重力侵蚀的基本类型

    滑坡是岩石或土或两者的混合物沿着某个面的向下运动,当滑动面是曲面时,称之为弧形滑动;是平面时,称之为平滑型滑动。在滑动过程中,滑动物质常呈现有粘聚力或半具粘聚力的整体,在内部很少有变形产生。应该指出的是,在某些情况下,如果滑坡物质性质发生变化,则在其运动过程中还可能包含其它的运动方式。

    本节提供不同类型的滑坡的描述和图片说明,认识特定区域特定类型的滑坡灾害,对我们采取合理的减缓措施很重要,这样我们就可以减少损失。滑坡的类型将决定滑坡潜在运动速度、规模、滑移距离、可能造成的影响,以及需要采取的减灾措施。

   按照运动特征和物质组成可将滑坡分为不同的类型。(详见参考的第9和第39条)。总之,滑坡的物质组成不是岩石或者土就是两者的混合物,如果主要由沙子那么大小的细颗粒和碎屑组成的就叫土体,如果是由较粗的颗粒碎屑组成的叫碎屑。运动类型描述了滑坡大规模滑动的内部机制:崩塌、倒塌、滑移、扩离、流滑等。因此,滑坡的描述主要使用两种用语,分别为物质组成和运动类型(如崩塌、碎屑流等等)。滑坡还可能是包含一种以上运动(如岩石碎屑流)的复合型运动。

    本手册中,我们把“运动的类型”和“滑坡的类型”作为同义词。每种类型的运动可以根据其特定性能和特点进一步细分为其它亚类型。不太常见的类型文中没有讨论,但在参考文献中可以查阅。本手册中直接引用和借鉴的内容尽量避免提及所涉及内容的机构,但是所有参考内容都应得到承认,并在所附的参考文献中列出。　

1. 崩塌

     崩塌是土或岩石或两者都有,沿着没有或者几乎没有剪切位移的面发生的下落、坠落、跳跃或滚动运动。

2. 崩落

     崩塌是突然发生的,岩石或土从陡峭的斜坡或悬崖崩落。下落的块体在下落过程中通常会在坡度较平缓处撞击边坡发生反弹。下落的块体会因为撞击而破碎,或者在更陡处发生滚动,直到落到平坦的地面。

     发生的相对规模和大小崩落主要发生在世界各地的陡崖或垂直斜坡地带,以及沿海地区、河流和溪涧两岸的岩壁。崩塌的规模相差很大,从几立方米到数千立方米不等。

    滑移速度是速度非常快的自由落体运动,岩石、土体、巨石的滚落速度取决于斜坡的陡峭度。

     形成机理 自然环境对边坡的影响,如小溪和河流的侵蚀,风化作用(如融冻循环作用),人类工程活动和开挖,如道路的建设和维护以及地震或其它激烈的振动等。

     滑坡的影响(直接/间接)  崩塌物会威胁生命。大型的崩落严重威胁人们的财产,巨石可以滚到很远的地方使人们的生命和财产遭受损失。崩落还会损坏公路和铁路,并对路上的车辆造成威胁或者阻断公路和铁路。

     减缓措施 各种覆盖陡坡的防护网,挡石墙都可以防止崩塌物的滚动和弹跳,用爆破的方法清除危坡体,清除公路和铁路上的落石等。运用锚杆或其它类型的锚来稳固峭壁,都可以减轻崩塌的危害。建议在危险的地方放置警告牌。在可停车或泊车的危险悬崖下也应设立警告标示。

     预警世界各地的崩塌危险区的填图工作只完成了一小部分。罗科尔区周边的落石反弹的计算和估计方法已经在一些论文中出版。预示崩塌的指标包括边坡悬石、断裂、岩石节理裂隙和陡峭的边坡,另外还要注意冻融循环作用。此外,削减陡坡的临空面也可降低崩塌的威胁。　

　

3. 倾倒

倾倒是土或岩石绕斜坡的底面或底面上某一点向前转动。有时是由于块体本身重力的原因导致的大规模的倾倒,有时倒塌是因为裂隙中冰水的冻融作用导致的。倒塌的物质可以是岩石、碎屑(粗砾物质)或土(细粒物质),也可能是几种物质的混合物。

