第1章 环境边坡
1.1 环境边坡的概念
限于国情、行业和研究人员的角度不同,国内外对于边坡的理解不尽相同。无论是在名称上还是在内涵上多存分歧,同一术语的概念也有很大差异,迄今还没有一个公认的定义。在英文翻译上更是五花八门。例如,工程边坡的英译有:engineering slope,engineered slope,cut slope,cutting slope,excavated slope,excavation slope,man-made slope等。因此,在提出环境边坡概念之前,有必要对几个边坡的概念和内涵进行厘定。
边坡或斜坡(slope):在自然营力作用或人为作用而形成一定倾斜度地形的地质体。它包括天然斜坡和人工开挖的边坡,具有一定的坡度和高度,在重力和其他地质营力作用下改变着斜坡的外貌,表现为斜坡土石的向下移动,使之逐渐变缓。由全国科学技术名词审定委员会审定公布的边坡/斜坡定义为:岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。这个定义不全面,不应只从地貌形态上来定义,边坡不只是一个面,它的稳定性是受软弱面、结构面组合、甚至是受深部卸荷裂隙控制的,是具有一定深度的“地质体”。
自然边坡(natural slope):由自然地质作用形成地面具有一定倾斜度地形的地质体。它是天然存在的,是经受长期自然营力作用的产物,包括滑坡、倾倒变形体边坡等。
工程边坡或人工边坡(engineering slope):由人工开挖、填筑形成地面具有一定倾斜度地形的地质体。它由人类工程活动而形成,如因修建水工建筑物、构筑物和市政工程开挖或填筑施工所形成的边坡。对于水电工程而言,工程边坡一般是由人工开挖形成的,因而英译cut slope也是比较妥当的。
边坡工程(slope engineering):为满足工程需要,人工对边坡进行改造、加固或采取支护措施来达到边坡稳定性的工程。边坡工程概念早在霍克教授(1979)《岩石边坡工程》经典专著中就有体现[5],孙广忠(1993)明确地提出了边坡工程的概念。它具有两层含义:以最经济的造价修建一个人工边坡,或者以最经济的造价防治一个自然边坡破坏,其目的是建成一个经济实用的边坡工程[6]。
边坡环境(slope surroundings):边坡影响范围内的岩土体、水系、建(构)筑物、道路及管网等的统称。此概念在建筑基坑工程中应用较多,而在水电工程很少提及。基坑工程地处都市,建筑物密布,在边坡开挖和基坑支护时,就必须考虑边坡环境,以免造成差异沉降、地面开裂、挖断地下生命线等。而水电工程地处深山峡谷,少有建(构)筑物、道路及管网等,所以在开挖及支护中,一般无需考虑边坡环境。此处的“环境”概念中并不涉及大气圈、水圈、噪声的“environment”,而是关于开挖边坡周边堆放的岩土体、地表水、地下水、已有的建(构)筑物、道路、电线和管网等的道路交叉条件、上空净空条件和地下埋设物,因而采用“surroundings”用语较为贴切。
在传统的水电工程中,重视对开挖的工程边坡的勘察、设计和管理,对库首边坡也有一定的关注,但对工程边坡之上的自然边坡的危害性认识不足,在条例、规程、规定上尚属空白。汶川地震的教训是深刻的,它说明工程边坡稳定,不一定道路桥梁工程就安全,之上的自然边坡是一大危险源,不能轻视之!现代水电工程,越来越多地建在深山峡谷中,在数百米工程边坡之上,还有数百米至千米以上的自然边坡,由于其势能巨大,一块落石就有可能造成极大的危害。对它的稳定性和危害性调查和评价更不能轻视之。为引起大家对这一问题足够重视,特引入环境边坡的概念。
环境边坡(surroundings slope):位于工程边坡开挖开口线之外的、在自然营力作用或人为作用下、一旦失稳可能会对工程或人员构成威胁的、具有一定倾斜度地形的地质体。即,它是自然边坡的一部分,在自然条件下及人类工程振动等作用下,在工程边坡范围之外、可能发生落石、崩塌、滑坡等地质灾害,进而造成其下人员伤亡和财产损失的边坡。
从自然边坡中划分出环境边坡,是为了区别一般意义上的自然边坡,突出工程边坡周边边坡的重要性和潜在危险性,扩展边坡概念,修正边坡的勘察、设计和管理理念,达到减灾防灾的目的。