榮成市北溝村危巖體穩(wěn)定性分析及治理對(duì)策探討

衛(wèi)聰聰 王輝 楊麗君 呂蘭頌

摘 要：在深入進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究工作基礎(chǔ)上，總結(jié)了北溝村危巖體特征，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的治理對(duì)策。

關(guān)鍵詞：危巖體；穩(wěn)定性；治理對(duì)策

1 前言

榮成市北溝村地狹人多，建筑物長(zhǎng)期以來(lái)不斷向山區(qū)上部推進(jìn)，坡體頂部大量危巖體傾向坡下，使得附近相關(guān)人居安全受到極大威脅。北溝村山體曾發(fā)生多次危巖體墜落等崩塌災(zāi)害。崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生曾損毀民宅，北溝村危巖體對(duì)當(dāng)?shù)卮迕竦纳?cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2 危巖體特征及穩(wěn)定性分析

根據(jù)崩塌隱患分布位置，將危巖段自東向西劃分W1、W2、W3、W4 4個(gè)危巖段。每個(gè)危巖段中又具體劃分出危巖體，其順序編號(hào)為①②……危巖體。

2.1 W1危巖段

W1處距民房較近，主滑面產(chǎn)狀170°∠25°，平直光滑，為軟弱結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面厚度約10cm，見(jiàn)有泥化夾層，見(jiàn)有滲水。西側(cè)面為裂隙面，產(chǎn)狀290?∠85?，平直光滑；東側(cè)面為裂隙面，與西側(cè)面平行；南側(cè)面呈鋸齒狀，見(jiàn)3條主裂隙與東、西側(cè)面大致平行；頂面見(jiàn)3條貫通裂隙，兩條近東西向裂隙，相交呈棋盤(pán)格狀。

W1相對(duì)東側(cè)圍巖已產(chǎn)生10cm的位移，有滑動(dòng)跡象，屬潛在不穩(wěn)定巖體。

按平面滑動(dòng)法進(jìn)行穩(wěn)定性分析，采用公式如下：

實(shí)測(cè)γ=23.1 kN/m3，結(jié)構(gòu)面粘聚力C= 15kpa，結(jié)構(gòu)面摩擦角Φ=35°，結(jié)構(gòu)面傾角θ=25°，則Ks=1.032。

W1近于極限穩(wěn)定狀態(tài)，可能沿裂隙折斷，產(chǎn)生滑動(dòng)或滾動(dòng)。

2.2 W2危巖段

W2為危巖群，主要分布9個(gè)危巖和崩塌體。

（1）W2-①

W2-①底部呈線狀支撐，東部為點(diǎn)支撐（支撐點(diǎn)為一槐樹(shù)），巖體完整，地形（接觸面）坡度約32?，見(jiàn)有松軟粘性土充填。

W2-①底部已虛脫，支撐呈線狀、點(diǎn)狀，穩(wěn)定性差，若底部線狀支撐被雨水沖刷，不穩(wěn)定因素巖體可能以傾覆形式為翻滾墜落，巖體屬于暫時(shí)穩(wěn)定。

（2）W2-②

有約8塊巖體組成，巖塊排列方式犬牙交錯(cuò)，支撐方式為平面支撐、線狀支撐和點(diǎn)狀支撐，南端三塊巖體采用Φ25螺紋鋼插入坡體內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)易支擋。巖塊底部有細(xì)粒土充填，地形坡度約34°。

危巖體暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，隨著鋼筋銹蝕支擋能力降低、雨水沖刷底部支撐面，W2-②仍潛在滑動(dòng)、傾覆滾動(dòng)不穩(wěn)定因素。

（3）W2-③

地形坡度約30?，巖塊向東傾斜，底部呈線狀支撐，南端和西端呈點(diǎn)狀支撐（南端采用Φ25螺紋鋼簡(jiǎn)易支撐），南側(cè)見(jiàn)4條基本平行裂隙，間距10～40cm，下部裂隙張開(kāi)度約2～10mm，其他3條裂隙基本閉合，巖體容易從最下部裂隙墜落。

雖然進(jìn)行了簡(jiǎn)易支擋，但底部仍處于懸空狀態(tài)，危巖體暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)。隨著鋼筋銹蝕支擋能力降低、雨水沖刷底部支撐面，巖體可能以滑動(dòng)形式墜落，存在不穩(wěn)定因素。

（4）W2-④

巖體西側(cè)面見(jiàn)3條裂隙，北部裂隙呈水平錯(cuò)動(dòng)約30cm，中間裂隙開(kāi)張度約10～50cm，南部裂隙開(kāi)張度約10cm。地形坡度約25?，巖體呈平面支撐、線狀支撐、點(diǎn)狀支撐，裂隙產(chǎn)狀350?∠80?。