      发生 就世界范围内而言,倾倒破坏在柱状节理的火山地形,以及河流和河道两岸的陡峭山坡中普遍存在。

       滑移速度 滑移速度有时很快有时很慢,有时它的滑移速度还与滑移距离有关。

      形成机理 有时是由重力引起,有时是由冻融作用导致的裂缝引起的,振动,削坡,风化,边坡开挖或流水的侵蚀等也会引起倾倒破坏。

      影响(直接/间接) 倾倒破坏的影响和破坏是很严重的,尤其是突然发生的快速的倒塌。

     减缓措施 倾倒易发区的治理和缓减措施有很多,如在斜坡上用锚杆、机械或者其它的方法进行加固。防渗也可以加强岩石的稳定性,排水也是一种重要的手段。

     预警 大面积的倾倒易发区的区划还没有做,只在一些特定区域做过易发区区划。在倾倒的易发区进行监测是非常有意义的,如用倾斜仪进行监测。倾斜仪是用来记录斜坡上裂缝垂直方向上的长度变化的仪器,预警系统是建立在倾斜仪测量的基础上进行预警的。图5和图6是倾倒的示意图和照片。

4. 滑动

   滑动是指土体和岩体沿着发生剪切破坏的破裂面顺坡向下滑动的现象。滑坡的破裂面不是在短时间内形成的,它是在许多因素的影响下最终形成一个贯通的滑面。

    弧形滑动 弧形滑动是指滑坡的滑面是弯曲的(勺形),滑体沿着一个固定的轴和滑面向下滑动的现象。这种滑坡是在特定的情况下沿破裂面发生的,滑体内部基本上没有变形。滑坡顶部的破裂面基本上是垂直的,滑体有时会出现向滑坡后壁的反倾现象。如果滑坡是旋转式,而且有几个平行的滑动曲面,则被称为滑塌。

      发生弧形滑动经常发生在均质的岩土体中,弧形滑动也是填土边坡中最常见的一种滑动。

    相对规模和大小滑坡的坡角大多在20到40度之间,滑动面的深度与长宽比大约在0.3到0.1之间。

      滑移速度(滑流比)从非常缓慢(每5年的位移小于0.3米或1英尺) ,到中等速度( 每月的位移1.5米或5英尺)到快速。

       形成机理长时间的强降雨或快速的融雪都可能导致斜坡达到饱和;洪水导致的河流水位的上升,地下水水位的上升,修建大坝也可能导致湖泊或河流的水位上升造成斜坡失稳。地震也可能导致滑坡的发生的一个原因。

      滑坡的影响(直接/间接)这种滑坡对道路、铁路国家的经济命脉以及建筑物的威胁很大,但如果滑移速度很慢的话不会对人的生命造成威胁。建筑物坐落在不断滑动的滑坡体上也会对其造成危害,这种滑坡很可能对大坝的安全造成威胁导致洪涝灾害。

      减缓措施用监测仪器监测滑坡的移动,尽快修复破坏的排水管道或者重新设计,以防止大的滑坡灾害的发生。在允许的条件下进行适当的削坡和其它边坡工程也可以降低灾害的发生,在坡脚建造挡土墙也可以有效的减少滑坡的发生。但挡土墙的结构设计必须满足要求。

    预警对历史上发生的滑坡进行研究,滑坡后壁的裂缝是滑坡预警很重要的指标。图7和图8是弧形滑动的示意图及照片。

5. 平滑型滑动 　　

这种大型的滑坡是滑体沿着一个相对平整的面向下或向外滑动。这种类型的滑坡如果裂缝足够大,滑体滑移的距离会很大。与弧形滑动相比更难达到稳定。滑体的物质包括疏松的土或岩石或两者混合物。平滑型滑动的滑面包括断层面、结构面、土岩接触面等。北部滑坡的滑面还可能是冻土层。

