第５１卷第６期 ２０１５年１２月 兰州大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） Ｖｌ０１．５１ ＮＯ．６ Ｄｅｃ．２０１５ 文章编号：０４５５—２０５９（２０１５）０６—０８５９．０６ 三峡库区滑坡灾害工程防治技术体系初探 程英建，张勇，石胜伟 中国地质调查局地质灾害防治技术中心，中国地质科学院探矿工艺研究所，成都６１１７３４ 摘 要：通过１２８处典型案例现场调查，统计分析了三峡库区滑坡灾害常用的防治技术、防治思路及防治技术的适 宜性．利用综合集成的思想，初步构建了滑坡灾害工程防治技术体系框架．针对该体系中的研究核心，探索建立了 滑坡灾害防治技术方案决策评价体系，并通过案例应用证明了该方法的合理性． 关键词：滑坡灾害；防治技术体系；综合集成思想；防治决策；三峡库区 中图分类号：Ｐ６９４ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３８８５／ｊ．ｉｓｓｎ．０４５５—２０５９．２０１５．０６．０１７ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ａｒｅａ Ｃｈｅｎｇ Ｙｉｎｇ－ｊｉａｎ，Ｚｈａｎｇ Ｙｏｎｇ，Ｓｈｉ Ｓｈｅｎｇ—ｗｅｉ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｈａｚａｒｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｃｈｉｎａ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ； Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１１７３４，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｒｖｅｙｓ ａｎｄ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｆ １２８ ｔｙｐｉｃａｌ ｃａｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ａｒｅａ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，ｓｕｃｈ ａｓ ｃｏｍｍｏｎ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｇｉｔａｔｉｏｎ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ａ ｓｙｓｔｅｍ ｆｒａｍｅ ｆｏｒ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｗａｓ ｔｅｎｔａｔｉｖｅｌｙ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ．Ｍｅｔａ－ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｔｈｅｏｒｙ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｅ ａ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｍｏｄｅ１．Ｆｉｎａｌｌｙ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｔｅｓｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ Ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｍｅｔａ－ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｔｈｅｏｒｙ；ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｉｎ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｐｌａｎｓ；ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ａｒｅａ 三峡库区地质灾害量大面广，种类繁多，对 滑坡灾害工程防治技术体系，是指为了？肖除 库区移民的生命财产安全造成极大的威胁【ｌ＿２１． 或减轻滑坡致灾风险而建立的成套理论和工程技 自２００１年开始实施三峡库区地质灾害防治专项工 术的集合，其核心在于防治方案的决策．针对防治 作以来，进行工程治理的滑坡达４５２处，占三峡库 方案的“最优化”，夏元友等［５＿６］开展了一系列有益 区地质灾害防治工程的８０％以上，耗资一百多亿 的探索研究．由于未考虑工程经验应用，致使部分 元．由于部分项目存在工期压缩、勘查设计周期不 推荐的治理方案并不适宜． 合理、设计人员经验欠缺，或部分审核论证的专家 本研究在已有三峡库区滑坡工程治理的经验 并未到现场，最终形成不合理的决策方案，致使这 与资料的基础上，利用综合集成思想，探索性构建 些治理工程竣工不久，出现了不同程度的工程缺 三峡库区滑坡灾害工程防治技术体系框架，并通 陷【３－－４】．