有人類活動地區危巖治理研究

2015-12-19 08:39:58嚴爾炳

西部探礦工程 2015年12期

嚴爾炳

（云南旅游職業學院，云南昆明650221）

有人類活動地區危巖治理研究

嚴爾炳*

（云南旅游職業學院，云南昆明650221）

研究了有人類活動生活地區危巖地質災害的治理方法，對危巖地質災害進行了評價研究，提出防治建議和治理方案，并對治理方案進行了論證。

危巖；治理；地質災害；研究

1 概況

1.1 研究任務由來

蘭坪縣石登鄉三角河村委會小箐危巖位于村委會所在地后山。2007年發生危巖松動，后壁出現裂縫，坡面出現部分巖土體崩落，雖然未發生大塊危巖的滾落，但是出現了危巖處于不穩定的狀況，給當地村民造成極大恐慌，小箐村危巖體下方直接受威脅群眾62戶，共計274人；資產約550萬元。因危巖體至村小組的直線距離較短，地形坡度大，險情緊迫、危險程度高，已嚴重危及著人民群眾生命財產安全，村委會上報縣、鄉兩級相關政府職能部門申請財政資金予以治理。

在《云南省蘭坪縣地質災害防治規劃（2011-2020）》中小箐危巖地質災害點列為當期項目，目前上級下達的項目治理資金已到位，縣委、縣政府及縣國土資源局決定啟動小箐危巖災害點治理工作，這是一項有人類活動地區危巖治理的研究。

1.2 地質災害等級

根據相關規范的災害劃分標準，三角河小箐村危巖的危害等級為二級；險情等級為小型；防治工程等級Ⅲ級。

1.3 可能致災范圍

蘭坪縣石登鄉三角河村委會小箐小組所在地至后山危巖體，長335m，寬750m范圍。

2 自然條件及地質環境條件

2.1 自然條件

2.1.1 地理位置

小箐村小組位于蘭坪縣西北方向，瀾滄江左岸，公路里程約95km。行政區劃隸屬石登鄉三角河村民委員會管轄。地理坐標：東經99°08′26″，北緯26°46′。現已有縣城通往石登鄉的柏油路，石凳鄉—三角河村委會公路也正在改建，交通較為方便。

2.1.2 氣象與水文

該項目地處東西各有南北走向的怒山山脈和縣境內云嶺山脈中雪盤山之間，瀾滄江干熱河谷兩岸，屬典型的“兩山夾一谷”，海拔2300m，屬于中山溫涼氣候，年平均氣溫19.40℃，年降水量680mm，年霜期70d。

2.1.3 社會經濟概況

石登全鄉轄14個村民委員會，110個自然村，120個村民小組。土地總面積551.4km2，2006年經濟總收入3443萬元，財政收入386萬元。糧食總產量1095× 104kg，人均有糧464kg。

三角河村委會有農戶408戶，有鄉村人口1501人，其中農業人口1472人，勞動力1061人。有耕地2551.59畝，其中人均耕地1.73畝；有林地17364.21畝。全村轄6個村民小組，2012年全村經濟總收入406.54萬元，農民人均純收入2496.00元。

2.2 地質環境條件

2.2.1 地形地貌

項目區位于碧螺雪山的東側坡面，瀾滄江右岸，屬于半山區地貌類型，海拔2100～2300m，地形坡度10°～38°之間。小箐村小組位于坡度稍緩的區域，后部的地形坡度稍大，左右兩側均有箐溝發育，箐溝沖蝕程度較輕。

2.2.2 地質構造及新構造運動

（1）地質構造：該區位于唐古拉—昌都—思茅地塊中段西緣，瀾滄江構造—巖漿帶中段。區內巖漿活動頻繁，變質作用和構造變形強烈，主構造線呈南北向展布，為一強烈擠壓、逆沖推覆形成之造山帶。