     发生这是世界上最常见的一种滑坡,在世界上各种类型的环境中都有可能发生。

    相对规模和大小比一般的弧形滑动要浅。滑面的深长比小于0.1,规模从小到很大甚至大到几公里范围不等。

      滑移速度   刚开始的滑移速度很缓慢(每月 5英尺或1.5米),随后速度会增加(每天5英尺或1.5米)。随着速度的增加坡体可能发生解体从而演变成碎屑流。

      形成机理   强降雨、融雪、洪水、灌溉、排水管道的泄漏等导致的地下水位的上升、人类工程活动如开挖造成的扰动等,地震也可能造成这种类型滑坡的发生。

     滑坡的影响(直接/间接)平滑型滑动的速度开始也许是缓慢的,对人类生命和财产安全造成威胁,某些情况下滑移速度的会增加而威胁到人们的生命。还可能造成河流堵塞,引发洪涝灾害。

     减缓措施 排水设施是必要的,以防止滑坡的复活。减缓措施主要包括挡土墙、排水、平整坡面等。更先进的补救措施包括岩石的锚固、锚索、抗滑桩等。所有的治理措施都应该由专业人员来实施。平滑型滑动在陡坡上是很难保持稳定的。

     预警 过去曾发生滑坡的地方再次发生滑坡的可能性很大,这些地区包括地震的频发区。日益扩大的裂缝和坡脚的隆起也是判断滑坡运动的指标。图9和图10是平滑型滑动的示意图和照片。

　

6. 扩离

   扩离运动是指粘性土体或岩体,发生破碎或沉陷入下伏的软弱层中发生的扩张和扩展。下伏软弱物质的液化或流动(以及挤出)可能导致伸展运动。滑动类型包括块状扩离,液化扩离和侧向扩离。

     侧向扩离  侧向扩离一般发生在坡度较缓的斜坡或基本水平的坡上,尤其在上部为坚硬的岩体或土体,下部为软弱层的地层结构中很容易发生。这种破坏现象常伴随着上部物质在下部物质中的沉陷。在岩石扩离运动中,坚硬的地表在软弱的下伏层上不断扩展和破裂,稳定的地表面慢慢被拉开,这种运动并不一定形成明显的破裂面,在一定条件下,下伏软弱层会被向上挤压到上部岩体的裂缝中,将上部滑体进一步分割成块体。在土体扩离运动中,上部的稳定土层沿着下部由于液化或塑性变形产生的软弱单元发生伸展。如果软弱层厚度较大,则上伏碎裂块体会沉陷其中,发生平移,旋转,解体,液化,甚至流动。

        发生全世界已知的土地液化地区以及地震频发区。

       相对规模和大小滑坡的影响地区开始面积可能会很小,有一些裂缝,随后可能迅速蔓延,影响到几百米宽的地区。

      滑移速度速度一般很缓慢,受到某些机制的触发会很快,如地震。随着时间的推移,面积可能从每天几毫米蔓延到数万平方米。

       形成机理  造成软弱层失稳的诱因包括:地震导致软弱层液化；人为或自然对不稳定斜坡的加载；由于降水,融雪,或地下水位的变化导致地基土的饱和；河岸两边的斜坡受到水的侵蚀和扰动发生液化；不稳定材料的塑性变形(盐渍土)；滑坡的影响(直接/间接)；对人们的生命财产建筑物公路铁路等都可能造成危害；蔓延的速度快慢取决于各种土层水的饱和度。

     减缓措施一些地方已经做过潜在液化的分区图,但并不普及。避免在地震的频发区或土体容易液化的地区建造建筑物。降低地下水位都可以减少土体的液化。

     预警已发生过该类滑动的地区也是潜在高发区域。地震和土体液化的频发区一般也是该种灾害的频发区。土体的液化导致的侧向扩离滑动是加拿大东部地整个圣劳伦斯低地的主要地质灾害。图11和图12是侧向扩离式滑坡的示意图和照片。

7. 流动

流动是一种在空间上连续的运动方式。其剪切面不是固定的,而是在运动过程中不断发生变化,并且不会长久保持不变。流动过程中变形体的速度分量与粘性流体的情况类似。在很多情况下,根据变形体的含水情况、流动性特征和运动的进展情况,常会发生由滑动向流动的转变。

     碎屑流  碎屑流是一种由松散的土和岩石以及有机物和水的混合物沿着坡体向下滑动的一种运动形式。由于是大量土石混合材料的流动所以被非正式的叫做“碎屑流”。有时候弧形滑动和平滑型滑动的滑体内部的水的含量过高的话也会演变成碎屑流。干流有时可以发生在粘性砂中(砂流)。碎屑流的速度很快而且可能没有任何预兆,所以其对人们的生命财产威胁很大。