按平面滑動(dòng)法定量分析評(píng)價(jià)，Ks=1.015，近于極限穩(wěn)定狀態(tài)，將來(lái)的墜落或破壞方式為滑動(dòng)→傾覆→滾動(dòng)。

（5）W2-⑤

由8塊相互疊壓的巖塊組成，呈近南北向排列，地形坡度約30°，塊體呈平面支撐、線狀支撐、點(diǎn)狀支撐。支撐面下見(jiàn)粘性土，多被掏空。

按平面滑動(dòng)法定量分析評(píng)價(jià)，Ks=1.013，近于極限穩(wěn)定狀態(tài)，將來(lái)隨著雨水沖刷、巖體球狀風(fēng)化，支撐面積減小，墜落或破壞方式以滑動(dòng)為主，個(gè)別塊體為傾覆→滾動(dòng)。

（6）W2-⑥

巖體下東西兩側(cè)有小的巖塊支撐，東側(cè)支撐巖塊裂隙發(fā)育，裂隙已貫通，裂隙張開(kāi)度約2.5cm。西側(cè)支撐巖塊完整。地形坡度約30?，塊體呈平面支撐、線狀支撐、點(diǎn)狀支撐，底部大部分懸空，東側(cè)支撐面有滲水。

支撐體系受力比較復(fù)雜，根據(jù)支撐體的穩(wěn)定性分析，東側(cè)支撐體破碎，存在被壓碎或受偏心荷載導(dǎo)致傾覆的可能性很大。因此，W2-⑥極不穩(wěn)定，隨時(shí)會(huì)有向東傾覆、向下滑動(dòng)的危險(xiǎn)。

（7）W2-⑦

由5塊相互疊壓的巖塊組成，排列雜亂無(wú)序，呈平面支撐、線狀支撐、點(diǎn)狀支撐，支撐面下細(xì)粒土多被掏空，巖塊大部分向東傾斜，地形坡度約35°。

塊體排列雜亂無(wú)序，相互疊壓，支撐體系受力復(fù)雜。根據(jù)支撐狀態(tài)、地形坡度和雨水沖刷能力分析，隨著沖刷，支撐面積逐漸減小，塊體發(fā)生傾覆、滾動(dòng)。

（8）W2-⑧

為近于直立的石壁，發(fā)育棋盤(pán)格狀裂隙，主裂隙走向近南北向，其產(chǎn)狀5?∠80?，裂隙多張開(kāi)，張開(kāi)度10～20mm，延伸5～8m。次級(jí)裂隙走向近東西向，產(chǎn)狀較緩，延伸0.5～1m。

巖體裂隙發(fā)育，裂隙面且張開(kāi)度較大，在球狀風(fēng)化作用下，塊體支撐面積逐漸減小，將發(fā)生傾覆、滾動(dòng)。

（9）W2-⑨

巖體北部巖體呈平面支撐，南部巖體懸空，巖體較完整。北部地形坡度約10?，南部地形坡度約30°。

該巖體為球狀風(fēng)化體，在風(fēng)化作用下，支撐面積逐漸減小、巖體強(qiáng)度逐漸降低，將發(fā)生整體傾覆、滾動(dòng)，或在彎矩作用下發(fā)生折斷、墜落。

2.3 W3危巖段特征及穩(wěn)定性分析

W3危巖段為危巖群，共劃分為5個(gè)危巖和崩塌體。

（1）W3-①

多個(gè)危巖體相互疊壓，沿地形坡向分布，呈面狀支撐、線狀支撐、點(diǎn)狀支撐，支撐面下見(jiàn)有松軟的細(xì)粒土充填，個(gè)別塊體下端懸空。形坡度30°～40?。

根據(jù)支撐狀態(tài)、地形坡度和雨水沖刷能力分析，隨著沖刷，支撐面積逐漸減小，塊體發(fā)生傾覆、滾動(dòng)。

（2）W3-②

由多個(gè)危巖塊體組成，相互疊壓，沿地形坡向分布，地形坡度約30°～40?，支撐方式為平面支撐、線狀支撐和點(diǎn)狀支撐，支撐面下見(jiàn)有松細(xì)粒土充填。

危巖體支撐體系受力復(fù)雜。根據(jù)支撐狀態(tài)、地形坡度和雨水沖刷能力分析，隨著沖刷，支撐面積逐漸減小，塊體發(fā)生傾覆、滾動(dòng)。

（3）W3-③

近于直立的巖壁，體積較大。北部巖壁向西傾斜，裂隙發(fā)育、多張開(kāi)，張開(kāi)度約5～50mm，見(jiàn)有明顯水平錯(cuò)動(dòng)。南部巖壁發(fā)育球狀風(fēng)化裂隙，裂隙呈弧狀，產(chǎn)狀較平緩，張開(kāi)度約5～10mm，見(jiàn)有明顯水平錯(cuò)動(dòng)，巖壁向南傾斜。

