西藏樟木扎美拉山危巖特征與穩定性評價

李鑫, 李秀珍，何思明，閆帥星

?

西藏樟木扎美拉山危巖特征與穩定性評價

李鑫1, 李秀珍2,3，何思明2,3，閆帥星2,3

(1.四川農業大學建筑與城鄉規劃學院，成都 611830；2.中國科學院山地災害與地表過程重點實驗室，成都 610041； 3.中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所，成都 610041)

扎美拉山崩塌位于西藏自治區聶拉木縣樟木鎮及樟木鎮滑坡北側的基巖陡壁上，對樟木鎮的停車場、加油站、居民住宅和中尼公路行人與車輛的安全一直是嚴重威脅。在對扎美拉山崩塌進行詳細現場勘察的基礎上，查明了該崩塌危巖體的基本特征和分布范圍。依據危巖體巖性及已有的崩塌現狀，并考慮坡面不利結構面及巖體松動、破壞情況，綜合分析得出該崩塌危巖體的主要變形破壞模式有墜落式、傾倒式、滑移式三種。通過對單個危巖體和巖堆進行穩定性計算，結合崩塌危巖體的運動堆積特征分析，最終提出了采用主、被動相結合的綜合措施對扎美拉山的崩塌危巖體災害進行有效治理。

崩塌；災害調查；防治對策；西藏扎美拉山

扎美拉山崩塌位于西藏自治區聶拉木縣樟木鎮滑坡北側的基巖陡壁上，頻繁發生崩塌災害。崩落的巖體塊石落于樟木鎮武警二營至樟木溝口一帶約300m的318國道上，曾多次造成公路交通中斷、車輛房屋損毀，并造成大量人員傷亡[1]- [6]。近年采取了攔截防護等治理措施，崩塌次數明顯減少。但由于降雨、不利組合結構面、陡峻地形等不利因素仍未消除，扎美拉山崩塌危巖體對樟木鎮的住宅和中尼公路行人與車輛的安全依然是一個嚴重威脅。為全面保障樟木鎮人民的生命財產安全，在對該崩塌進行全面而深入細致的勘察評估基礎上，制定科學合理長期有效治理措施具有重要意義。

目前對扎美拉山崩塌的相關研究較少，易順民等[7,8]依據分形理論, 研究扎美拉山滑坡的滑帶土的粒度分維特征認為，該滑坡滑帶土粒度的分維值位于2～3之間，揭示了滑帶土的形成演化特征，但因年代久遠對現有防治對策參考意義不大。劉春玲等分析了喜馬拉雅山區的重大崩塌滑坡災害與地層巖性的關系，仍屬于區域分析[9,10]。黨超等結合不同災害的成災特征和危害方式，對中尼公路聶友段沿線考察、勘測，提出了一系列整治措施，其中對扎木拉滑坡崩塌體建議采用改線加明洞的方案[11]。在地質調查的基礎上，張俊文等分析了扎美拉山崩滑體的破壞模式、工程地質結構及其穩定性，并結合多層次堆積體的破壞模式及穩定性，給出了有效的加固建議[12]。王忠福等采用數值分析的方法基于PFC對樟木后山崩塌進行了模擬分析[13]。上述研究對扎美拉山地區的崩塌滑坡災害防治都有一定的指導意義，但并未能對扎美拉山崩塌進行系統性研究。

圖1 扎美拉山崩塌危巖體分布與穩定性分級

通過對扎美拉山崩塌的現場勘察[7]，描述該危巖帶總體分布特征，由坡面不利結構面及巖體松動、破壞情況，綜合分析危巖體變形破壞模式，計算單個危巖體和巖堆穩定性，根據扎美拉山崩塌現狀提出系統性防治對策與建議。

1 扎美拉山崩塌危巖帶總體分布特征

崩塌危巖帶近似成三角形狀分布，全長約944m，平均高度625m，總面積約1.54km2，其位于樟木鎮北側扎美拉山陡峭巖壁上，露出的巖石為前震旦系達萊瑪橋組(AnZd)黑云斜長片麻巖、黑云石英片巖和花崗片麻巖，產狀26°∠30°，高差北西側大南東側小，崩 塌源區距318國道高差約1 000m。

