利用滑坡体自身动能转化势能的抬升结构治理滑坡的方法

摘要

本发明提供了一种利用滑坡体自身动能转化势能的抬升结构治理滑坡的方法，在滑坡前部或中部设置抬升抗滑结构，使滑坡体下滑的动能部分的转化为滑坡中前部设置结构位置附近的岩土体的抬升储积势能。该治理方法使滑体的中前部向前滑动时，抬升抗滑结构利用滑坡体自身下滑的动能向上抬升滑体，同时限制结构后部岩土体使其在滑坡岩土体抬升装置附近堆积抬升，以消减滑坡的动能，使坡体达到稳定。

说明书

技术领域

本发明属于滑坡治理技术领域，涉及一种滑坡治理方法，具体涉及一种利用滑坡体自身势能转化抬升（平衡）治理滑坡的方法。

背景技术

近20年来，随着基础设施以及工矿企业建设在山区的展开，滑坡灾害造成的损失越来越大，特别是汶川地震、玉树地震等山区地震以及西南地区和南方的暴雨洪水灾害引发了大量的滑坡灾害。滑坡灾害的治理难度和费用持续攀升。

现在滑坡治理的主要措施可以分为主动措施和被动措施两类，主动措施如坡体后部减载、地表及坡体排水等措施，通过减小滑体规模或减少和降低地下水的作用，主动消减滑体的下滑力；而抗滑桩、抗滑挡墙以及锚固工程均可以视为被动措施，其治理滑坡的作用是利用结构自身抗力来抵消滑坡的推力，所以此类措施需要保证一定的规模，以产生足够的抗力，需要消耗大量混凝土和钢筋等材料，投资巨大；甚至对于特别巨大的滑坡，现有工程措施无法进行有效治理。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用滑坡体自身动能转化势能的抬升结构治理滑坡的方法，在有效治理滑坡的同时，降低成本。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用滑坡体自身动能转化势能的抬升结构治理滑坡的方法，具体为：在滑坡前部或中部设置抬升抗滑结构，使滑坡体下滑的动能部分转化为滑坡中前部岩土体的抬升储积势能。

滑坡向前滑动过程中，滑体重心降低，势能减小，滑动从加速到平稳，并逐渐由于摩擦等原因而逐步稳定。本发明的滑坡治理方法是预先在滑坡前部或中部设置抬升结构，使滑体的中前部在向前滑动时，可以利用其自身下滑的动能向上抬升，并且限制结构后部岩土体，使其在滑坡岩土体抬升装置附近堆积抬升，以消减滑坡的动能，使坡体达到稳定。

附图说明

图1是典型滑坡的滑面示意图。

图2是本发明治理滑坡方法中采用的抬升抗滑结构第一种实施例的使用状态图。

图3是本发明治理滑坡方法中采用的抬升抗滑结构第二种实施例的使用状态图。

图4是本发明治理滑坡方法中采用的抬升抗滑结构第三种实施例的使用状态图。

图中：1.牵引段，2.主滑段，3.抗滑段，4.第一竖桩，5.第一斜桩，6.第二竖桩，7.第二斜桩，8.拱形结构，9.抬升坡。

具体实施方式

下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步说明。

滑坡是由于斜坡的一部分岩土体沿其中的相对软弱面，在重力作用下，产生滑动，其势能转化为动能，从而产生灾害。典型的滑坡，其滑面可划分为三段，即后部的牵引段1、中部的主滑段2和前部的抗滑段3，如图1所示。现有的治理滑坡的主要措施是以支挡加固为主，辅以减载、反压以及排水等手段。支挡加固措施中，主要由抗滑桩、抗滑挡墙、钻孔排桩结构等，是以抗滑结构的抗力来抵挡滑坡滑动岩土体受重力作用下产生的下滑力，这些抗滑结构一般布置于图1所示滑坡的抗滑段3，以抵抗滑坡的进一步滑动变形，避免产生灾害。所以现有的滑坡治理支挡结构是利用自身的抗力来抵抗滑坡的推力，使得该支挡结构必须具有与滑坡推力相应的规模，这就需要消耗大量的混凝土、钢筋等材料，造价高昂。而对于一些规模巨大的巨型滑坡，现有抗滑结构甚至无法进行有效治理。为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用坡体自身滑动的部分动能转化为势能的抬升结构治理滑坡的方法，利用滑坡滑动产生的动能，借助工程措施，将该动能部分转化为滑坡中前部岩土体的抬升储积势能，从而减轻或避免滑坡灾害。该治理方法具体为：

在滑坡前部或中部设置抬升抗滑结构；

抬升抗滑结构第一种实施例，由第一竖桩4和倾斜设置的第一斜桩5组成，如图2所示；第一竖桩4竖直设置于滑坡前部或中部，第一斜桩5位于第一竖桩4后部，且第一斜桩5的下部设置于滑坡体内，第一斜桩5的顶部与第一竖桩4中上部固接，第一斜桩5的滑坡体内部分的表面套装套管或覆膜，目的是减小甚至消除第一斜桩5桩身与滑坡体岩土的粘结。

