甘房危巖體變形機制及穩定性分析

摘 要：甘房危巖體位于金陽縣包谷山村省道S208內側陡崖處。危險區居住著包谷山村甘房組十幾戶居民，天地壩鎮中心校亦位于危險范圍內，危巖體危害性大。文章結合該區的地形地貌特點，分析了危巖體形成發育的環境地質條件，變形機理和影響因素。重點分析了巖體上下部位因巖性的差異而導致卸荷裂隙發育及巖體裂隙發育的過程，在此基礎上，運用赤平投影圖解的方法，分析了控蹦結構面與臨空面之間的空間關系，對危巖體進行評價，得出崩塌的類型和特征與實際相符。

關鍵詞：危巖體；地質條件；變形機理；赤平投影；穩定性

甘房危巖體位于金陽縣省道S208內側，地理中心坐標：X=3069985、Y=18327316。區內為甘房組居民集中居住區，危巖體主要分布于斜坡體中部，危巖帶體積約2100m3。該危巖體的存在，嚴重影響了當地居民的正常生產和生活秩序。已造成2間房屋被毀（房屋現已翻新），幸無人員傷亡。危險區居住著天地壩鎮甘房組十幾戶居民，天地壩鎮中心校亦位于危險范圍內。危巖帶沿斜坡帶呈近南北向展布，坡度總體在54°～78°左右，局部在80°以上，危巖帶沿走向長約35m，寬約10m，厚度約6m。危巖帶所在區域高程約1600.42m，距離坡腳省道S208高差約50m。而其中的危巖為帶狀砂巖中被裂隙切割形成的危險塊體，呈探頭懸空及孤立塊體斜靠等形式分布在砂巖陡崖上，危巖體受新構造運動作用，在陡崖帶形成卸荷拉裂帶，加之巖體中原有構造裂隙的切割，形成傾向坡外的楔形體，在暴雨產生的空隙水壓力、地震及爆破震動等作用下，促使分割體重心外移，誘發崩塌發生。

1 危巖體的環境地質條件

1.1 地形地貌

危巖崩塌帶沿山脊近南北展布北高南低，崩塌帶后緣高程1600～1630m。北段、中部山脊稍寬緩，坡角54～78°，局部為陡崖陡崖高20～40m。南段山脊為典型的“刀背嶺”地形，地形險峻，陡崖高50～90m，陡崖下部為陡斜坡地形，坡角40～45°坡面不平，孤石林立。整個崩塌帶地勢總體呈北高南低之勢，坡頂坡腳相對高差約120～140余米，溝谷深割，地形地貌條件復雜。

1.2 地層巖性

據現場勘探揭露與調繪，出露地層有第四系全新統耕植土（Q4ml）和殘坡積碎石土（Q4el+dl）。下伏基巖為寒武系滄浪鋪組（∈c）砂巖，砂巖呈灰白到青灰色，巨厚到塊層狀構造，鈣泥質膠結，主要礦物成分為石英、長石，少量云母及暗色礦物，新鮮巖體巖質較硬，強風化厚度1～3m，裂隙發育。砂巖下方夾厚度不等的泥巖，紫紅色，泥質結構，鈣質膠結，主要成分為粘土礦物及石英、云母，強風化深度3～5m，表層多呈碎裂崩落。據分析，下部的泥巖和少量粉砂巖抗風化能力較弱，致使下方易被掏空形成巖腔，在上部巖體的自重作用下，基座的軟質巖石發生壓縮流變及剪切流變，對陡崖帶上部巖體破壞起控制作用。

1.3 地質構造

經過對斜坡體節理裂隙調查，危巖體主要受5組結構面控制，結構面產狀及性狀分別為：①320°∠24°，層理面，崩塌的底滑面。②282°∠76°，裂隙面，裂隙面平直，裂縫寬度1mm～10mm，間距0.2m～0.5m，構成崩塌的后緣控制面。③130°∠66°，為裂隙面，裂隙面較平直，泥質填充為側向控制面。④212°∠64°，為裂隙面，裂隙面平直，局部微彎，間距0.3m～1.5m，構成崩塌的側向控制面。⑤28°∠70°，為裂隙面，泥質填充，亦為側向控制面。據野外地面調查，區內荷裂隙發育，貫通性好，多無充填或少量泥質充填，結合差，與層面組合切割巖體形成獨立塊體，對危巖塊體的形成和破壞起決定性因素。

