老亮子崩塌特征分析及防治建議

武玉璞 錢龍 王琪 李演 鄭軍

摘要： 在詳述區(qū)域地質環(huán)境條件的基礎上，對該崩塌危巖分布、類型、特征及形成機制進行了分析研究。針對表層巖體風化破碎程度高，危石多以滑移、墜落方式失穩(wěn)等特點，結合威脅對象及整體布局，因地制宜，提出了清危結合主動防護網和被動防護網的防治建議。

Abstract： On the basis of the detailed description of the regional geological environment conditions， the distribution， type， features and formation mechanism of the collapse are analyzed and studied. In the light of those features， highly airslaked and shettered surface rocks， the main instability ways of the rocks are sliding and falling， in consideration of the threatened objects and overall layout， taking the most suitable actions to local circumstances， this paper offers a proposal of cleaning up the unstable rocks， setting active and passive prevention nets.

關鍵詞： 崩塌；特征；形成機制；防治建議

Key words： collapse；feature；formation mechanism；prevention suggestion

中圖分類號：P642.21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0242-03

0 引言

寬城滿族自治縣位于承德市東南部，燕山山脈東段，長城北側，屬承德市管轄。寬城龍須門鎮(zhèn)老亮子村7組崩塌災害點位于老亮子村7組后山陡崖和陡坡上，全長約280m，高40～120m，主要威脅老亮子村7組村民共13戶61人，威脅財產約360萬元。近年來，在降雨、風化、震動等作用下，該災害點有局部落石現(xiàn)象造成部分村民住戶房屋毀壞。2011年6月，崩落巨石塊徑達1.8m×2.0m×1.7m，落于村民住戶房內，將房屋毀壞完全無法使用。由于老亮子村7組崩塌災害的存在，當地居民生命財產受到極大威脅。

1 地形地貌

該崩塌位于近東西走向山脊的中部，斜坡整體呈上陡下緩趨勢，高程540～674m，坡向75～120°?？傮w而言，危巖多位于上部陡坡或者陡崖上，坡度55～70°，局部陡直，標高580～673m；崩落塊石堆積區(qū)位于下部，坡度稍緩，一般30～40°，標高540～580m。崩落塊石塊徑達數米、小塊一般30～50cm，分布區(qū)域相對比較分散。老亮子村7組居民區(qū)位于坡腳平緩處。斜坡植被較發(fā)育，植被以桉樹、灌木為主，另有少量桃樹。大量的植被對阻止或減緩崩塌落石起到一定作用。

2 地層巖性

該區(qū)域主要出露地層為第四系崩坡積松散堆積層和奧陶系地層。

第四系崩坡積層（Q4col+dl）：斜坡中下部為崩坡積物，以碎塊石為主，夾含砂粉土，碎石含量約70～80%，碎石粒徑一般2～30cm，最大達2.5m以上，主要巖石成分為泥質灰?guī)r等，主要為陡峭巖層風化、崩落形成的堆積物，結構松散，無分選，棱角狀，分布于危巖帶下方至坡腳處，層厚變化較大，在斜坡較陡處較薄，坡腳地帶較厚，一般厚度1.0～5m。

奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）：斜坡中上部巖性主要以灰色中厚層灰?guī)r、泥質灰?guī)r，局部夾角礫狀灰?guī)r。塊狀結構，有隱晶方解石組成，長含少量燧石，地層產狀260°∠25°。巖石溶蝕溶洞發(fā)育，節(jié)理裂隙發(fā)育。表層巖體多被分割成塊狀，塊徑0.5～2.5m。下部出露淺灰、黃灰色薄層鈣質、泥質微粒白云巖，含少量角礫，該層位于中厚層灰?guī)r下部，屬于奧陶系灰?guī)r夾層，厚度約8.5m。

3 地質構造

該區(qū)域內巖體裂隙、節(jié)理發(fā)育，破壞了巖體完整性，降低了巖體力學強度。當巖體重力卸荷作用大于巖體強度抗力作用時，由于巖體內部應力調整，節(jié)理、裂隙等軟弱結構部位將發(fā)生位移變形，不但巖體中的節(jié)理、裂隙會擴展，新的裂隙也將發(fā)生、發(fā)展，促使危巖體脫離母巖，加之其他因素的影響，巖體失穩(wěn)而發(fā)生崩落。

