基本介紹
- 中文名：坡地
- 外文名：hillside fields
- 描述：地質形貌
- 套用：容易引起滑坡等自然災害
- 學科：地質
概念,地貌形狀造型,建築構造造型,自然主義造型,自然災害,崩塌,滑坡,蠕動,土石流,結構設計分析,工程地質概況,基礎設計,擋土牆設計,
概念
坡地類型形形色色、千差萬別，但總體歸納起來在視覺造型上可以分為三大類。對於給定的景觀和設計環境可選擇其中之一，但在同一個工程中把幾種類型結合起來也是有可能的，這三種坡地類型分別是地貌形狀的造型、建築構造的造型和自然主義的造型。
地貌形狀造型
擬建的小區坡地在生態上和原來的天然景觀特點融合到一起。它通過重複類似的地貌和地形構造反映形成景觀的地質作用力和天然的造型。一般來說，這種類型的目的是為了保護原有地貌的特點，而使所需的再修整量最小。
建築構造造型
擬建的小區坡地產生均勻的坡度和造型，通常幾何形狀非常明顯。沿著各個面之間的相交線非常清晰，而不是柔和的邊界。這種修整類型給人的整體印象是人力支配感強。
自然主義造型
自然災害
崩塌
在陡峭的斜坡上，巨大的岩體、土體、塊石和碎屑物，在重力作用下，突然發生急劇的崩落、滾落或翻轉，在坡腳形成倒石堆或岩屑堆。崩塌的速度很快，一般為5—200米/秒，或更快，崩塌體積可由幾立方米到上億立方米。在山坡上發生的巨大崩塌稱為山崩。
坡地
坡地1968年川藏公路拉月發生的600米厚的岩體崩塌，就是山崩。山崩的破壞力極大，可在瞬間毀沒大片森林、堵塞河道、毀壞村鎮建築物等。河岸、湖岸、海岸的崩塌又稱為坍岸，懸崖陡坡上的大石塊崩落稱為墜石。由於地下溶洞或採礦區所發生的崩塌稱為坍陷。
崩塌是在一定的地質、地貌和氣候條件下發生的。從地質條件上看，在節理髮育、斷層破碎帶上，在片理、劈理、岩層傾向與坡向一致的變質岩地區，垂直節理十分發育的黃土地區，以及構造運動強烈、地層擠壓破碎和地震頻繁的地區容易發生可愛。
崩塌與氣候條件有密切關係，如在氣溫日較差、年較差都很大的乾旱、半乾旱地區，物理風化強烈，很容易發生崩塌。在我國西北、東北和青藏高原地區，凍融現象非常強烈，在初冬或旱春季節，只要有陡崖、陡坎、陡坡就很容易發生崩塌。暴雨、強烈的融冰化雪、爆破和地震等都是崩塌的觸發因素。暴雨增加了岩體和土體的負荷，破壞了岩體和土體的結構，軟化了粘土層，使其上覆岩體和土體失去支持，所以很多崩塌都發生在暴雨或暴雨後不久。地震的作用更大，它能使一些暫時還不能崩塌的陡崖發生山崩。人工爆破和人工開挖，使邊坡迅速失去平衡，也會引起大的崩塌。從懸崖或陡坎上崩塌下來的岩塊堆積在較平緩的坡麓地帶形成倒石堆。倒石堆由大小不等的稜角狀石塊組成，混雜堆積。但較大的石塊往往沿坡滾動得更遠，停積在倒石堆的邊緣，而細小的碎屑則多堆積在頂部。
滑坡
斜坡上的岩體、土體沿一定的滑動面整體下滑的現象稱為滑坡。
坡地
坡地滑坡地貌是由滑坡體、滑動面、滑坡壁、滑坡舌、滑坡鼓丘、滑坡窪地和滑坡裂縫等形態組成。斜坡上向下滑動的那部分岩體稱滑坡體。它以滑動面為界與下伏未滑動的岩層分開。滑坡體上的樹木隨其土體滑動而歪斜，稱為醉樹。滑坡體的規模大小不一，可從幾十到幾億立方米不等。滑坡體下滑的界面稱為滑動面，滑動面通常是上陡下緩，近似圓弧形。滑動面有時只有1個，有時可有幾個，故可分為主滑動面和分支滑動面。滑動面上可以清晰地看到磨光面和擦痕。有時滑動面上有明顯的擾動和拖曳褶皺現象，構成滑動帶。滑坡體與坡上方未動土石體之間由一半圓形的圍椅狀陡崖分開，這個陡崖稱為滑坡壁。
