四川理縣木卡崩塌基本特征與穩(wěn)定性分析

劉 令

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072)

0 引言

理縣木卡鄉(xiāng)崩塌，位于理縣木卡鄉(xiāng)，緊鄰木卡鄉(xiāng)政府駐地，地理位置如圖1所示。理縣居民由藏、羌、漢、回和其他少數(shù)民族構(gòu)成，其中藏族占人口總數(shù)的 48.0%，羌族占 31.6%，漢族占19.8%，回族占0.4%，其他少數(shù)民族占0.2%。木卡鄉(xiāng)政府駐地距離理縣縣城約40 km，距離汶川縣城約60 km。在地理位置上，該崩塌勘查區(qū)緊鄰317國(guó)道，交通較為方便。

理縣木卡鄉(xiāng)崩塌在“5·12”地震中坡體表層出現(xiàn)較大范圍變形破壞跡象，造成坡腳處14間民房被砸壞甚至摧毀，并掩埋317國(guó)道線(xiàn)約80 m，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100萬(wàn)元以上。受地震作用影響，斜坡表層巖土體松動(dòng)現(xiàn)象明顯，坡體表層危巖、危石遍布，淺表層滑塌現(xiàn)象較為廣泛，一旦崩塌體再次活動(dòng)，將嚴(yán)重危及坡腳處木卡鄉(xiāng)城鎮(zhèn)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全和317國(guó)道線(xiàn)來(lái)往行人車(chē)輛的安全，同時(shí)也嚴(yán)重制約木卡鄉(xiāng)地震災(zāi)害重建工作的順利開(kāi)展。本文在調(diào)查的基礎(chǔ)上分析崩塌的基本特征，并開(kāi)展穩(wěn)定性分析，將有效地指導(dǎo)當(dāng)?shù)卣疁p災(zāi)防災(zāi)工作的開(kāi)展［1］。

1 崩塌基本特征

1.1 基本情況

木卡鄉(xiāng)崩塌調(diào)查區(qū)以?xún)蓚?cè)山脊線(xiàn)為邊界，后緣以斜坡與山頂平臺(tái)地交界為界，斜坡坡向325°～355°，整體寬350 m，縱向長(zhǎng)約650 m，坡面面積約23×104m2，坡腳高程1 530 m～1 538 m，后緣高程1 955 m～1 960 m，相對(duì)高差約425 m。木卡鄉(xiāng)崩塌從平面上看，斜坡整體較平整，無(wú)沖溝發(fā)育，分布較多基巖陡壁;從剖面形態(tài)看，整體斜坡坡度變化較小，平均坡度為40°～45°，局部基巖陡壁處坡度較陡，達(dá)65°～80°，斜坡坡腳處堆積體平均坡度35°，局部較陡，約45°，而斜坡前緣外側(cè)為雜古腦河Ⅰ級(jí)堆積階地，地形平緩，坡度一般小于10°，是木卡鄉(xiāng)主要規(guī)劃建設(shè)區(qū)和居民居住區(qū)。從整體形態(tài)看，木卡鄉(xiāng)崩塌可分為上部斜坡崩塌源部分和下部崩塌堆積體部分［1］，全貌見(jiàn)圖1。

圖1 木卡鄉(xiāng)崩塌全貌圖

1.2 崩塌源計(jì)算

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，木卡鄉(xiāng)崩塌初步估計(jì)危巖體方量有4.93×104m3，主要分布于斜坡陡峻部位基巖陡壁處，松散堆積體方量1.15×104m3，主要分布于斜坡中上部。另外原斜坡覆蓋層內(nèi)殘留的孤石在“5·12”地震及后續(xù)余震作用下被松動(dòng)，原始嵌入狀態(tài)發(fā)生改變，多數(shù)已經(jīng)形成危石，其直徑一般0.5 m～1.5 m，最大直徑約3 m，存在較大的安全隱患。目前坡面危石主要位于斜坡東側(cè)上部區(qū)域，斜坡下部坡面零星存在少量危石，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，目前該斜坡坡面存在的危石約5 000 m3(不包含基巖陡壁危石方量)。根據(jù)崩塌源物質(zhì)的變形破壞特征，將本段斜坡分為5個(gè)危巖區(qū)(分別為 WY-1，WY-2，WY-3，WY-4 和 WY-5)，3 個(gè)淺表層溜滑區(qū)(分別為 LH1，LH2和 LH3)和1個(gè)危石區(qū)(為 WS-1)［2］。