     发生 碎屑流在世界各地普遍存在。由于森林野火或伐木导致植被裸露的陡峭的沟壑和峡谷发生碎屑流的可能性更大。在火山土壤薄弱的地区也可能发生碎屑流。

       相对规模和大小 这些类型的流滑是水、泥沙和岩石碎屑的混合物,而且通常仅限于陡峭的沟壑,这样才有促使其向下运动的动力。这种运动常发生在陡峭而且狭长的地区,能绵延几公里,但厚度不大。碎屑流一般在斜坡的坡脚的扇形区域内停止滑动 ,叫做碎屑流的扇形堆积区,扇形堆积区有时也不稳定。

      滑移速度 滑移速度一般和坡度以及路径的曲折性有关,可以达到(每小时35英里)。

     形成机理 碎屑流主要是由于强降雨、融雪导致地表水流量的增加,降低了陡坡上土和岩石的强度而导致灾害的发生。碎屑流和其它类型的滑坡相同处是都发生在饱和的淤泥和沙子所占的比例较大的陡坡处。

      滑坡的影响(直接/间接)碎屑流的发生迅速而且滑动速度很快,并有可能夹带巨大的石头和碎片,对人们的生命威胁很大。它可以摧毁沿线房屋,也可以迅速填满建筑物。由于碎屑流能带来大量的泥沙和碎石,会影响当地水的质量。

      减缓措施 碎屑流通常是很难治理的。所以居民的住房不应该建设在历史上发生过碎屑流的侧壁陡峭冲沟中,以及其它容易发生森林火灾,植被裸露或其它具备碎屑流发生的区域。在碎屑流的频发区建立预警系统,通过对碎屑流的监测来确定碎屑流的预警阙值。疏散、避让和搬迁是防止碎屑流对人们的生命和财产造成威胁的最好手段。预警

一些地区已经做过碎屑流易发区的区划。碎屑流经常发生在陡峭的山坡或季节性或间歇性暴雨发生区,特别是植被新近被破坏的地区。图13和图14 是碎屑流的示意图和照片。

7. 火山泥流(火山泥石流)

单词“火山泥流”来自印度尼西亚语,火山泥流也称为火山泥石流。主要是因为泥石流的发源区在火山附近且泥石流的物源来自火山爆发的堆积物。

      发生  几乎在所有的火山地区都有发生。

      相对规模和大小   火山泥流的规模和影响区域可达数百平方公里或数百平方英里的地区。如果物源区很小的话火山泥流的规模也会相应的变小。

       滑移速度   如果火山泥流的物源区有水源的话,如有常年积雪或融化的冰川,滑移速度可达(超过每小时35英里或每小时50公里)。如果物源区水源很少的话滑移速度会慢些。

       形成机理  水是主要的触发因素,水主要来自于火山口的湖泊,火山蒸汽或火山上的冰雪融水。一些大型并且致命的火山泥流是由于火山爆发导致周围的冰雪消融、液化,火山碎屑流沿陡坡高速下滑。

      滑坡的影响(直接/间接)  火山泥流的影响是巨大的和毁灭性的,尤其是火山爆发以及随之而来的冰雪的迅速消融导致的泥流可以埋葬位于火山斜坡下的人类居住区。一些大型的泥流也可能会堵塞河流,形成堰塞湖,淹没上游地区,而滑坡坝一旦溃决将给下游的居民带来灾难性的后果。这种类型的滑坡造成结果是灾难性的。

      减缓措施 众所周知,现在还没有很好的治理火山泥流的办法。防止火山泥流损害的方法主要是避免在火山的山坡上或滑流路径上建造建筑物。建立预警系统和好的疏散措施是很重要的。

     预警 根据已发生的火山泥流和对潜在火山泥流的运移路径估计的基础上编制火山泥流的易发区划图。但对一些很危险的区域,这种图件还不一定能得到。图15和图16是火山泥流的示意图和照片。

　

