四川南江縣三百錢溝危巖體特征及穩定性分析

鄒小虎

四川南江縣三百錢溝危巖體特征及穩定性分析

鄒小虎

（四川省地質礦產勘察開發局物探隊，成都 610000）

三百錢溝危巖區位于縣城內南江河左岸三百錢溝溝口附近，是南江縣危巖崩塌地質災害高發地帶，目前三百錢溝危巖區在長約1500m范圍內主要發育有13個危巖體。墜落式、傾倒式和滑移式三種類型為區內危巖的主要失穩破壞方式。本文通過危巖體穩定性進行定量計算，結合危巖體崩壞機制，提出采用主被動相結合的綜合工程措施對三百錢溝的危巖體進行針對性治理。

危巖體；穩定性計算；防治對策；三百錢溝

危巖體在短時性或持續性降雨等外在因素誘發條件下，極有可能進一步發生演變，甚至發生崩塌，其潛在危害程度重大[1]。以南江縣三百錢溝危巖體為研究對象，在研究其地質環境條件和變形崩壞機制基礎上，對其穩定性進行定量分析，提出相應的防治對策與建議，為區內潛在危巖體的治理提供參考。

表1 危巖體特征表

1 地質環境條件

1.1 地形地貌

危巖區為中-淺切割的低山丘陵地形，地面高程450～615m，相對高差165m，溝谷縱橫，以“V”字型為主。三百錢溝危巖體位于南江河左岸及其一級支流三百錢溝兩岸，多為逆向坡和橫向坡，斜坡坡度較大，一般35°～50°，局部基巖陡壁，坡度在70°以上，在斜坡中部有較窄的緩坡平臺，坡度一般15°～25°，寬3～10m。斜坡腳處為南江河和三百錢溝，南江河河谷寬70～140m，三百錢溝河谷寬10～20m。

1.2 地層巖性

根據現場鉆探揭露及工程地質測繪調查，區內地層主要出露有侏羅系中統沙溪廟組二段（J2s）的泥巖、砂巖和第四系殘坡積層、崩坡積層、沖洪積層。巖性特征主要為灰紫、紫色泥巖與淺灰色、黃灰色厚層中-細粒長石砂巖、長石石英砂巖互層。泥巖成層性差，平均厚約4～5m，最薄0.2m，最厚達10.0m。砂巖厚度一般3～4m，最薄0.5m，最厚可達8.0m。地層傾向140°～150°，傾角7°～12°。

第四系（Q）有殘坡積層（Q4）：為粉質粘土，含碎塊石，厚度0.2～2m；崩坡積層（Q4）：主要為碎塊石土，厚0.1～1m；沖洪積層（Q）：為砂卵碎石土和砂卵石層，主要分布在河漫灘及河谷階地中。

1.3 地質構造與地震

南江縣位于兩復背斜次級褶皺的南翼和新華向斜北翼的轉折處，總體構造應力較弱，地層平緩，構造形跡不明顯，一般為緩傾的單斜構造，斷裂不發育，但裂隙較發育。城區基巖節理裂隙主要為構造裂隙和風化卸荷裂隙，各段危巖體基巖中主要發育有2～3組主控節理裂隙。南江縣城新構造運動表現為大面積斷續上升，形成現在河流的多級階地及狹窄的“V”型溝谷。危巖區及其附近未發現斷裂活動跡象，據1∶300萬《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001)，危巖區地震基本烈度Ⅵ度，地震動峰值加速度0.05g。

2 危巖體基本特征及失穩方式

2.1 基本特征

區內危巖體的形態以柱狀、塊狀、楔形狀為主，其中柱狀危巖體5處，占總數38.5%，塊狀（楔形狀）危巖體共計8處，占危巖體總點數的61.5%。

2.2 危巖體失穩方式

危巖體崩落形式受多方面影響，根據對區內危巖形態、發育規律、基底和底界層特征分析，區內主要存在墜落式、傾倒式和滑移式三種類型危巖的失穩破壞方式。

1）滑移式危巖，附于母巖上，以一定角度的裂隙（卸荷裂隙）面接觸，在危巖體自重和地表水滲入裂隙等因素的作用下，裂隙面鎖固部位被貫通，危巖體沿母巖（或基座）發生剪切滑移破壞[2]。此種破壞方式往往有漸變特征，破壞后果受危巖臨空條件影響，臨空高度越大，后果越嚴重。區內這種破壞方式的危巖共5處，分別為W01、W05、W06、W07-2、W10，總體積約1 523m3，分別占危巖總體積和總點數的40.6%和38.5%。