4 危巖分布、類型及形態(tài)特征

4.1 危巖分布范圍

根據現(xiàn)場踏勘分析，該崩塌危巖體分布在老亮子村7組西側山坡，地貌形態(tài)上表現(xiàn)為陡崖和陡坡，山腳住戶處與坡頂最大高差132m，危巖分布于陡崖頂部、側壁和陡坡地帶上，主要呈片狀、帶狀出現(xiàn)，面積2041m2。

4.2 危巖體（帶）基本特征

該崩塌主要以危巖成片、成帶狀形式出現(xiàn)，危巖帶內表層巖體受風化、節(jié)理裂隙影響，破碎成碎塊狀。根據調查、勘測，發(fā)現(xiàn)共有5處危巖帶（WYD1～WYD5）和4塊危巖體（WYT1～WYT4）。其中，WYT1、WYT2、WYT3位于WYD1內，WYT4位于WYD5內。

4.2.1 危巖帶基本特征

①WYD1危巖帶：位于山坡陡崖上部，近北北東向不規(guī)則條帶狀展布，危巖帶所在陡崖坡向90～125°，坡度72～80°。危巖帶巖層產狀250～286°∠15°～31°，節(jié)理裂隙發(fā)育，其規(guī)律性較差，順向、斜向、逆向裂隙均較發(fā)育（具體裂隙發(fā)育情況詳見該危巖帶內WYT1、WYT2、WYT3描述）。該區(qū)域曾多次發(fā)生塊石墜落現(xiàn)象，落石一度將村民房屋砸，目前仍可見崩落處痕跡，其當時崩落方式多以滑移、墜落式為主。

以溶洞大致為界，其西南側坡向90～110°，危巖以表層風化破碎塊石為主，塊徑一般0.5～2.0m，部分巖體呈突出狀，崩落方式以墜落為主；溶洞東側為一小型山脊，山脊走向平均約120°，主要受產狀125～145°∠65～71°陡傾裂隙控制，該裂隙縫寬1～2cm，局部雜草、碎石充填，其上下貫通性較強，由危巖帶下部貫穿至頂部，同時受它他裂隙作用，形成危巖，其崩落方式以滑移為主。

巖石以塊狀產出，危巖受層理、構造、風化和卸荷等因素控制，節(jié)理裂隙發(fā)育，結構面間距0.25～0.5m，巖體完整性破壞較大，巖體較破碎，塊徑一般0.5～2.0m，部分危巖體呈突出狀，根據實地調查危巖帶內危巖卸荷帶寬度一般1.5m～3m、局部達到5.5m。初步判斷其崩塌方向90～150°。

②WYD2危巖帶：位于山坡中部陡坡上、WYD1危巖帶下部。該危巖帶近南北向沿陡坡坡面分布。危巖帶所在陡坡坡度70°，臨空坡向120°，主要發(fā)育有三組節(jié)理、裂隙：①130°∠90°，密度2條/m；②320°∠50°，密度1條/m；③210°∠45°，密度2條/m。危巖帶塊石以塊狀產出，局部塊石脫離母巖，塊徑一般0.3～1.2m，平均0.6m，主崩方向約120°。

③WYD3危巖帶：位于山坡北側陡崖崖頂。該危巖帶南北向呈細條帶狀分布，危巖帶所在陡坡坡度83°，臨空坡向90°，危巖帶塊石以塊狀產出，局部塊石脫離母巖，塊徑一般0.3～1.5m，平均0.8m。

④WYD4危巖帶：位于陡坡中下部，住戶房子上方，所處位置較低。其平面形態(tài)近南北向呈細條帶狀分布，危巖帶所在陡坡坡度75°，臨空坡向80°，危巖帶塊石以塊狀產出，局部塊石脫離母巖，塊徑一般0.3～1.5m，平均0.8m，主崩方向約80°。