8. 山崩碎屑流

山崩碎屑流一般规模很大速度很快,在开放型边坡上发生的的山体崩塌破坏。在某些情况下,雪和冰将有助于其运动,如果有足够的水存在,可能演变成碎屑流或一个火山泥流。

     发生 主要发生在世界各地陡峭的地形环境中。火山附近如果排水不畅的话也可能发生。

      相对规模和大小   一些大型的山崩碎屑流移动的块体尺寸可达3千米,并可以把物质从物源区搬移到好几公里远。

       滑移速度  山崩碎屑流的速度很快,最快速度可达100米/秒。

     形成机理一般来说,山崩碎屑流可以分为两种类型“冷型山崩碎屑流”和“热型山崩碎屑流”。山崩碎屑流一般发生在不稳定的斜坡上,如在地势陡峭,风化严重的基岩型斜坡上,因为这些地方坡度大,滑移速度快。在这一点上,碎屑也可以变成山崩碎屑流的物源。热性山崩碎屑流主要是火山活动,包括地震或火山喷射的岩浆导致边坡的失稳。

     滑坡的影响(直接/间接) 山崩碎屑流在运动停止前可能滑过了几公里的距离,或者如果有足够的水的话可能演变成碎屑流或火山泥流而滑到几公里远的下游。这种灾害可能淹没整个城镇或村庄。山崩碎屑流的滑速很快,很难进行预防,所以这种灾害是非常致命的。

      减缓措施 避免在火山山谷或陡峭的山坡建房,建立预警系统以 减少灾害造成的损失。但是就算可以正确的预测山崩碎屑流,可能也没有足够的时间来撤离所有受到灾害威胁的人员。山崩碎屑流是不可能用工程手段阻止的,因为它的诱发机制是不可避免的。

      预警 如果在某一区域,有历史上曾发生过山崩碎屑流的相关证据,并能据此推断其发生的时间,那么就可能根据这些预测山崩碎屑流重复的周期。火山爆发也极易引发碎屑流,因此可以采取适当的预警措施。图17和18山崩碎屑流的示意图和照片。

9. 泥流 

泥流一般发生在比较平缓或者中等坡度的斜坡上,通常在细粒土、粘土、泥沙以及强风化的岩石中发生。泥流是一种内部发生变形的塑料或粘性流动。敏感性海相粘土在受到扰动时,敏感性很高,它的天然含水量发生变化,突然液化,导致强度的完全丧失,发生大面积的破坏并可能流到几公里之外。滑坡的规模经常以滑坡后壁逐渐后退的方式不断扩大。滑动式破坏或侧向流动在顺坡向下的过程中会转化成泥流。泥流的运动速度可以由很缓慢(蠕滑)到高速和极高速(灾难性高速)。非常缓慢的泥流和特殊形式的泥流仅限于北部的冻土环境中,其它地方不做讨论。

     发生 泥流主要发生在世界各地细粒土和强风化的基岩中。北美圣劳伦斯低地、阿拉斯加的沿海地区、不列颠哥伦比亚省以及斯堪的纳维亚的湿陷性粘土地区经常发生速度很快的泥流。

     相对规模和大小 泥流的规模小到100平方米,大到几平方公里。在湿陷性粘性土中可以达到几公里远。深度最深可达数十米。滑移速度从缓慢到高速。

      形成机理   泥流的诱发因素主要有:土壤受长期或高强度的降雨或融雪的影响强度降低,地下水位的变化,流水对坡脚的侵蚀,坡顶的过度加载,地震以及人类工程活动引起的震动等。

      滑坡的影响(直接/间接) 发生在平地上的泥流可以导致大面积的土地的破坏,发生在陡坡上的泥流可以滑移相当远的距离造成大量人员伤亡,并破坏沿线建筑物、公路铁路等基础设施,可能堵塞河流给上游造成洪涝灾害,并给下游造成潜在的洪涝灾害。慢速的泥流可能对公路铁路等基础设施造成破坏。

      减缓措施  对排水设施进行合理的改进是治理泥流的一个很有用的措施,保护边坡使其下部不受到侵蚀和挖掘。对斜坡的抗剪强度指标进行测试,对可能发生滑动的斜坡监测土体的水压力。最好的减缓措施是在斜坡附近不进行开发活动。