（2）新構造運動：由于該區域內斷裂構造發育，由這些斷裂為邊界形成了若干個活動斷塊，伴隨青藏高原的大規模強烈隆升，區內及外圍亦大面積整體間歇性急速抬升，在此背景下，上述活動斷塊因抬升幅度的差異，造成了塊體間的差異運動，總體趨勢由西北向東南塊體抬升由強變弱。強烈地震主要發生在活動塊體的邊界，反映活動塊體之間的差異運動與地震有關。

（3）地震：據有關資料記載，自1948～1995年全縣共發生地震7次，其中，破壞性地震1次，其余全為5級以下。據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010），工程區屬抗震設防烈度7度區第三組，設計基本地震加速度為0.15g。

2.2.3 水文地質條件

本區屬瀾滄江水系，該區位于瀾滄江右岸的石登-小格拉構造帶，周邊分布地層巖性有灰巖、板巖，所賦存的地下水主要為裂隙水，地下水主要接受西部山區大氣降水的補給，地表水滲入地下后沿山體坡面向東徑流，最后排泄于瀾滄江江內。該區范圍內未發現地表徑流，村民的引用水源主要是從區外水管引水。

3 地質災害體（危巖）特征

3.1 W1危巖

W1危巖體外觀尺寸16m×13m×12m，體積約2500m3，距離村莊42m，危巖下部地形坡度分為兩段，由上至下：25°，坡長14m；18°，坡長28m，斜坡總體向東傾斜，正對小箐小組，坡面植物主要為核桃，樹徑15～30cm。危巖體為灰巖，巖體結構完整未發現節理、裂隙，巖下部架空，可見10～15cm縫隙。危巖下部有一臺坎，坎高3m。

3.2 W2危巖

W2危巖體外觀尺寸19m×21m×16m，體積約5000m3；危巖體上發育有5道裂縫，其中3條為近似東北—南西向。距離村莊約190m，危巖體至村莊的線路分大致為4段，由上至下：65°，18m；36°，92m；28°，40m；15°，40m。危巖體下部懸挑5.5m，懸空高度1～2.2m。據當地村民反映，6年前還可直立進入危巖下部的懸空處存放玉米秸稈、稻草，后來陸續出現變形松動，現在需爬行方可進入。危巖懸空下方出露的巖體為塊石堆積體，塊石粒徑0.5～2.3m，危巖底部集中受力部位為膠結狀角粒巖，中等風化。調查發現前部懸崖口巖石縫隙中生長有一顆植物，根系劈裂巖石可見貫穿裂縫1～1.5mm，不利用坡面巖石穩定。危巖體后部為凹字地形，底部為塊石充填，塊石粒徑1.5～2.6m，有7棵喬木樹種，樹徑3～15cm，后壁為一塊體積相當的灰巖，巖體完整。

3.3 W3危巖

W3危巖體外觀尺寸9m×3m×6m，體積約150m3；巖體為灰巖，結構完整，無裂隙節理。危巖底部呈18度順坡傾斜，架空結構，可見縫隙10～30cm，危巖前緣為1.3m寬塊石堆積平臺，危巖體距離村莊約195m，危巖體至村莊的線路分大致為4段，由上至下：60°，23m；36°，92m；28°，40m；15°，40m。

3.4 危巖堆積區

危巖堆積區位于W2、W3危巖下方，構成危巖體為灰巖，分布面積30m×25m=750m3，危巖呈亂石堆，由粒徑1.5～3.3m，危巖體共8塊，危巖表面光滑，外觀形狀類似橢圓，距離村莊約180m，2007年發生過松動，但并未發生滾落。

4 危巖災害評價

4.1 W1危巖

危巖體完整體積較大，呈不規整幾何形狀，有2個近似平面的表面，因此在地震、降雨等外因作用下，危巖的運動一般而言只會發生滑動，幾乎難以翻滾。雖然危巖體距離村莊距離較近，但所處地形坡度較緩（18°），即使發生地震，危巖運動距離較小，不會直接造成對村莊的威脅，危巖滑移后僅會阻礙村莊的小路，破壞下部樹木及毀壞村民引水管道，危害程度較小。