⑤WYD5危巖帶：位于山坡南側陡陡坡上，住戶房子上方，其所處位置較低。其平面形態(tài)近南北向呈細條帶狀分布，危巖帶所在陡坡坡度75～88°，臨空坡向90～110°，危巖帶內巖石主要發(fā)育有以下3組節(jié)理、裂隙：①組裂隙產狀110°∠76～46°，為主控裂隙，長約6m，裂隙寬2～5cm，造成危巖底部與母巖脫離；②組節(jié)理產狀80°∠44°，發(fā)育密度1～2條/m；③組節(jié)理產狀315°∠75°～80，發(fā)育密度1～2條/m。危巖帶塊石以塊狀產出，局部塊石脫離母巖，塊徑一般0.3～1.5m，平均0.8m，主崩方向約104°。

4.2.2 危巖體基本特征

①WYT1危巖體：位于WYD1危巖帶內，溶洞東側偏下處，懸空于陡崖壁上，臨空方向158°。受縱向裂隙及斜向裂隙切割，目前該巖體與母體已完全脫離，僅靠底部小塊石及巖縫中枯樹支撐，一旦底部支撐發(fā)生變化，巖石將完全崩落。

②WYT2危巖體：位于WYD1危巖帶內，溶洞東側山脊處，坡向約120°。主要受近順向主裂隙145°∠70°控制，該裂隙上下基本貫通，貫通段占總長的2/3，裂隙寬度1～2cm，發(fā)育密度2～3條/m，局部雜草、碎石充填。該處地層產狀286°∠31°，同時受180°∠80°（密度1條/m）、240°∠41°（密度0.7條/m）、125°∠65°（密度1條/m）節(jié)理控制。危巖下部巖石已經脫落，在降雨或震動條件下很容易發(fā)生滑移崩落。

③WYT3危巖體：位于WYD1危巖帶內，溶洞東側山脊處，WYT2北側，坡向約115°。主要受縱向裂隙145°∠70°、90°∠76°（密度1條/m）及底部110°∠44°裂隙控制，后緣縱向陡傾裂隙與底部傾斜裂隙將巖體切割，形成危巖體，該危巖體基本與母巖脫離。在降雨或震動條件下很容易發(fā)生滑移崩落。

④WYT4危巖體：位于WYD5危巖帶內，坡向104°，所在陡崖坡度85°。巖石以塊狀產出，危巖受層理、構造、風化和卸荷等因素控制。節(jié)理裂隙發(fā)育，主卸荷裂隙110°∠76°，發(fā)育長約6m，寬2～5cm，底部張開與母巖脫離，造成危巖大部分脫離母體、懸空；次裂隙80°∠44°，密度發(fā)育密度1～2條/m；次裂隙315°∠75°～80°，密度發(fā)育密度1～2條/m。（表1、表2）

5 危巖形成機制分析

該崩塌危巖體為巖質陡邊坡，由于巖體構造裂隙和風化裂隙發(fā)育，受節(jié)理裂隙、結構面、坡面等控制，其表層破碎巖塊極易沿與坡向一致的結構面產生整體剝落，從而形成大小不一、不穩(wěn)定巖塊的滑移，局部伴有小型傾倒，故其崩落特征以滑移式為主，局部為傾倒、墜落式；加之陡坡高度大，危巖中巖塊發(fā)生崩落后，巖塊沿陡坡翻滾而下，加速運動，沖擊力迅速增加，破壞性強。崩落物質沿陡坡坡腳地帶呈錐形堆積。該危巖邊坡的形成與發(fā)展受多種因素的影響，有其潛在的內在因素和外動力因素。

5.1 內在因素主要有地形地貌、巖性、構造裂隙發(fā)育等

地形地貌：該危巖體處于中、高山地區(qū)，坡面陡峻，上部形成陡坡、陡崖，高陡的斜坡為危巖體的崩落提供勢能場。由于斜坡坡度大，地形陡峻，勢能大，重力卸荷作用強，且坡面粗糙，凹凸不平，故山體頂部及坡面上的的松動巖塊，在向下運動的過程中，發(fā)生加速運動翻滾、墜落，增大其破壞力。

巖性：區(qū)域內斜坡上部出露基巖巖性為奧陶系灰?guī)r、泥質灰?guī)r，巖體本身硬脆，局部有褐黃色頁巖軟弱夾層（夾層厚2～5cm，發(fā)育密度1～3條/m不等），裂隙發(fā)育、表層風化強烈，表層巖體多被切割呈塊狀、部分脫離母巖形成危巖，為巖塊滑落的形成提供了豐富的物質基礎。