     预警 以前发生的泥流的资料是研究泥流宝贵的材料。对易液化区域进行填图区划工作,北美东部的区划工作已经完成。斜坡上部的裂缝可能是潜在泥流发生的标志。图19和20是泥流的示意图和照片。

10. 慢速泥流(蠕滑)

 蠕滑是慢速泥流的非正式名称,是指土体或岩体持续缓慢的沿斜坡向下的运动形式。内部剪应力的破坏足以造成变形,但还不够使斜坡发生破坏。一般来说,有三种类型的蠕滑:(1)季节性的,土体的运动是由于土体内部的湿度和温度受季节性变化的影响;(2)持续性的,土体的剪应力不断下降;(3)渐变性的,斜坡的破坏限度到达其它类型滑坡的破坏点。

      发生 蠕滑是世界各地广泛存在,并可能是最常见的一种类型的滑坡,往往伴随着更为迅速和更具破坏性的塌方。融冻泥流是冻土环境中的一种特殊类型的蠕滑,主要发生在上层的细粒土解冻之后。

      相对规模和大小 蠕滑是一种区域性变化,有时是数万平方公里内,有时仅仅限于一个小地区。蠕滑是如此缓慢以至于它的表面特征很不明显,边界也很难辨认。

    滑移速度从非常缓慢到以极其缓慢。通常每10年的运动距离不到1米( 0.3英尺)。

      形成机理   季节性的降雨和融雪是诱发蠕滑的典型因素。还有其它许多类型的诱发因素如化学或物理风化、管道漏水、排水不良、人类工程活动的破坏等等。

      滑坡的影响(直接/间接)  有时不的不承认评估一个建筑场地是否有发生蠕滑可能是很困难的。蠕滑可以慢慢拉裂管道、建筑物、公路、围墙、等等,并可能导致更严重的地面破坏,是一种破坏性很大的地质灾害。

     减缓措施 最常见的减缓蠕滑的方法是作好排水措施,尤其是对季节性的蠕滑,边坡的修整,如平整或消除全部或部分滑体,兴建护土墙等。

      预警  蠕滑常可根据马刀树,歪斜的围栏或挡土墙,倾斜的电杆或围栏, 以及很小的表面起伏波纹来进行判断。蠕滑速率可以采用钻孔倾斜仪或详细的地表变形进行观测来获取。图21和22显示蠕滑示意图和实际的蠕滑现象。

11. 冻融泥石流

冻融泥石流一般发生在缓坡上,它的失稳条件主要是富含冰的冻土层和细粒土。季节性冻融作用导致冻土中冰雪的融化使土体过饱和而失去抗剪强度,并开始流动。冻融泥石流是一种发生在较冷环境中,由于地下水的变化而发生的沿斜坡向下的缓慢运动。永久性冻土层的滑动也叫表层滑动,主要是永久性冻土层中冰的溶化导致形成一薄层滑动面,表层的土壤和植被沿滑面向下滑动。这种类型的滑动主要是埋藏的冰层融化容易形成泥流或碎屑流。冻融泥石流的两个较大特点是形成陡峭的双壁和坡脚很小的饱和的滑坡前缘。这种类型滑坡的规模将随后壁裂缝的扩大而扩大,冻土层再次被掩埋或植被全部破坏。

       发生 冻融泥石流现象常发生在北极圈和高海拔的富冰永久冻土中。

     相对规模和大小 冻融泥石流的规模一般很小,但是可以通过的坡顶裂缝的扩大而扩大,从而演变成碎屑流。

       滑移速度   非常缓慢到缓慢到迅速。

     减缓措施 基础设施的设计的时候应该尽量考虑冰冻层以及温度对冻土层的影响,或通过回避富冰的冻土层的办法,这样就可以在道路和其它基础设施规划中降低风险,土体中冻土层是很容易检测出来的。

      预警  一旦富冰土融化,即会产生流动,一些地区,已经对土体的含冰量进行了地质填图,在其他一些地区,冰含量可以通过根据表层地质图上的一些特定绘图单元进行估算。

12. 复合型滑坡的说明:

复合式滑坡是指各种类型的滑坡在滑体的不同部分之间组合,也可能在移动的不同阶段进行组合。

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文章来源：黄土地质灾害项目、水土保持之点滴