2 崩塌斜坡結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)木卡鄉(xiāng)崩塌所處斜坡整體坡向325°～355°，及下伏基巖產(chǎn)狀160°～190°∠65°～80°，基巖斜坡結(jié)構(gòu)類(lèi)型為反向坡。基巖由于受強(qiáng)烈的地質(zhì)構(gòu)造作用，節(jié)理裂隙極其發(fā)育，主要的構(gòu)造裂隙有3組，另外還有少量無(wú)序的節(jié)理裂隙，受裂隙及巖層面的切割，巖體呈碎裂狀和碎塊狀。此基巖斜坡結(jié)構(gòu)在地震的篩搖作用下，表層破碎巖體容易被松動(dòng)，結(jié)構(gòu)裂隙貫通速率明顯加快，受此控制，在局部陡坎部位易產(chǎn)生小規(guī)模崩塌掉塊現(xiàn)象。

從坡體覆蓋層結(jié)構(gòu)看，整個(gè)斜坡具備上薄(厚度＜3 m)下厚(15 m以上)特點(diǎn)，上部覆蓋層以第四系殘坡積層碎石土為主，其覆面形態(tài)與斜坡主體坡形一致，平均坡度38°～42°，此地形條件決定了本區(qū)土體在地震尖端拋高效應(yīng)影響下易產(chǎn)生多級(jí)拉張裂縫，在后期裂縫不斷牽引擴(kuò)展作用下，土體產(chǎn)生小范圍滑塌破壞。下部覆蓋層以第四系崩積、崩坡積碎塊石土為主，土體結(jié)構(gòu)總體呈稍密～密實(shí)狀態(tài)，除局部陡峻部位在地震作用下有小范圍滑塌現(xiàn)象外未見(jiàn)明顯變形破壞跡象。堆積體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

木卡鄉(xiāng)崩塌所處斜坡基巖巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查確認(rèn)，巖體內(nèi)主要發(fā)育3組裂隙，受這3組節(jié)理裂隙和巖層層面的共同作用，巖體被切割成碎裂狀和碎塊狀［1］。

3 崩塌穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

本次穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)主要采用赤平極射投影分析法和工程地質(zhì)類(lèi)比法進(jìn)行穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)。

3.1 WY-1，WY-2，WY-3，WY-4，WY-5 危巖片區(qū)穩(wěn)定性分析

WY-1，WY-2，WY-3，WY-4，WY-5 危巖片區(qū)均屬于巖質(zhì)邊坡區(qū)(基巖陡壁)，存在與坡向近一致的不利結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)組合面。受三組裂隙、巖層層面及卸荷裂隙的切割，巖體為碎裂狀結(jié)構(gòu)，呈大小不等的塊體，其變形破壞模式以巖塊體的滑塌式和傾倒式為主，主要為巖塊體沿高陡臨空的外傾不利結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)組合面發(fā)生滑移、崩落、掉塊現(xiàn)象，誘發(fā)因素為地震的篩搖作用，故采用赤平極射投影分析法進(jìn)行穩(wěn)定性作定性評(píng)價(jià)和分析。其極射赤平投影圖見(jiàn)圖2。

圖2 極射赤平投影圖

以上危巖區(qū)所處坡向基本一致，崩塌方向350°～0°，選取具代表性的3—3'剖面處WY-4危巖進(jìn)行穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)，分析評(píng)價(jià)見(jiàn)表1。

表1 危巖區(qū)危石帶穩(wěn)定性分析一覽表

從表1可知，該巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)狀態(tài)，裂隙③，④為主控裂隙，傾向與坡向近一致，裂隙③和裂隙④組合結(jié)構(gòu)面傾向與坡向小角度斜交，局部巖體可能會(huì)沿裂隙③、裂隙④或裂隙③和裂隙④組合結(jié)構(gòu)面出現(xiàn)滑移式破壞。綜合判定該處危石帶整體穩(wěn)定性好，局部處于不穩(wěn)定狀態(tài)［3］。