1.4 水文地質條件

調查區主要是自然降雨補給，由于微地貌主要為逆向坡地形，地表水排泄條件一般，地表水在坡體大部分呈散流狀，匯入坡內較大沖溝。調查區降雨量較大，促進了巖體與基座的風化作用，產生靜水壓力，同時水對裂隙內充填物質有軟化作用，在流動時還能帶走細粒物質，降低縫內充填物的凝聚力，惡化危巖體穩定性。

2 危巖體形成機制及評價

2.1 危巖形成機制分析

如前所述，調查區地形陡峻，陡崖眾多，地形臨空條件好。受構造影響，巖體多碎裂，下部破碎巖體風化剝落形成凹腔，或局部軟質粉砂巖風化剝落臨空。巖體中各裂隙面與層面組合將巖體切割成梭型體或柱狀體，在下部基座巖體發生崩落形成臨空的情況下，上部巖體即發生崩落或卸荷裂隙發展擴大形成危巖。區內降雨豐沛，氣溫年較差和日較差大，坡頂植被生長良好，植被根須發達，根劈作用較強。

此外，由于多組結構面將巖體切割成不穩定的塊體，當底部凹腔或臨空發育深大時，上部巖體失去支撐，卸荷作用加劇，形成切割巖體的結構面，從而形成墜落式危巖。當底部形成凹腔或發育不大時，底部巖體對上部結構面切割成的不穩定塊體起到良好支撐作用，此時在裂隙水壓力、植物根劈作用等作用下易形成傾倒式危巖體。

2.2 危巖體穩定性評價

根據崩塌變形特征，區內危巖一直處于發展變形過程中，結合危巖破壞模式及已經出現的變形破壞跡象，采用赤平投影圖對崩塌帶的穩定性進行定性分析評價。陡崖帶總體坡向122°，坡角72°，結合巖層和裂隙面的產狀可作出赤平投影如圖1所示。

首先，分析單組裂隙對邊坡穩定性的影響。由圖1可見，裂隙1傾向與巖體坡向相同，傾角小于坡角，為外傾不利結構面，對邊坡的穩定影響大；裂隙2傾向與坡向相反，不影響邊坡的穩定；裂隙3與裂隙4傾向與坡向近垂直，傾角小于坡角，對邊坡穩定影響不大。經赤平投影，可解得每兩組裂隙相交所形成梭線的傾覆方向和傾覆角與坡向、坡度的關系，進過分析列舉其中導致巖體失穩的3組裂隙組合如表1所示。

由表1可見，結構面組合不利于巖體穩定的組合情況有：裂隙1與裂隙2組合，裂隙1與裂隙3組合，裂隙1與裂隙4組合。其組合情況均為傾向與坡向相同，且傾覆角均小于坡角，形成危險外傾結構面組合，上述三種裂隙組合在適宜條件下一旦貫通，將對危巖體切割成碎裂的、不穩定柱狀體。

通過野外調查判別及赤平投影分析可知，崩塌區陡崖帶在天然、暴雨工況是穩定的，這符合陡崖帶經歷多年暴雨影響并未發生大規模破壞失穩的事實，定性分析符合野外鑒別結果，綜合分析評價說明區內陡崖在天然及暴雨工況下不會整體或大規模破壞失穩。而上述赤平投影分析中可看出，受結構面切割形成的眾多危巖體穩定性較差，在振動、暴雨等不利工況下易發生崩塌失穩，眾多危巖體處于基本穩定～欠穩定狀態，這也符合陡崖帶上碎裂巖塊在暴雨時常發生崩落的事實。因而，在不利工況下崩塌帶發生局部崩塌失穩的可能性較大。

3 結束語

該危巖體的形成機制受地形地貌、地質構造、降雨作用和植物根劈等作用的影響，更重要的是受地層巖性和結構裂隙的控制。地層巖性的下軟上硬，導致巖體底部凹腔或臨空發育深大，上部失去支撐，卸荷作用加劇。幾組裂隙和裂隙的組合更是將巖體切割成碎裂的、不穩定的柱狀體，不利于巖體整體的的穩定。

參考文獻

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