2 崩塌危巖體基本特征

2.1 巖體結構特征

扎美拉山崩塌源區巖體風化強烈，節理裂隙發育，其主要為前震旦系云母片麻、片巖。巖體內結構面主要有以下幾組：

1）傾向南西的構造剪節理：215°～245°∠60°～80°，裂面平滑，連通性好，平均延伸長度大于3m，微張開狀，基本無充填。

2）傾向北西的張節理：300°～320°∠63°～75°，走向與巖石片理面基本垂直，裂面分段平整，連通性較差，延伸長度0.5～5m，裂隙張開度約1mm～3mm。

3）傾向南東的張節理，走向與地層走向斜交，135°～150°∠66°～85°，裂面光滑、平整，延伸性好。

4）片理、片麻理：為片巖、片麻巖的片理、片麻理面，35°∠42°，裂面平直，延展性、貫通性好。

巖體被上述組合結構面切割成向臨空方向發展的危巖體。

圖2 扎美拉山主要危巖體（依次為1-4號危巖體）

圖3 墜落式破壞模式

圖4 可能發生墜落型破壞的危巖體

2.2 單個危巖體特征

扎美拉山危巖帶共發育4處典型的危巖體，總方量約5 600m3。另有很多已崩落的危石，散亂地堆積于陡峻的斜坡體表面，危巖體和危石的總方量約250×104m3。

崩塌源區4處典型危巖體的形態、規模、穩定性、控制性結構面產狀及特征分述如下：

1號危巖體：位于崩塌源區的最西側，呈立方體狀，方量約99m3，主要受2組結構面控制，結構面產狀：156°∠60°和40°∠28°，第一組結構面為陡傾拉裂面，大部分已貫通，第二組結構面為片麻理面，較平直，粗糙，長約2m，充填強風化泥質巖屑厚約20cm。目前危巖體底部多已形成凹腔，大部分已懸空，極易發生破壞，穩定性較差。

2號危巖體：位于崩塌源區西側1號危巖體的斜上方，呈不規則形狀，方量約324m3，主要受2組結構面控制，結構面(片理)產狀：40°∠28，另一組結構面為陡傾結構面，產狀300°∠60°，結構面長6m，危巖體有局部塊石墜落，整體穩定性較好，易發生滑移式崩塌，目前比較穩定。

3號危巖體：位于崩塌源區2號危巖體的斜上方，呈正方體狀，體積約198m3，主要受2組結構面控制，陡傾拉裂縫產狀150°∠55°，拉裂縫長3.5m，寬2~8m，縫寬3~5cm，充填泥質巖屑；另一組結構面產狀為36°∠27°，延展性好，較平直，結構面間距5~8cm，易發生傾倒式崩塌，目前穩定性較差。

4號危巖體：位于崩塌源區的正上方，呈長柱狀，總方量約5 022m3，主要受2組結構面控制，一組結構面為后緣近垂向拉裂縫，產狀130°∠80°，結構面波狀、曲折，裂縫寬1~4m，深約20m，已全部貫通；另一組結構面產狀38°∠25°，結構面較平直，為片麻巖片麻理。此危巖體上已發育有次級拉張裂縫，是目前扎美拉山最危險、最不穩定的危巖體，方量約2 008m3的一塊危巖體已基本脫離，母巖。2011年間已對其進行掛網防護。但由于危巖體方量較大，且后緣出現的寬大的拉裂縫已基本貫通，在地震或降雨等誘發作用下，此危巖體極易發生滑移－傾倒式破壞。

根據現場調查，扎美拉山后崩源區危巖體的總方量約為13 000m3，不穩定或穩定性差的危巖體方量約3 000m3，分布在崩源區的危巖體和危石的總方量約250萬m3。

3 崩塌危巖體失穩破壞模式

結合不利結構面組合情況，并根據危巖體巖性及已有的崩塌破壞情況，具體綜合分析扎美拉山危巖體破壞模式。

1）墜落型破壞模式，裂隙結構面把巖體切割成多組巖塊，巖體底部塊體首先發生破裂，上部失去支撐后，其后緣結構面將逐漸加深。當臨空的巖體自身的抗拉強度小于由重力作用產生的力矩時，危巖體將繼續發生塌落。該類破壞模式多為連鎖式，即初次危巖體的崩落，為后續危巖體發生破壞提供條件，加劇其不穩定，直至裂隙結構面處。逐漸進入下一個破壞周期。

2）傾倒式破壞模式，巖體后緣出現拉張裂隙，在重力及水壓力等作用下后緣拉張裂隙逐步向深部擴展，形成危巖體，并最終向前傾倒發生破壞。

此類同墜落式破壞模式，易于引起連鎖式破壞，即前期危巖體傾倒破壞，為之后危巖體的傾落提供條件，甚至形成規模比前次更大。

3）滑移式破壞模式，危巖體的穩定主要受底部裂隙與后緣裂隙影響，在重力場及動水壓力等作用下產生滑移和剪切變形，形成滑移型破壞。水在此種模式中影響作用明顯，它既能夠降低順坡向滑面的摩擦系數又可加速后緣裂隙的貫通。

4 崩塌危巖體穩定性計算

4.1 單個危巖體的穩定性分析

危巖體穩定性計算涉及參數選取和邊界條件的選定，而如何科學、準確獲取參數及邊界條件卻相對困難。此處對崩塌體一些不完全確定的因素，如邊界條件、裂隙貫通深度，進行理想化地假定，計算選取典型危巖崩塌類型。

圖5 傾倒式破壞模式

圖6 可能發生傾倒破壞的危巖體

由于危巖體性質具有多樣性，其穩定性評價暫無較為統一的定量評價方法。基于扎美拉山危巖體特性，此次主要采用重慶市地方標準《地質災害防治工程勘察規范》（DB50/143-2003）[8]來進行定量確定。

4.1.1計算公式

1）傾倒式危巖，巖體后緣出現拉張裂隙，在重力及水壓力等作用下后緣拉張裂隙逐步向深部擴展，形成危巖體，并最終向前傾倒發生破壞，極易受地震、暴雨等因素影響。其計算模型及公式如下：

A、危巖體重心在支點外側

B、危巖體重心在支點內側