2）傾倒式危巖，泥巖基座的差異風化和裂隙的切割使危巖體局部懸空，從而使危巖體在自重或外荷載作用下發生破壞。變形破壞時，危巖體的頂部首先脫離母體，然后沿基座支點轉動，從而發生傾倒式破壞[3]。區內傾倒式危巖體有2處，包含W11、W12，總體積272m3，分別占危巖總體積和總點數的7.2%和15.4%。若巖腔非常發育，使危巖體全部懸空，傾倒式危巖轉化為墜落式危巖。

三百錢溝危巖體分布圖

3）墜落式危巖，受裂隙切割和下部巖腔影響，高懸于陡巖上端和巖腔頂部的危巖體，隨卸荷裂隙不斷發育，一旦裂隙切割危巖體，使其脫離母體[3]，而底界臨空條件良好，通常有巖腔存在，或者是作為危巖體基座的泥巖風化程度高，承載力較低，危巖體在重力作用下基本不受阻擋而失穩產生崩塌。區內統計墜落式崩塌危巖體共6處，分別為W02、W03、W04、W07-1、W08、W09，總體積1960m3，單體危巖較大，作為區內危巖體主要破壞方式，分別占危巖總體積與總點數的52.2%和46.2%。

3 危巖體變形崩壞機制

3.1 影響因素

巖體節理裂隙較發育，較破碎，節理主要受大氣降水、風化作用、孔隙（裂隙）水與地震等影響因素，導致其進一步發育、破碎與貫通。巖腔上部砂巖形成倒懸體的過程主要是受陡崖上砂巖間的泥巖差異風化而形成，巖腔內部被逐漸風化掏空，其上部形成倒懸體，造成危巖崩塌隱患。

3.2 變形破壞機制

危巖體較完整-較破碎時，當節理裂隙面與最大主應力間夾角適宜時，巖體則沿節理裂隙面剪切滑動[8]。應力集中帶產生拉裂面,主要受差異風化形成巖腔和“5·12”地震及以前已經發生崩塌卸荷面附近巖體應力影響。節理裂隙貫通同時受大氣降水、孔隙（裂隙）水與節理裂隙結構面發生物理、化學和機械作用，地震和人工挖坡等作用加劇結構面的發展，危巖體在重力作用下發生崩塌。

4 危巖體穩定性評價

現行分類標準下，危巖分類系統多種多樣。本文按照工程防治的角度將危巖失穩類型進行分類，可將危巖概化分為三種主要類型，分別為：滑移式、傾倒式和墜落式。針對研究區內危巖體破壞方式，提出以下計算公式，計算公式參考重慶市地方標準《地質災害防治工程勘察規范》（DB50/143-2003）。

4.1 單個危巖體穩定性計算

1）傾倒式危巖計算：

a、危巖體重心在傾覆點之外時：

b、危巖體重心在傾覆點之內時：

2）墜落式危巖計算，根據實際危巖體調查情況，墜落式危巖采用后緣陡傾裂隙計算公式，下列兩式計算，取兩種計算結果穩定性系數中的偏少值：

3）滑移式危巖計算，區內滑移式危巖后緣有陡傾裂隙、滑面緩傾，故采用下列穩定性計算公式：

4.2 計算參數確定

表2 穩定性計算參數

4.3 穩定性結果分析

按照上述計算方法，得出以下計算結果：

通過對比計算結果與實際現場勘查結果，對三百錢溝危巖體穩定性宏觀初步定性判斷與定量計算結果較一致。通過分析危巖體的潛在破壞形式、體積方量、計算在不同工況下的穩定性系數與各個危巖體的安全系數對比，可得出在三種工況下（自然、暴雨、地震）危巖體的穩定情況。

在自然工況下，W04的穩定性好，處于穩定狀態，W01-03,W05-12均處于基本穩定狀態；在暴雨不利工況下，只存在W04處于基本穩定狀態，其余危巖體均處于欠穩定狀態。在地震不利工況下，W03與W08兩處危巖體處于不穩定狀態，其余均處于欠穩定狀態。