因此，亟需建立一套适用于三峡库区滑坡 过模型的定量验算提供防治方案和思路，结合经 灾害工程防治技术体系，有助于专家和技术人员 验和现场测量判别，建立滑坡灾害工程防治决策 通过该体系分析，做出更加客观和可靠的判断． 体系，可为三峡库区后续滑坡灾害防治工程实践 收稿日期：２０１５．０９—２８；修回日期：２０１５．１１—０５ 基金项目：中国地质调查项目（１２１２０１１４０９４８０１）；国家科技支撑计划项目（２０１２ＢＡＫ１０Ｂ０２）；国土资源公益性行业专项项目 （２０１５１１０５１） 作者简介：程英建（１９８８一），男，四川自贡人，工程师，ｅ－ｍａｉｌ：ｃｙｊｉｅｔ＠１６３．ｃｏｍ，研究方向为岩土工程和地质灾害防治． ８６０ 提供参考和借鉴 兰州大学学报（自然科学版） 第５１卷 程采用率近９０％，其中９９处选用了抗滑桩技术，桩 板墙工程就有５２处，与研究区内土质滑坡多于岩 质滑坡有关；３）顺应库区城镇建设，因地制宜，削 １ 三峡库区滑坡灾害常用防治技术 在滑坡灾害防治的工程措施上，国内外已没 坡反压技术被大量采用，约占总样本的鹳％，通过 有本质差别【７ ］，三峡库区滑坡灾害防治几乎采取 地形改变，修建城乡工程建筑设施，大大提高了土 了所有较成熟的工程技术措施，是滑坡防治的“博 地综合利用率；４）库区滑坡灾害防治比较有特色 物馆’’． 的为护坡工程技术，占总样本的３５％，在涉水滑坡 通过统计现场库区３期以来专项治理的１２８ 中６０％以上设置有护坡工程，然而该技术在其他 处滑坡灾害防治工程，发现滑坡灾害防治设计理 地区运用相对较少；５）滑坡类型、滑坡发展阶段、 念在发生改变和优化（图１）：初期主要学习前苏联 防治技术可行性及工程效益是影响防治技术选择 的经验，首先通过系统排水来开展滑坡灾害防治， 如在鸡扒子滑坡、黄蜡石滑坡防治工程等中得到 成功应用，尤其是地表截排水技术，由于施工难度 小、周期短、养护简易，被广泛采用；从巴东黄土坡 滑坡群、奉节新县城滑坡群治理工程开始大规模 应用挖孔钢筋混凝土桩技术［９，其抗滑能力大、防 ９］治效果好、结构较为简单，特别是在大型滑坡灾害 防治中将近替代了抗滑挡墙技术；在链子崖危岩 防治工程后，在地质灾害治理中应用锚固技术和 施工工艺得到长足发展，库区从第２期开始在滑坡 防治措施中普及锚固工程，主要包含锚索成排束 腰稳定滑坡和锚拉桩两种形式．从第３期以来，顺 应库区移民搬迁和城镇建设，有关学者提出了“监 测为首、排水为主、结构为辅、预测预警、科学决 策”的防治思路，已被三峡库区地质灾害防治工程 指挥和管理部门采纳并推广，此外异形抗滑桩、土 钉墙、加筋土挡墙、微型桩群等新型防治技术得到 了良好应用． ＼ 图ｌ各期滑坡防治技术选用分布图 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ ｅａｃｈ ｐｅｒｉｏｄ 滑坡防治技术适宜性判断来源于工程实践也 指导着工程实践．通过对１２８处典型滑坡防治工程 案例统计分析，结果反映了以下特征：１）地表截排 水技术、抗滑桩技术、抗滑挡墙技术与锚固技术， 由于防治效果明显、技术成熟、施工便捷，更符合 中国国情，因此在三峡库区被广泛采用；２）支挡工 的关键因素． ２ 滑坡灾害工程防治技术体系框架 在文献【１０ｌ中，钱学森认为复杂巨系统科学的 研究，需通过定性、定量相结合的综合集成方法． 就其实质而言，是将经验理论、数据信息和定量计 算有机结合起来，“人一栅’结合，以人为主的思想 体系． 滑坡灾害防治科学是对不稳定地质体实施防 灾改造的特殊地质工程【０，ｕ］，是涉及地质学、岩土 力学、材料力学、结构力学、工程材料学等多学科 交叉的应用型复杂巨系统．因此“综合集成”思想 为本项研究指明了方向． 滑坡是一个多因子耦合异变的灾害地质过程， 受滑坡变形破坏模型、发展演化阶段、经济和社会 效益等多方向影响，滑坡治理技术的选择合理性 直接关系着防治效果，需要综合多方面统筹考虑， 利用“综合集成”思想制定防治决策和方案，实现 滑坡综合治理（图２、３）． 图２综合集成的系统分析路线 Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｏｕｔｅ ｏｆ ｍｅｔａ－ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ 第６期 一一一一一一程英建，等：三峡库区滑坡灾害工程防治技术体系初探 ｔ滑坡基本特征卜一一一一一 广一 保护对象 ｝一 ８６１ 治技术进行定性排序（表１） — 匹 匦圆区圃医囹匦巫 … 匦 ｌ匡 匦卜 ㈠Ｉ 滑坡类型卜一 厂—— 推移式 －……一 舫瀹技零方案决策 匦匝匦匝巫圈巨 ———————————————————．————————．—————————————————————————Ｊ 一 图３滑坡灾害工程防治技术体系框架 Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｆｒａｍｅ ｏｆ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ａｎｄ＂ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ 通过模型的量化判别，提出多种合理的防治 技术组合，最终根据现场测绘和工程经验，基于有 限可行方案展开决策，以达到结论的一致性． ３ 滑坡防治技术决策体系 ３．