滑坡壁的坡度一般較陡，可在60°—80°之間，高度可由數十米到上百米不等。滑坡壁上有時可見擦痕。在滑坡壁上方坡面上有時可有幾條與滑坡壁平行的裂縫，可能為再次滑坡的滑動面。滑坡體向下滑動時，因滑坡體各段滑動速度的不均，可產生分支滑動面，並使滑坡體表面形成階梯狀，稱為滑坡階梯。在滑坡體前緣，常形成舌狀突出，稱為滑坡舌。滑坡體在滑動過程中，滑坡舌前端常因原來基岩或其它地貌部位的頂阻，使其滑坡體被擁擠鼓起，稱為滑坡鼓丘。
由於滑坡體順滑坡面向下滑動，在滑動過程中前端受阻，使滑坡體前部抬高，並在短時間內停止滑動，形成滑坡壁與滑坡體之間的一段相對窪地稱為滑坡窪地。由於岩層錯動，可能使某些含水層露出地表，使地下水溢出，形成泉，泉水積在滑坡窪地中形成滑坡湖。在滑坡壁的後緣，因受滑坡體的下滑拉力影響產生裂隙，稱滑坡裂縫。此外在滑坡體兩側、前緣和鼓丘上也會產生性質不同的張裂縫、擠壓裂縫和剪下裂縫。滑坡的破壞性極大。
隨著我國經濟建設的發展，在開發建設山區的過程中，將會遇到很多與滑坡地貌有關的問題。據調查我國可能存在滑坡危害的地區占全國總面積的24.4%。
1991年6月13日位於甘肅省境內的長江上游支流白龍江甘舟曲段發生山體大滑坡，河床被堵，下游全部斷流，江水上溢，兩岸公路被水淹沒，同時淹沒附近村莊，水淹到一個鄉政府的二層樓，1200間房屋被淹倒塌，200戶村民遭災。這次滑坡當天就滑下土石方1270萬立方米，積水473萬立方米。
近年來我國大型滑坡時有發生，經濟損失較大。滑坡在世界許多國家也經常發生，據統計，原蘇聯每年因滑坡造成的損失達數億盧布之多，美國因滑坡損失也達數億美元之多。義大利北部1963年有一水庫滑坡，滑動體積達3億多立方米，幾乎填滿了由265米高的拱形壩攔成的大水庫，滑坡將水庫的水掀起高出壩頂達百米左右，洪水傾出，沖毀許多村莊，近2000人慘死，成為世界最大的水庫事件。因此對滑坡發育規律、預報及防治的研究，已成為生產和科研的重要課題。
影響滑坡的因素很多，岩性、構造、地貌、氣候、地下水、地震和人為因素都是影響滑坡的因素。從岩性上看，滑坡現象主要在鬆散沉積層中，基岩滑坡相對較少，有人統計114個滑坡事例中，發生在鬆散沉積層的滑坡占76%，基岩滑坡只占21%，鬆散層中的滑坡主要與粘土有關，滑動面主要發生在蒙脫石、伊利石和高嶺石等粘土礦物夾層中。對基岩來說，主要與千枚岩、頁岩、雲母片岩、滑石片岩等遇水容易軟化的地層有關。從構造上看，與順坡層面、大節理面、不整合接觸面、斷層面和劈理面等軟弱結構面有關；與上部透水層和下部不透水層的地層結構有關。從氣候上看，90%以上的滑坡和降雨有關，還與凍融作用有關。滑坡與地下水有關，絕大多數滑坡都是沿著飽含地下水的軟弱面發生的。地震往往是滑坡的誘導因素。地震直接破壞岩石的結構，減小粘結力，促使滑坡產生。
