影响,此深度以下就会保持原来的状态,而上层受到大气影响的土壤就会产生很多裂缝和孔隙,从而加强了土壤的渗透性能,因此,在分析红层土壤的渗透性能时不仅要考虑土壤本身的性质,还要考虑大气对土壤干湿度产生的影响。
3.研究的不足之处
由于目前对于红层地区缓倾角滑坡机理的研究还不是很完善,不存在比较权威的定论,而本研究又是借助于以往的研究成果加以分析而得到的相关结论,理论依据并不是十分全面,还存在很多漏洞,对于大气影响的研究还处于定性分析的阶段,为此,在今后的研究中需要在此基础上进行更加全面的分析与推理,以求该研究结果趋于完善。
【结束语】:
综上所述,红层地区的缓倾角滑坡不仅与地形岩层结构有关,而且还与降雨渗透性能以及大气有关,经过理论研究和事实证明,土壤的渗透性能越低,渗透的深度也就越小,而大气对于土壤干湿度的影响直接与渗透性能相关,这些对于红层地区缓倾角滑坡机理的研究都具有一定的借鉴意义。
【参考文献】:
[1]张群,许强,易靖松,等.南江红层地区缓倾角浅层土质滑坡降雨入渗深度与成因机理研究[J].岩土工程学报,2016,38(8):1447-1455.
[2]李蕊,于孝民,王振涛.川东红层缓倾角地层中降雨引起滑带土饱和对滑坡的稳定性影响[J].土工基础,2012,26(4):94-97.
[3]李江,许强,王森,等.川东红层地区降雨入渗模式与岩质滑坡成因机制研究[J].岩石力学与工程学报,2016(A02):4053-4062.