構造裂隙：該區(qū)域巖體裂隙發(fā)育，破壞了巖體完整性，降低了巖體力學強度。當巖體重力卸荷作用大于巖體強度抗力作用時，由于巖體內部應力調整，節(jié)理、裂隙等軟弱結構部位將發(fā)生位移變形，不但巖體中的節(jié)理、裂隙會擴展，新的裂隙也將發(fā)生、發(fā)展，促使危巖體脫離母巖，加之其他因素的影響，巖體失穩(wěn)而發(fā)生崩落。因此，構造裂隙的發(fā)育控制著危巖崩落的形成。

5.2 外部條件主要包括降雨、地震及風化作用等

降雨：寬城縣多年平均降水量662.5mm（1956～2012年），年最大降水量1056.9mm（1978年），一日最大降水量296mm（2012年7月21日）且年內降水不均勻，降水多集中于6～8月份，占全年的75～80%。夏季降水集中，易形成暴雨，雨水滲入巖體裂縫產生動水壓力，并侵蝕加寬加深裂縫，降低巖體之間結合力。

地震（震動）：該崩塌所在區(qū)域為6度地震基本烈度區(qū)。自第三紀以來，本區(qū)一直處于抬升狀態(tài)。根據地震歷史記載，該區(qū)域及附近地區(qū)地震災害相對輕微，未發(fā)生過大的源發(fā)性地震。此外，該崩塌周圍有數十家露天采石場，礦業(yè)活動較為頻繁。長期的采礦爆破震動使得巖體已有的節(jié)理裂隙張開度加大或產生新的裂隙，導致表層巖體穩(wěn)定性大大降低。

6 防治建議

根據上述危巖體（帶）特征及形成機制分析，結合區(qū)域空間及施工條件，因地制宜，建議采取“清危+WYD1～WYD4被動防護網+WYD5主動防護網”的方式對該崩塌進行防治。

6.1 清危

主要針對危巖帶內危石、活石及早期崩塌由于灌木阻擋散落于斜坡上的浮石。包括以下三方面：①崩塌危巖帶風化、破碎程度高，危巖帶卸荷裂隙寬度較大，受節(jié)理、裂隙切割及部分塊體脫落影響，巖體表層形成的多處懸空、孤立的0.5～1m的小巖塊；②斜坡上存在少量浮石；③本次現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)的WYT1～WYT4四塊危巖單體。其中，WYT1可采用人工直接清除；WYT2、WYT3、WYT4危巖塊體較大，可采用靜態(tài)爆破清除。此外，為保證主動網施工安全，對施工過程擾動可能產生掉落的危石進行清除。清危前需要做好臨時性防護，防止危石清理過程中落石砸壞房屋。

6.2 被動防護網

根據現(xiàn)場踏勘，居民區(qū)上方斜坡坡度一般在30～40°，多處存在小陡坎，無較大緩坡，修建攔擋墻或攔石平臺無空間，適宜修建被動柔性防護網，主要設置于WYD1、WYD2、WYD3、WYD4直接威脅的住戶上方斜坡處。根據邊坡體上危巖的發(fā)育特征，以及危巖滾落至工程部位的沖擊力，建議采用RXI-2000型防護網分段進行攔擋。

6.3 主動防護網

WYD5下方威脅對象距離較近，無被動防護空間，建議對WYD5進行主動防護。主動網系統(tǒng)建議采用GSS2A型，帶錨墊板的鋼筋錨桿將絞索網張緊固定覆蓋于邊坡上，絞索網由高強度防腐鋼絲成索后編制，抗腐蝕能力為50年以上。

7 結論

經分析區(qū)域地質環(huán)境條件，通過實地勘測，查明了該崩塌災害危巖具有帶狀分布、風化嚴重、節(jié)理裂隙發(fā)育等特征；結合形成機制的分析，該崩塌受降雨、風化、震動影響較大；針對危石多以滑移、墜落方式失穩(wěn)等特點，因地制宜，區(qū)別施策，提出了清危結合主動防護網和被動防護網的防治建議。研究結果可為地質環(huán)境條件相似區(qū)域的崩塌特征分析及防治建議提供參考。

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