1973年四川爐霍地震造成223個滑坡。據統計，烈度在9—10度的強烈地震都會引起大量滑坡發生，烈度8度以下的地震也會促使滑坡的發生。人工開挖坡腳形成高陡邊坡或臨空面，破壞了自然斜坡的穩定狀態，也是引起滑坡的重要因素。
蠕動
斜坡上的土體、岩體在重力作用下，順坡向下發生緩慢的移動現象。根據蠕動體的性質，分為鬆散層蠕動和岩體蠕動兩種。移動的速度有的每年只有若干毫米，有的達幾十厘米甚至更多。岩屑或土層蠕動的地面標誌是：樹根部向坡下彎曲，而樹桿和樹冠向坡上傾斜，電線桿、籬笆、柵欄或建築物順坡傾斜，圍牆扭裂。坡地上草皮呈魚鱗狀，坡面岩屑出現微波狀。引起土層和岩屑蠕動的因素主要是粘土含量、凍融交替、乾濕和溫差變化及坡向等。在溫濕地帶，土層中粘土含量越多，越容易出現蠕動現象。在寒冷地區，凍融交替是引起土層蠕動的首要因素。蠕動現象雖然可以出現各種坡度條件下，但主要還是在25°—30°的坡地上。這種蠕動雖然很慢，但長期累積變形也會使森林倒伏、電線桿傾倒、房屋建築物損壞、地下管道破裂、水壩變形甚至毀堤等。岩體蠕動現象主要發生在頁岩、片岩、千枚岩和粘土岩等柔性地層組成的山坡上。它既與岩性、岩層結構、構造有關，也與所處地貌部位和坡向、坡度有關，還受地表水、地下水、氣候條件及地表植被等因素的影響。
土石流
土石流的形成，必須同時具備三個基本條件：有利於貯集、運動和停淤的地形地貌條件；有豐富的鬆散土石碎屑固體物質來源；短時間內可提供充足的水源和適當的激發因素。
（1）地形地貌條件
地形條件制約著土石流形成、運動、規模等特徵。主要包括土石流的溝谷形態、集水面積、溝坡坡度與坡向和溝床縱坡降等。
（2）碎屑固體物源條件
某一山區能作為土石流中固體物質的鬆散土層的多少，與地區的地質構造、地層岩性、地震活動強度、山坡高陡程度、滑坡、崩塌等地質現象發育程度以及人類工程活動強度等有直接關係。
地區地質構造越複雜，褶皺斷層變動越強烈，特別是規模大，現今活動性強的斷層帶，岩體破碎十分發育，寬度可達數十條數百米，常成為土石流豐富的固體物源。如我國西部的安寧河斷裂帶、小江斷裂帶、波密斷裂帶、白龍江斷裂帶、怒江斷裂帶、瀾滄江斷裂帶、金沙江斷裂帶等，成為我國土石流分布密度最高、規模最大的地帶。
在地震力的作用下，不僅使岩體結構疏鬆，而且直接觸發大量滑坡、崩塌發生，特別是在Ⅶ度以上的地震烈度區。對岩體結構和斜坡的穩定性破壞尤為明顯，可為土石流發生提供豐富物源，這也是地震→滑坡、崩塌→土石流災害連環形成的根本原因。如1973年四川爐霍地震（7.9級）和1976年四川平武—松潘地震（7.2級）破壞山體，產生大量崩塌、滑坡，促使眾多溝谷發生土石流。
地層岩性與土石流固體物源的關係，主要反映在岩石的抗風化和抗侵蝕能力的強弱上。一般軟弱岩性層、膠結成岩作用差的岩性層和軟硬相間的岩性層比岩性均一和堅硬的岩性層易遭受破壞，提供的鬆散物質也多，反之跡然。如長江三峽地區的中三迭統巴東組，為泥岩類和灰炭類互層，是巴東組分布區土石流相對發育的重要原因。安寧河谷侏羅紀砂岩、泥岩地層是該流域土石流中固體物質的主要來源。
除上述地質構造和地層岩性與土石流固體物源的豐度有直接關係外，當山高坡陡時，斜坡岩體卸荷裂隙發育，坡腳多有崩坡積土層分布；地區滑坡、崩塌、倒石錐、冰川堆積等現象越發育，鬆散土層也就越多；人類工程活動越強烈，人工堆積的鬆散層也就越多，如採礦棄渣、基本建設開挖棄土、砍伐森林造成嚴重水土流失等。這些均可為土石流發育提供豐富的固體物源。
