南江縣劉壩鄉金太村危巖體變形機制及穩定性分析

蘇遠東　劉瑩

【摘 要】以南江縣劉壩鄉金太村危巖體邊坡為例，在綜合分析區域地質資料的基礎上，結合現場調查情況，研究危巖體的影響因素和變形機制，對其穩定性進行分析基礎上提出防治措施建議，為預防類似地質災害發生提供科學依據。

【關鍵詞】危巖；變形；穩定性；南江縣

南江縣劉壩鄉金太村危巖體為學校及公路修建時切方所形成的人工邊坡，在歷史上曾發生危巖崩塌落石，“5.12”地震使該危巖坡面崩塌隱患加劇，嚴重地威脅著南江縣第三中學人員、財產的安全。

1 地質環境條件

1.1 地形地貌

勘查區位于南江河支流河谷西北側斜坡地段，屬于侵蝕河谷一中山山地地貌，地勢西北高，東南低，自然斜坡坡度一般10°-15°。危巖處為砂巖與泥巖互層形成的陡崖，坡度近直立，坡高14-25m。

圖1 危巖區全貌圖

1.2 地層巖性

勘查區地表主要為第四系松散堆積層（Q4col），以碎塊石為主，夾粉土，碎石一般粒徑3-40mm。下伏基巖為侏羅系中統上沙溪廟組中段（J2s2），一巖性為紫色、灰紫色粉砂質泥巖、灰綠色泥巖以及灰色厚層中一細粒長石砂巖，長石砂巖與砂質泥巖呈互層狀產出，產狀228°∠9°。

1.3 地質構造

勘查區內地層為單斜，未見斷裂及褶皺，地層部狀總體200-260∠10°-15°，較緩。勘查區地處龍門山地震構造帶北側以東，區內未見活動地震構造帶，屬地殼穩定區，抗震設防烈度為VI度第二組，地震動峰值加速度值為0.05g，特征周期為0.35s。

2 危巖區規模及形態特征

危巖平面上總體呈狹長的近四邊形，南北走向長約53m，東西寬18-25m，包括W1-W4危巖體（見圖1、表1），危巖總方量約133.5立方米，屬小型。崩塌危巖區相對高差近30m，坡度近于垂直。

危巖上部砂泥巖風化呈塊狀及碎塊狀、砂狀，易脫落。中部砂巖“X”型剪節理及裂隙發育，均為張裂隙，主要有四組，J1： 23°∠L 71°，走向與斜坡走向小角度斜交，傾角與地形坡度接近，結構面間距一般0.5-1.2m，為不利結構面；J2： 120°∠75°，走向與斜坡走向小角度斜交，傾角與地形坡度接近，結構面間距一般0.5-1.5m，為不利結構面；J3： 175°∠68°，走向與斜坡走向近垂直，傾角與地形坡度接近，結構面間距一般0.4-1.8m，為較穩定結構面；J4： 346°∠72°，走向與斜坡走向近垂直，傾角與地形坡度接近，結構面間距一般0.3-1.2m，為較穩定結構面。陡崖、巖層和節理裂隙的相互關系見圖2。裂隙寬度一般3-8～不等，巖體多被切割呈鑲嵌塊狀，可見巖石錯裂及臨空面，局部形成巖腔。可能的崩塌方式應主要為傾倒、墜落式。

圖2 節理裂隙統計圖

3 危巖崩塌變形破壞機制

3.1 影響因素

巖體節理裂隙較發育一發育，較完整一較破碎，因此主要影響因素有大氣降水、孔隙（裂隙）水、風化作用和地震等，將導致節理進一步發展、貫通。陡崖上砂巖間的泥巖因差異風化形成巖腔，使巖腔上部砂巖形成倒懸體，形成了崩塌的隱患。

3.2 變形破壞機制

危巖體較完整一較破碎時，當節理裂隙面與最大主應力間夾角適宜時，巖體則沿節理裂隙面剪切滑動。差異風化形成的巖腔和在“5.12”地震及以前已經發生崩塌卸荷面附近巖體應力重新分布，在應力集中帶產生拉裂面。大氣降水、空隙（裂隙）水與節理裂隙結構面發生物理、化學和機械作用，地震和人工爆破等作用加劇結構面的發展，導致節理裂隙貫通，危巖體在重力作用下就有可能發生崩塌，形成地質災害。

4 穩定性評價

對兩個規模較大的危巖體W1、W3采用傾倒式破壞模式計算：

穩定性計算公式如：K=■

式中：K為穩定系數；W：為未臨空危巖體的重量；Wi為臨空危巖體的重量；a為未臨空危巖體重心離支點的水平距離；b為臨空危巖體重心離支點的水平距離；F為水平地震力；h為水平地震力離支點的垂直距離；U為動水壓力；通過以上計算，得出三種工況穩定性系數（表2）。

通過對勘查區內危巖進行分析以及計算結果可以看出：WY1， WY3在天然工況和暴雨工況下均處于欠穩定狀態，在暴雨+地震工況下處于不穩定狀態，發生崩塌的可能性大。如危巖發生崩塌，則危及其下南江縣第三中學師生的正常教學和生活，危及其下道路上行駛的車輛及行人的安全。因此必須及時對其進行有效治理。

5 防治措施

根據現場調查，危巖上部松散層厚度薄，砂質泥巖風化呈塊體、砂狀，厚度較大。危巖上部未發現卸荷裂隙，坡度較緩，建議采取以下治理方案：

1）頂部設置攔截水溝，疏導地表水，防止地表水進人危巖體；

2）清除危巖上部表面松散層及危巖體W1、W2、W3和W4（需臨時中斷交通、設置保護帶）；

3）對危巖上砂巖間巖腔進行支撐，對陡崖下部軟弱砂泥巖部分進行封閉，防止進一步風化使巖腔進一步擴大；

4）適當削減危巖斜坡的坡度，并對危巖體表采用掛網噴漿或設置主動防護網加固，對大塊危巖進行錨固。

6 小結

1）南江縣第三中學危巖由于巖體構造裂隙和風化裂隙極為發育，受順坡向裂隙、坡面等不利結構面影響，其表層破碎巖塊極易產生墜落、剝落，從而有發生崩塌形成地質災害的可能。

2）經分析計算，目前該危巖體處于欠穩定一不穩定狀態，已危及其下南江縣第三中學及道路車輛行人的安全，因此必須及時對危巖體進行有效治理。

3）建議采取頂部設置攔截水溝，清除危巖體，支撐巖腔，使用主動防護網進行錨固等防治措施。

[責任編輯：楊玉潔]