采用图2中所示的滑坡岩土体抬升结构后，在滑坡体下滑时，滑体沿第一斜桩5表面滑动，并向第一竖桩4挤压抬升，在此过程中，滑体的动能转化为抬升的势能；将本来直接作用于普通抗滑桩桩身的推力，转化为第一斜桩5和第一竖桩4连接点以上第一竖桩4的推力以及第一竖桩4和第一斜桩5的轴向力，这样就显著减小了结构的内力。如厚度30m的滑体，作用于桩上的总推力为5000KN，推力为矩形分布，普通抗滑桩滑面处剪力为5000KN，弯矩为75000KN/m；如果采用图2所示的抬升抗滑结构，第一斜桩5和第一竖桩4的连接处位于滑体内滑动面以上20m处，即使考虑作用于第一竖桩4上的推力平均增加50%，作用于两桩连接处的弯矩也仅为15000 KN/m，而第一斜桩5在滑体内的桩身采用套管等减小与滑体粘结力以及本身倾斜的结构形式，承受推力也大大减小，计算表明，桩身的弯矩和剪力减小的同时，两桩的轴力增加，这样就充分利用了该结构的桩体材料的性能特点，可显著节约材料。同时，滑体在抬升抗滑结构的后面挤压抬升，将滑体变形滑动的动能转化为坡体抬升的势能，增加了滑体的稳定性，减轻或消除滑坡灾害。

抬升抗滑结构第二种实施例，由第二竖桩6和倾斜设置的第二斜桩7组成，如图3；第二竖桩6的设置位置与图2中第一竖桩4的设置位置一致，一般设置于滑坡体的中部或前部，第二斜桩7位于第二竖桩6后部，且第二斜桩7的下部设置于滑坡体内，第二斜桩7顶部与第二竖桩6顶部固接，第二斜桩7滑坡体内部分的表面套管或覆膜，目的是减小甚至消除桩身与滑坡体岩土的粘结。

抬升抗滑结构第二种实施例的原理与抬升抗滑结构第一种实施例的原理类似，只是显示的是滑坡体内抬升抗滑结构的不同组合形式。

应用抬升抗滑结构第一种实施例和抬升抗滑结构第二种实施例时，由于在斜桩上滑坡体内部分的表面采用套装套管或覆膜，降低了斜桩与坡体岩土之间的粘结力。通过斜桩排阻断并抬升滑体后部坡体，在竖桩前堆积抬升，消耗滑体的动能，起到稳定滑体的作用。同时，抬升抗滑结构的针对性设计将滑体作用于其上的弯矩和剪力转化为抬升抗滑结构的轴力。与普通抗滑结构如抗滑桩等比较，本发明方法中采用的抬升抗滑结构可减少结构的截面和材料使用；对于一些滑面较平缓的特大型滑坡，可以显著减少支挡结构，取得节约的效益。

抬升抗滑结构第一种实施例和抬升抗滑结构第二种实施例可以组合使用，将其中的一种实施例设置于滑坡体前部，将另一种实施例设置于滑坡体中部。

抬升抗滑结构第三种实施例，由拱形结构8和抬升结构9组成，如图4所示；在滑坡剪出口外设置拱形结构8，在拱形结构8和滑坡之间倾斜设置倾斜抬升结构9，抬升结构9为斜坡，抬升结构9顶部与拱形结构8的外壁相切连接；抬升结构9下部设置于滑坡体剪出口之下，抬升结构9上部覆盖钢板或覆膜，拱形结构8顶部覆盖钢板或覆膜，减小抬升结构与滑体的摩擦力，以利于岩土堆积抬升，促进坡体滑动的动能转为抬升势能，减小拱圈承受的侧向推力。

图4中，在滑坡前部设置拱形结构8（抬升明洞结构），拱形结构8与现有的抗滑明洞结构不同，现有的抗滑明洞通过在明洞山侧设置抗滑桩等支挡结构，整体抵抗滑坡的推力，并通过明洞保护公路、铁路等防护目标。本发明治理方法中采用的拱形结构8是在滑坡前缘出口前设置的抬升明洞结构，该抬升明洞结构洞顶铺设钢板或覆膜，以减小土体与明洞体的摩擦，滑坡体前部滑出滑床的岩土体沿抬升结构9滑至拱形结构8表面，沿拱形结构8表面滑动、抬升，并覆盖于拱形结构8上，将滑体的下滑动能转化为抬升势能，稳定了滑体，拱形结构8利用拱圈效应将覆盖于上部的岩土压力转化为明洞的拱的轴向压力传递到拱脚的稳定地层，起到抗滑的作用。

与现有的抗滑明洞比较，图4所示的抬升抗滑结构第三种实施例中取消了抗滑桩等支挡结构，充分利用拱圈效应，发挥了混凝土等材料性能，降低了造价。同时，在拱形结构8顶部设置的滑动层，减小甚至消除了现有的抗滑明洞所承受的水平推力，堆积抬升的滑体前部土压力转化为拱圈的轴向压力，大大简化了结构设计，取得了显著的经济效益。

所有覆膜中所说的膜均采用柔性覆膜材料，如采用中间夹滑石粉的土工膜、土工布等。