結構設計分析
在山坡上建造多層建築，將山坡修整為若干連續台地，在各台地上建造房屋。這是緩解用地緊張、塑造良好建築環境的有益嘗試。但場地地貌及地質條件往往很複雜，其建築及結構設計具有特殊性，雖有利於設計出獨特風格的建築作品，但也容易因結構設計不當而造成安全隱患。研究結合具體的工程實例，對坡地建築的基礎選型、擋土牆設計及上部結構設計進行探討。
工程地質概況
本工程建設場地的特點：①地表崎嶇不平，基岩此起彼伏，高差懸殊，地基持力層厚薄不均；②土層性質複雜多變，在場地範圍內，從平面分布到豎向空間都可能碰到性質不同的土層；③挖方填方都比較大，填土層尚未完全固結，填土質量和邊坡穩定問題比較突出；④同一建築物處於天然（挖方區岩石）和人工（填土）兩種地基上。場地土層分布自上而下依次為：①素填土，分布於表層，厚度為 0.3～2.1m；②砂質粘土 ，分布在場地坡麓處及部分山坡地帶，平均厚度1.5m；③殘積土，硬塑～堅硬為主，分布於場地大部分地段，平均厚度 5m，適合作為天然地基的持力層，fak=250kPa；④全風化花崗岩，該層層位分布穩定，屬於低壓縮性土層，fak=330kPa；⑤強風化花崗岩，強度較高，場地該層的埋深中等～較淺，適宜作為建築的淺基或墩基持力層，fak=450kPa；⑥中風化花崗岩，岩石強度高，屬於硬質岩，是良好的天然地基和墩基持力層。
基礎設計
根據《建築地基基礎設計規範》（GB50007-2002）要求，坡地建築基礎設計應滿足以下幾點：①滿足上部建築的承載能力要求；②滿足上部建築的沉降變形要求 ；③滿足建築整體穩定性要求。當持力層埋藏較淺且分布均勻時，首先考慮的是天然淺基礎，上部結構傳至基礎的荷載較小時 ，天然淺基礎是一種經濟合理的基礎形式，開挖深度小，工程造價低。當持力層埋藏相對較深，分布起伏變化，上部結構傳至基礎的荷載較大時，淺基礎承載力已不能滿足要求，此時可採用人工挖孔墩基礎，成孔簡單，成墩質量好，造價低，即能提供足夠的承載力又有良好的經濟性。當基岩埋藏很深時，人工開挖需穿越較厚的岩土層，施工難度較大，建議採用沖孔灌注樁、可適應較深的持力層，但工程造價相對較高。
擋土牆設計
坡地建築中，設計好擋土牆的意義重大，擋土牆是影響到上部結構設計的關鍵。 擋土牆的設計及施工中都應遵循安全、經濟、合理的原則，從實際場地出發，結合地形地質條件及使用要求，因地制宜，以取得最好的社會效益。山區地形地質條件千變萬化，每個工程都有其特殊性。工程設計時根據實際情況，因地制宜，力求達到擋土牆建築物的組合。通常坡地建築擋土牆設計做法有兩種：
（1）考慮擋土牆與主體結構分開。該做法受力明確，並有利於室內防水及防潮，但擋土牆單獨設定會增加岩石的開挖量，延長工期並增加工程造價，而且擋土牆與主體結構分開施工會使施工周期加長，同時由於擋土牆單獨設定建築使用空間變小，不符合業主要求。
（2）結合主體結構布置擋土牆。該做法將擋土牆與相應部位主體結構聯合設計，底板、頂板及擋土牆等組成合理的空間結構，可避免方案（1）的缺點。擋土牆要有足夠剛度，使牆身在土壓力作用下不發生移動或轉動。
