娃娃崖崩塌災害特征及防治

汝 佧 汪 惠 邱洪亮

(1.西南科技大學，四川 綿陽 621010；2.四川省地質礦產勘查開發局九0九水文地質工程地質隊，四川 綿陽 621050； 3.四川省川建勘察設計院，四川 成都 610017)

娃娃崖崩塌災害特征及防治

汝 佧1汪 惠2邱洪亮3

(1.西南科技大學，四川 綿陽 621010；
2.四川省地質礦產勘查開發局九0九水文地質工程地質隊，四川 綿陽 621050； 3.四川省川建勘察設計院，四川 成都 610017)

通過野外調查和獲取實驗數據，評估了娃娃崖崩塌災害的特征,分析了崩塌災害的成因，揭示了娃娃崖崩塌地質災害形成的內部條件和外部條件，并對娃娃崖穩定性及運動形式進行了研究，提出了合理性的治理建議。

娃娃崖崩塌，特征，成因，防治

崩塌是指巖土體在自身重力的作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳的一種地質現象，具有明顯的傾覆和拉裂的現象，是斜坡破壞的一種形式[1]。

1 娃娃崖區域基本地質條件

2 娃娃崖崩塌的特征及變形機制分析

1)娃娃崖崩塌的特征。a.崩塌的地質特征。崩塌巖體出露地層分布于表層土體以下，基巖裸露，巖層為厚層狀灰褐色灰巖，產狀112°∠20°，巖層塊體大，裂隙面發育，由于灰巖的溶蝕現象，易形成凹腔?；規r中結構面開裂2 cm～8 cm，具少量泥質充填。通過對該區裂隙調查及統計分析，結構面形態主要為上下盤吻合接觸，裂面多較平直，結構面在塊體沿著它滑動時，塊體運動方向與塊體沿結構面移動方向是一致的，結構面形態對其運動無阻抗作用。b.崩塌的分布發育特征。危巖分布區位于場區斜坡頂部。整個危巖分布區內共發育分布1處危巖體、1處危巖帶。危巖體(Wy1)發育于工作區東南部陡崖，危巖長8 m，寬15 m，高6 m，危巖總體積約為720 m3，巖性為灰巖，危巖體下部形成了臨空面，表面強風化，危巖體發育兩組裂隙，屬于危巖發育的主控裂隙。該點已經發生過崩塌現象，其破壞模式為傾倒式；危巖帶(Wyd1)發育于工作區東南部陡崖，危巖長65 m，寬2 m，高15 m，危巖總體積約為1 950 m3，巖性為灰巖，危巖體下部形成了臨空面，表面強風化，危巖體發育兩組裂隙，屬于危巖發育的主控裂隙。目前該點發生過較小的崩塌掉塊現象。根據赤平投影分析，危巖體(Wy1)和危巖帶(Wyd1)中發育的兩條裂隙與坡面傾向基本一致，裂隙1和裂隙2的傾向與坡面傾向之間夾角小于45°，傾角小于坡角，危巖處于不穩定狀態(見圖1，圖2)。

2)娃娃崖崩塌變形破壞機制分析。a.成因分析。危巖的形成包括內部條件和外部條件兩類[2]，具體如表1所示。b.娃娃崖崩塌變形破壞機制。危巖體主要發育分布在陡崖和陡坡上，為危巖體的變形破壞提供了高陡的臨空面，加之巖性較脆，砂泥巖差異風化，在巖塊根部發育凹巖腔，不利于巖體保持自身穩定性，形成危巖。按危巖形成的力學機制可分為滑移式、墜落式和傾倒式[3，4](見表2)。

表1 崩塌影響因素及其表現形式

表2 娃娃崖崩塌的破壞機制及特征

3 崩塌的穩定性分析

崩塌(危巖)體的穩定性分析評價是地質災害成災可能性判斷及決策的基礎，崩塌(危巖)體穩定性評價的目的是為崩塌成災的可能性和危害性評價提供依據。危巖塊體主要分布于場區山脊頂部陡崖地段，工作區基巖被裂隙切割后處于不穩定狀態，威脅坡下道路及行人，危巖主要以小型滾石、塊石崩落為主，崩落方向48°～56°?？辈閰^內的危巖體的變形破壞模式主要有傾倒式、滑移式和墜落式，對于不同變形破壞模式的安全系數的計算各不相同。傾倒式變形破壞安全系數計算公式如下：

傾覆力矩：

(1)

抗傾覆力矩：

(2)

穩定性系數：

(3)

滑移式變形破壞穩定性系數計算公式：

(4)

墜落式變形破壞穩定性系數計算公式：

(5)