4.2 W2危巖

危巖體巨大，約5000m3，危巖體上發育有裂縫，懸崖頂端。危巖在坡面方向存在約5.5m懸空，而下部支撐懸空部分的巖體為角粒巖，厚度30～60cm，角粒巖中可見粒徑3～8cm，呈鈣質膠結狀，強度較低。危巖下部懸空高度1.0～2.2m，底部為塊石堆，粒徑0.5～2.8m，較為密實，塊石完整。危巖順坡面正下方巖體為鈣質膠結塊石，現場調查，該巖石上生長有根系發達的植物，植物根系已劈裂膠結巖體，植物根系對巖石的劈裂作用已危害到坡面巖體的穩定。該危巖在地震或持續重力作用下容易造成懸空部位下角粒巖應力集中，受巨大壓力破壞解體。危巖在目前的懸空部位的下落，為危巖提供松動的初始動能。而危巖下部的危巖松動沖積力作用下也可能會發生松動，無法支撐危巖的重力，進而發生危巖的滾落。危巖體前方的地形坡度約65°，高差近20m，有利于危巖的初始階段的墜落加速。一旦發生危巖滾落，其巨大的沖積力將難以阻擋，對小箐村小組造成危害是毀滅性的。綜合以上分析，存在危巖失穩、墜落、翻滾的可能，危害程度巨大。

4.3 W3危巖

該危巖位于坡面頂部，底部架空，下部支撐危巖的巖體呈亂石堆狀，支撐點較多，支撐巖石強度較高，雖然危巖體結構完整，底部超坡面傾斜，但是下部支撐的巖體所在的坡面地形約18°，順坡傾斜。危巖距離斜坡口約1.3m，坡口以下地形坡度約60°，存在危巖翻滾加速的條件。上述條件整體分析，發生危巖滾落的可能性小，危巖危害程度較小。

4.4 危巖堆積區

危巖堆積區的巖體表面光滑，形狀橢圓，多為歷史上危巖崩落，經滑落、風化等作用形成。危巖區位于W2、W3危巖體下方，分布范圍約750m3，危巖順坡向大部分臨空，甚至出現危巖疊放在下部完整光滑巖石上的情況，2007年在沒有地震外力等外力作用的情況下下發生過松動，造成危巖周邊2處地表垮塌，但未發生危巖滾落。因危巖區下部的地形坡度較大（約38°），坡上植被稀疏，且多為灌木，危巖容易發生順坡面的滾落，綜上所述，危巖區的危巖失穩的可能性較大，坡面有利有危巖的滾落，滾落方向正對村莊，危害程度較大。

5 災害發展趨勢及防治建議

5.1 發展趨勢

從危害性評價分析看，W1、W3危巖體需要較大的外力作用才會發生滾落；危巖失穩的可能性小，危害小。W3前部地形坡度較大，具備滾落的地形條件，需要考慮進行適當防護。

危巖體和下部的危巖區在自重作用及地震、降雨等外因影響條件下，發生危巖失穩、滾落的可能性較大，危害程度較大。隨著時間的推移，隨著降雨沖刷侵蝕坡體，危巖危害勢必增大。特別是W2危巖體，危巖下部懸空，前面有植物根系劈裂支擋巖體，破壞巖土的結構；后部12m寬的凹陷地帶隨著樹木生長，樹干的增大對危巖具有一定的推動作用，危巖的發展趨勢不利于穩定，需重點防護。

5.2 防治建議

（1）W1、W2、W3危巖體建議采取支撐，防止危巖的發展，減低危害；對于危巖區因不具備原地錨固、支撐條件建議在危巖下方，具備地形平緩條件地段進行攔擋。

（2）W2危巖體后部及前部劈裂巖石的樹木應盡快砍伐，消除危害。

（3）危巖下方坡面上的植被應盡量保護，嚴禁砍伐。

（4）嚴禁在危巖周邊及下方放炮炸石，進行大規模切坡開挖。

（5）維持危巖下方村莊的現有邊界，避免村莊向北部擴展，盡量為危巖的滾落提供充足的減速、緩沖地帶。

（6）增加對村民宣傳教育活動，明確疏散路線及其危害影響區。

（7）組織人員進行巡查，加強危巖變形觀測，發現險情及時通報。

6 防治工程的必要性、緊迫性

小箐危巖直接威脅對象為小箐村小組，村小組為村委會所在地，現有農戶62戶，共計274人，受威脅群眾資產約550萬元。根據危害對象劃分標準，小大河危巖的危害等級為一級。一旦危巖滾落，對當地群眾人員財產造成重大危害，因此開展地質災害的防治工程勢在必行。