根據(jù)巖壁特征分析，北部巖壁隨著風(fēng)化程度加劇，局部以傾覆或折斷墜落的可能性極大。南部巖壁會(huì)沿著球狀風(fēng)化裂隙向下滑動(dòng)，以傾覆方式墜落、滾動(dòng)。

（4）W3-④

為近于直立巖壁，結(jié)構(gòu)面為球狀風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙，球狀風(fēng)化裂隙產(chǎn)狀平緩，構(gòu)造裂隙產(chǎn)狀較陡，傾角約60?，張開(kāi)度5～20mm，巖體沿球狀風(fēng)化裂隙向東向南均有明顯錯(cuò)動(dòng)。

頂部巖體將來(lái)有沿著滑動(dòng)面向東南滑動(dòng)的趨勢(shì)，直至發(fā)生墜落。東部巖體體暫時(shí)相對(duì)穩(wěn)定，但由于位于陡峭巖壁頂部邊沿，一旦產(chǎn)生小量位移就會(huì)發(fā)生墜落。

2.4 W4危巖體

巖體下端鑲嵌于V字形巖塊內(nèi)，塊體絕大部分懸空，約呈50?角向南傾斜。塊體發(fā)育兩條裂隙，約呈90?相交，均有不同程度張開(kāi)，張開(kāi)度約5～100mm，裂隙將塊體切割成4個(gè)小塊體。

與巖體垂直的裂隙北端已張開(kāi)，張開(kāi)度約100mm，該巖體破碎，暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，將來(lái)有發(fā)生折斷墜落的危險(xiǎn)。

3 危巖體治理對(duì)策

危巖體的綜合治理措施一般有清除、支撐支擋、護(hù)坡護(hù)墻、錨固、攔截、遮蓋、封填、灌漿、排水、主被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等，在治理設(shè)計(jì)上一般為幾種方式的組合。

3.1 W1危巖段

W1離居民房舍較近、塊體較大、破壞后果嚴(yán)重，建議建議采取人工清除方案。

3.2 W2危巖段

建議主要采取清除方案，清除前需根據(jù)各危巖體實(shí)際情況做好相應(yīng)的治理防護(hù)措施，如封填、錨固等等措施。在危巖體懸空位置利用毛石混凝土做好支撐，在大塊危巖后部鉆孔至完整基巖內(nèi)，插入錨桿，固定巖石，防止在治理過(guò)程中滑落，之后方可進(jìn)行破碎清除。

3.3 W3危巖段

建議主要采取人工破碎清除。該危巖段整體危險(xiǎn)程度高，清除難度大，清除前需采取多種安全防護(hù)措施。W3-①、W3-②巖體較小，可以按人工破碎清除方法進(jìn)行清除，但是需要根據(jù)堆疊情況，自上而下清除，防止在清除過(guò)程中發(fā)生其他巖體滾落。W3-③巖體體積較大，工作面狹窄，建議采取防護(hù)措施，或搭設(shè)平臺(tái)，創(chuàng)造安全作業(yè)面后再進(jìn)行清除。W3-④巖體臨近山崖，并且已發(fā)整體滑動(dòng)，危險(xiǎn)性大，清除前需將其錨固后，再進(jìn)行清除。東側(cè)翹起的巖塊，建議利用多跟鋼絞線將其固定后，搭建施工平臺(tái)，從側(cè)面開(kāi)始清除。同時(shí)，建議在山崖下方設(shè)置柔性防護(hù)網(wǎng)，降低可能崩塌滾落的危石對(duì)下方民房的危害。

3.4 W4危巖體

W4危巖體出露位置較高較陡，下方無(wú)寬廣、安全的工作面，治理難度大。建議采用多根鋼絞線套牢固定。

綜上，在深入調(diào)查的基礎(chǔ)上對(duì)各危巖體特征進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)各自穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的治理對(duì)策和方案，以達(dá)到基本消除崩塌隱患對(duì)村民的安全威脅，保障受威脅群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，大大消除群眾的恐懼感增加安全感，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，將會(huì)產(chǎn)生顯著的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]曾廉.崩塌與防治[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，1990.

[2]劉永平，佴磊，李廣杰.某高陡邊坡崩塌落石運(yùn)動(dòng)特征分析及其防治[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2005，（1）：30-33.

[3]陳洪凱，唐紅梅，胡明，等.危巖錨固計(jì)算方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24（8）：1321-1327.

[4]章照宏.斜坡落石災(zāi)害及其SNS柔性防護(hù)[J].公路與汽運(yùn)，2005，（6）：74-76.

[5]陳喜呂，陳莉.擴(kuò)離-落石災(zāi)害防治淺論[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21（9）：1430-1432.

（作者單位：1.山東省煙臺(tái)市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站；2.山東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站）