其中，W為危巖體重力，kN；P為危巖塊體承受的水平地震力，kN。由P=ξW計算，ξ為水平地震系數，取值ξ=0.1；β為破裂面傾角，(°);H為危巖體高度，m；C為裂隙面的等效內聚力，kPa；φ為裂隙面的內摩擦角，(°)；e為裂隙深度，m；e1為裂隙充水深度，m；Q為裂隙中靜水壓力，kN；H為危巖體高度，m；a為重力作用點距傾覆點的水平距離，m；C0為危巖體的內聚力，kPa；φ0為危巖體的內摩擦角，(°)；C1為結構面的內聚力，kPa；φ1為結構面的內摩擦角，(°)；h0為地震力距傾覆點的垂直距離，m；[σt]為危巖體抗拉強度標準值,kPa。根據穩定性計算結果，按照DZ/T 0218—2006滑坡防治工程勘查規范中危巖體穩定程度等級劃分表將危巖體進行穩定程度劃分(見表3)。

表3 危巖穩定性評價標準

通過工作區危巖體穩定性計算，按評價標準劃分其穩定性結果為在自重和暴雨的條件下，危巖體的穩定性系數F=1.278，處于欠穩定狀態，在天然條件下受自重和地震力的影響，危巖體的穩定性系數F=1.006，處于欠穩定狀態。

4 娃娃崖崩塌的運動形式分析

危巖體發生破壞，其運動方式受下部斜坡的物質組成、邊坡坡度角等的影響，運動距離各不相同。崩落體隨坡度角增大，可分別表現為滑動、滾動、跳躍和自由崩落等方式[5,6](見圖3)。區內受巖體破壞影響的主要為地震和暴雨，區內危巖出露地段的坡度角均大于30°,大部分危巖以滾動、跳躍或自由崩落的方式向坡腳運動，最后堆積于坡腳緩坡地帶或滾入坡下公路上，直接影響坡下公路及行人的安全。

根據調查情況和前述的定性、定量綜合分析，危巖體Wy1在暴雨、地震狀態下均處于欠穩定狀態。在自身重力和暴雨的作用下，娃娃崖產生崩塌變形的可能性較大，其次危巖帶在溶蝕及風化作用下產生局部掉塊的可能性較大，嚴重威脅坡腳公路及行人的安全。

5 娃娃崖崩塌的防治建議

根據區內的工程地質條件和規模，建議在確保將來工程建設區安全的情況下，選擇治理方案時主要考慮“經濟合理，技術可靠，施工方便”的原則[7]，為此根據災害體的具體情況，對其治理可采用兩種治理方案：方案一：由于危巖體體積較大，其整體產生傾倒變形的可能性較大，且巖體為灰巖，在崩落滾動過程中不易產生解體，故考慮采用爆破清除；危巖帶(Wyd1)變形破壞主要變形為溶蝕風化掉塊，可考慮在坡腳設置被動防護網。方案二的區別在于對危巖帶的處理可考慮采用錨桿+主動防護網。

綜合上述治理方案，可以達到治理和防止災害發生的目的。

[1] 胡厚田.崩塌與落石[M].北京:中國鐵道出版杜，1998.

[2] 曠鎮國.重慶市中區危巖崩塌特征、形成機制及防治研究[J].中國地質災害與防治學報，1995,6(3):51-56.

[3] 許 強,黃潤秋,殷躍平，等.2009年6·5重慶武隆雞尾山崩滑災害基本特征與成因機理初步研究[J].工程地質學報，2009，17(4):433-444.

[4] 蘇勝忠.邊坡工程勘察中崩塌落石運動模式及軌跡分析[J].工程地質學報,2011,19(4):577-581.

[5] 唐紅梅，易朋瑩.危巖落石運動路徑研究[J].重慶建筑大學學報,2003,25(1):17-23.

[6] 黃潤秋,劉衛華,周江平.滾石運動特征試驗研究[J].巖土工程學報,2007,29(9):1298-1302.

[7] 胡 斌，黃潤秋.軟硬互層邊坡崩塌機理及治理對策研究[J].工程地質學報，2009，17(2):200-205.

Characteristics and prevention of doll cliff collapse disaster

Ru Ka1Wang Hui2Qiu Hongliang3

(1.SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China;2.SichuanGeologyandMineralExplorationDevelopmentBureau909HydrogeologyandEngineeringGeologyTeam,Mianyang621050,China;3.SichuanChuanjianGeotechnicalSurveyandDesignInstitute,Chengdu610017,China)

Through the filed investigation and experiment, the characteristics of dolls cliff collapse disaster had been analyzed and assessed. By analyzed the causes of collapse disaster, internal and external conditions of the collapse disaster had been revealed. Analysis the stability and movement form of the dolls cliff collapse, rationality proposal had been given.

dolls cliff collapse, characteristics, causes, prevention

2015-06-06

汝 佧(1987- )，男，助教； 汪 惠(1989- )，女，助理工程師； 邱洪亮(1986- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)23-0066-02

P694

A