5 結果分析與防治對策建議

5.1 三百錢溝危巖體結果分析

三百錢溝崩塌危巖體位于南江縣城南江河左岸三百錢溝內外，共發育有危巖體13個，危巖體及潛在不穩定危巖體總體積超過8×104m3。危巖區為中～淺切割的低山丘陵地形，主要出露侏羅系中統沙溪廟組二段（J2s2）泥巖、砂巖及第四系殘坡積層（Qel+dl）、崩坡積層（Qcol+dl）、沖洪積層（Qal+pl）。在基巖中主要發育兩組節理，產狀分別為：308°～330°∠70°～85°、256°～297°∠52°～86°，受兩組裂隙相互切割，將巖體切割成塊體，塊徑一般為0.5～1m。

表3 危巖體穩定性計算結果

三百錢夠危巖區近2 000m長陡崖段共發育有危巖體13個，總方量3 755m3。其中較大規模（體積大于500m3）危巖體有4處，占危巖點總數30.8%；中等規模（體積100～500m3）危巖體5處，占總危巖體總數38.4%；較小規模（體積小于100m3）的危巖體4處，占總危巖點總數的30.8%，危巖體最大體積為800m3，最小者體積為48m3，平均288.8m3/個。區內危巖體總體處于欠穩定狀態，其中W03與W08危巖體穩定性較差，對坡下居民及公路具有較大威脅。

5.2 防治對策建議

針對三百錢溝危巖體發育特征及危害對象，結合周邊區域已治理類似危巖的治理實踐，建議對三百錢溝溝危巖體治理方案采用：卸荷帶及后緣裂縫灌漿封閉+被動防護網+錨桿錨固+巖腔填充+攔石墻等工程措施用于防護。治理工程全面實施完成后，三百錢溝危巖災害將得到有效控制，保護當地居民及公路形成安全。

[1]張玉，徐衛亞，鄒麗芳，等．降雨條件下大型滑坡體滲流穩定性分析[J]．巖土力學，2013，35(3)：833-841.

[2]唐紅梅,易朋瑩.危巖落石運動路徑研究[J].重慶建筑大學學報,2003(01):17-23.

[3]周小軍.危巖對天然氣輸氣管道的危害[J].西部探礦工程,2009,21(01):11-13.

[4]余平.南江縣毛地坡崩塌（危巖體）穩定性分析及防治措施研究[D].西南科技大學,2017.

王躍.墜落式、傾倒式崩塌(危巖體)的穩定性評價[J].能源與環境,2018(04):100-101.

[3]嚴越,劉文德,李永康.南江縣斜坡坡向對滑坡發育貢獻率的研究[J].珠江現代建設,2018(04):33-36.

[4]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[J].四川地質學報,2018,38(02):310-316.

[5]杜應瓊,蘇程彰,張利.南江縣內某潛在不穩定斜坡治理研究[J].長春工程學院學報(自然科學版),2017,18(04):99-103.

[6]包祎，環境邊坡危險源穩定性及危險性等級劃分探討[J]. 四川地質學報，2018. 38（3）：502-504.

[7]王峰.四川省南江縣地質災害易發性區劃研究[D].成都理工大學,2015.

[8]曾賢薇,邱建新,李敏.四川南江縣第三中學危巖體變形機制及穩定性分析[J].四川地質學報,2010,30(04):462-464.

The Sanbaiqian’gou Unstable Rock Mass and Its Stability in Nanjiang, Sichuan

ZOU Xiao-hu

(Geophysical Exploration Team, SBGEEMR, Chengdu 610072)

The Sanbaiqian’gou unstable rock mass area is located near the Sanbaiqian Gulley mouth on the left bank of the Nanjiang River in Nanjiang County. The unstable rock mass area is a high-risk area of unstable rock mass collapse in Nanjiang County. The unstable rock mass area is composed of 13 unstable rock masses, with a length of about 1500 m. Falling, dumping and sliding failures are three main destabilizing patterns of the unstable rock masses. Comprehensive control measure based on quantitative calculation of stability of the unstable rock masses in combination with mechanism of collapse of the unstable rock masses is put forward.

unstable rock mass; stability calculation; control measure; Sanbaiqian Gulley

2018-11-02

鄒小虎（1964-），男，漢族，高級工程師，主要從事水工環地質、區域地質調查、礦山勘查評價相關工作

P642

A

1006-0995（2019）02-0315-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.02.028