小箐危巖災害點已列為《云南省蘭坪縣地質災害防治規劃（2011-2020）》2012年度防治項目，自W2危巖下部空間被壓縮變小以及2007發生發生危巖松動后，危巖對當地村民造成較大的恐慌，村委會負責人曾多次向石登鄉政府及縣國土所匯報，要求上級部門采取相關處理措施，保證村民的生命財產安全。該災害也引起縣政府及國土資源管理部門的高度重視，在上報省廳爭取到相關治理費用后，隨即開展該地質災害點的防治工作，對當地群眾及上級政府部門而言，該地質災害點的防治工程顯得尤為緊迫，防治工程刻不容緩。

7 治理方案的確定

作為治理滑坡、崩塌的方法，當前國內外普遍采用的有錨固、支撐、移除3大類的處理方法。

就該項目而言，錨固因不具備原地錨固的條件，故無法采用。支擋方案，多數村民不認可，村民認為該方案治標不治本，沒有從根本上解決問題。治理后尚有較大的安全隱患。

我們通過實地踏勘，查閱相關資料，我們認為：W2危巖及W3危巖一旦遇到相當地震（按照國家相關部門批準蘭坪縣抗震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.15g，分組為第三組）及暴雨襲擊，極有可能發生傾倒式崩塌。依據崩塌的治理應以根治為原則，當不能清除或根治可采取遮擋，支撐等其它措施。結合我們以往已經實施危巖項目實際治理經驗，采用控制爆破的方法進行清除，才是標本兼治的方法，實際實施也是切實可行的。

8 控制爆破清除危巖的原則及可行性分析

用控制爆破清除W2危巖及W3危巖，控制主要從3個方面入手：

（1）控制一次起爆的范圍及炸藥量，這主要解決爆破引起震動問題，將震動控制在規范允許的范圍之內，我們長期從事該方面的生產、研究，以目前的技術手段及我們的技術力量是有保障的。

（2）控制爆破的孔網參數，通過對孔網參數的科學設計，控制爆落巖塊方向及大小，盡量控制和減小爆落巖塊的沖擊方向及力量。

（3）微分炸藥控制爆破產生的飛石及減小飛石距離，通過合理的炮孔參數及間隔裝藥等措施，通過微分炸藥的方法，使單位炸藥破碎巖石均等，炸藥爆炸的能量主要用于破碎巖石，從而控制爆破產生的飛石及減小飛石距離。

通過以上的技術手段，可以看出，用控制爆破清除該危石達到治理該地質災害從技術上、方法上是完全可行的。

9 爆破清除危巖安全保障措施

除采取以上所述的技術措施外，因危石下方就是村子。故還應進一步采取安全措施，其主要內容是：

（1）劃定一定范圍的安全警戒區，在爆破時人員撤離警戒區，爆破結束，安全檢查結束后人員方可返回家中。

（2）設置安全防護措施，防止滾石造成危害。

10 危巖主要動力學參數計算

結合防治工程可行性研究結論，危巖在發生失穩后在坡面上的運動形式為滾落式，在危巖至攔石墻之間的坡面為直線型，坡面沒有突起的孤石等障礙物阻擋，具有一定厚度的表土土壤，植被多以灌木叢為主。因此可以判定危巖發生滾落時，危巖基本不會發生跳躍，因此相關危巖動力參數計算中無需進行最大水平偏離距離及彈跳高度計算，只需進行落石速度及撞擊力計算。

10.1 落石速度

從危巖的滾落路線來看，滾落坡面屬于直線型坡，巖塊從陡崖上墜落至坡腳的速度計算公式為：