１ 防治决策的基本判别 在开展滑坡灾害治理工程设计时，预测在工 程设计运行期是否能达到防治的安全要求，均必 须满足基本判别： ，一 ｉ ≤∑。ｔ一∑ｂｊ． （１） ｉ－－Ｉ ｊ＝ｉ 其中，Ｋｆ为安全系数， ｉ 为设计最不利工况下 稳定系数，ａｔ为采取防治技术后稳定系数的增加 值，如截排水、支挡锚固等，ｉ∈（１，２，…，ｎ），ｂｊ为 不利于滑坡稳定的因素对稳定系数的减少值，如 挖脚切坡、爆破、后缘加载等，ＪＥ（１，２，…，ｍ）． 需要满足防治设计的要求采取设计工程技术 措施后抵消掉运行期内一些不利于坡体稳定因素 的稳定系数增加值，至少需要大于或等于安全系 统与设计最不利工况下稳定系数的差值．若防治 设计不满足防治决策的基本判别式，治理工程是 存在安全风险的． ３．２评价指标体系 滑坡防治决策是由大量影响因素耦合形成的 复杂体系．在已有研究［１２－－１４】的基础上，按照系统 工程原理将其划分为多层次结构的评估过程，化 繁为简，选择核心影响因素滑坡类型、滑坡发展阶 段、技术可行性和工程效益４个方面作为方案层， 并细分为１２项因素作为指标层建立决策判别的指 标体系（图４）．结合已有研究和实践经验对常用防 —Ｉ牵引式 —＿一初始变形阶段 防 治 技 — 滑坡发展阶段卜一 ——ｌ等速变形阶段 —Ｉ 加速变形阶段 术 决 ——ｌ Ｉ｝缶滑或剧滑阶段 策 指 —ｌ 施工难易性 标 体 ＿＿一结构受力合理性 系 －－ｔ 技术可行性 ｌ 岩土强度利用 — 工程结构复杂性 ｉ 工程效益 一 厂— 技术成本 目标犀 方辜犀 施工周期 图４评价指标体系结构 Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ 滑坡类型：研究目的不同，从规模、物质组成、 受力特性等从不同角度进行滑坡分类，其中受力 特性，直接确定了阻滑措施受力的合理性，与工程 防治设计密切相关，通常宏观上表现为牵引式和 推移式． 滑坡发展阶段：滑坡的地质演化过程包含从 孕育、，发展直至消亡的整个周期活动．不同阶段， 防治技术类型选择亦是有差异的，防治工程构筑 的代价在逐步提高．基于变形监测理论，通常分为 初始变形阶段、等速变形阶段、加速变形阶段和临 滑阶段４个阶段． 技术可行性：滑坡防治选择的工程措施要求 结构简易、便于施工、充分发挥结构的受力特点、 充分利用滑坡岩土体自身强度［１２］．因此滑坡防治 工程技术可行性分析就是从施工难易、受力合理、 岩土自身强度利用、结构复杂程度方面进行对比． 工程效益：是工程投资建设的主要成果，是防 治决策的重要指标，其组成较为复杂，一般包含经 济效益和社会效益．由于现场调查中缺乏社会反 映调查，社会效益不易评估，因此仅讨论经济效益， 其中包括工程技术经济成本、施工周期． ４工程案例应用 选取典型滑坡灾害点，通过工程案例定性研 究量的应用分析【１５］，来检验利用综合集成思想建 立的工程体系合理性． 猫儿坪滑坡是位于三峡库区奉节县永乐镇长 江右岸的特大型涉水块碎石土堆积层滑坡（图５）．滑 ８６４ 兰州大学学报（自然科学版） 第５１卷 ｉｆｅｒｅｎｃｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｅｏｌｏｇｙ，２００４，７６（１／２）： ２７－３９． 【１３】Ｚｈａｎｇ Ｙｏｎｇ，Ｓｈｉ Ｓｈｅｎｇ－ｗｅｎ，．Ｓｏｎｇ￣Ｊｕｎ，ｅｔ ａ１．Ｅｖａｌｕ－ ａｔｉｏｎ ｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｒｅｓｅｒ－ 【１ｏＪ于景元．钱学森综合集成体系『Ｊ１．西安交通大学学 报：社会科学版，２００６，２６（６）：４０—４７． ｖｏｉｒ Ａｒｅａ［Ｊ］．Ｗｏｒｌｄ Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ Ｆｏｒｕｍ ３，２０１４，ｌ（７）： ４０７－４１４． 【１１】王思敬．工程地质学的大成综合理论【ＪＩ．工程地质 学报，２０１１，１９（＿１）：ｉ－５． 『１４１孙仁先．三峡库区滑坡防治工程技术体系与应用研 究【Ｄ】．宜昌：三峡大学水利与环境学院，２００８． 【１ ５１戴汝为．从定性研究量的综合集成技术【Ｊ１．模式识 别与人工智能，１９９１，３（１）：５－１０． 【１２】郑明新，殷宗泽，吴继敏，等．滑坡防治工程效果的 模糊综合后评价研究ｆＪ１．岩土工程学报，２００６， ２８（１０）：１２２４—１２２９． ｆ责任编辑：张勇） （上接第８５８页） 【６１陆观宏，莫海鸿，倪光乐．一种新型锚杆扩孔技术 某高层建筑基础加固［Ｊ】．土工基础，２０１１，２５（１ｏ）： ２０－２６． 岩土工程界，２００５，８（１２）：４５－４７． 『７１赵建国，陆观宏．扩孔锚杆技术应用于建筑物抗浮 【１ ０Ｊ陆观宏．新型可回收锚索的研究ｌＤ Ｊ．广州：华南理 工大学土木工程学院，２００３． ｆ１１１日本预制混凝土框架协会．预制混凝土框架锚固设 工程【Ｍ１．北京：中国环境科学出版社，２００６． 【８Ｉ刘明振．扩底土锚抗拔承载机理的试验研究『Ｊ１＿西 安建筑科技大学学报，１９９６，２８（２）：１８６－１９０． 【９１陆观宏，曾庆军，黄敏，等．锚杆扩孔技术应用于 计施工指南【Ｍ１．东京：日本欧姆社，１９９４． ｆ责任编辑：王春燕）