3.2 LH1，LH2和LH3表層溜滑區(qū)穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

LH1，LH2和LH3溜滑體均位于斜坡中上部，現(xiàn)狀變形跡象主要表現(xiàn)為后緣拉張裂縫發(fā)育，前緣局部位置鼓脹開(kāi)裂。在這些區(qū)域的下部斜坡面上堆積著大量松散的堆積物，當(dāng)暴雨和地震來(lái)臨時(shí)，容易發(fā)生坡面碎屑流。因此需要對(duì)大量的地表裂縫和已經(jīng)產(chǎn)生破壞的松散土體進(jìn)行加固處理，才能避免斜坡變形的進(jìn)一步加劇。

3.3 WS-1危石區(qū)穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

WS-1危石區(qū)位于斜坡中上部，坡面堆積大量危石，從其變形破壞跡象看，主要為坡面塊石體脫離土體束縛，產(chǎn)生向坡下墜覆、滑移并沿坡面滾落。故主要通過(guò)危石與土體接觸特征、坡體的地形特征、結(jié)構(gòu)特征及目前變形跡象對(duì)其穩(wěn)定性做評(píng)價(jià)及分析。

該區(qū)域地形坡度陡，40°～45°，大量塊石堆積于坡體表面，塊體大部分嵌在土體中。受地震作用的影響，大量塊石體已由原來(lái)嵌入土體狀態(tài)變?yōu)樗蓜?dòng)狀態(tài)，塊石的松動(dòng)產(chǎn)生位移導(dǎo)致地表形成圈椅狀或沿斜坡走向展布的直線(xiàn)型裂縫(見(jiàn)圖3)。在以上條件的影響下，塊石體已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，之后在地震(或余震)及降雨條件的影響下，塊石體將產(chǎn)生位移加速度并產(chǎn)生移動(dòng)，可致使塊石體沿陡傾坡面滾動(dòng)。總體看，WS-1危石區(qū)現(xiàn)狀穩(wěn)定性較差，需要對(duì)坡面危石進(jìn)行清除或采取部分支擋措施，方能減輕危石危害性［4］。

圖3 WS-1危石區(qū)典型坡面危石

4 結(jié)語(yǔ)

理縣木卡鄉(xiāng)崩塌在“5·12”地震中坡體表層出現(xiàn)較大范圍變形破壞跡象。受地震作用影響，斜坡表層巖土體松動(dòng)現(xiàn)象明顯，坡體表層危巖、危石遍布，淺表層滑塌現(xiàn)象較為廣泛，一旦崩塌體再次活動(dòng)，將嚴(yán)重危及坡腳處木卡鄉(xiāng)城鎮(zhèn)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全和317國(guó)道線(xiàn)來(lái)往行人車(chē)輛的安全。通過(guò)調(diào)查研究，木卡鄉(xiāng)崩塌源，主要位于斜坡中上部，斜坡結(jié)構(gòu)以基巖斜坡為主，斜坡表層覆蓋層較薄，土體厚一般小于2 m，初步估計(jì)危巖體方量有4.93×104m3，主要分布于斜坡陡峻部位基巖陡壁處，松散堆積體方量1.15×104m3。采用赤平極射投影分析法和工程地質(zhì)類(lèi)比法進(jìn)行穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)，崩塌體均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)與工程治理措施。

［1］湖南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.四川省地震災(zāi)區(qū)第三批重大地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急勘查、設(shè)計(jì)理縣木卡鄉(xiāng)崩塌詳細(xì)勘查報(bào)告［R］.長(zhǎng)沙:湖南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，2009.

［2］徐衛(wèi)亞，談小龍，蔣中明.節(jié)理巖體邊坡模糊穩(wěn)定性分析方法研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26(6):1232-1236.

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［4］李 澤，王均星，王漢輝.成組節(jié)理巖體的有限元塑性極限分析研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2007，29(10):1517-1521.

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