九寨溝景區某崩塌點穩定性分析及治理方案

楊迪惠，楊 啡

（1.四川省核工業地質局二八一大隊，四川 西昌 615000；2.核工業西南勘察設計研究院有限公司，成都 610095）

崩塌是山地常見一種地質災害。其主要因素是地質條件，其次由地震、融雪、地下水楊壓力和不合理的人類活動等所引起[1]。崩塌是斜坡巖土體在自重及上述綜合因素作用下脫離母巖體運動及堆積在坡腳或溝谷的地質現象，有滑塌、墜落和傾倒三種破壞模式[2-7]。崩塌往往造成建筑物的損毀、道路破壞及人員傷亡。崩塌已成為危害人民的生命、財產安全的嚴重地質災害之一[8-10]。

2017年8月8日21時19分，四川省阿壩州九寨溝縣發生里氏7.0級地震。受地震影響，九寨溝景區引發了大量崩塌、滑坡、泥石流等次生地質災害，嚴重威脅則查洼、樹正、荷葉以及扎如等溝域內人民的生命、財產安全以及景區內景點、公路、棧道等自然風光和基礎設施的安全[8]。對該景區的崩塌點展開科學調查、并提供治理建議。本文以該景區某崩塌點為例，初步總結開展崩塌穩定性評估和治理工作。

1 工程概況

圖1 危巖帶（危石）分布遠眺

1.1 崩塌地質災害點概況

該崩塌點位于九寨溝縣九寨溝景區距上季節海100m處東側，該點坡腳中段位置坐標為E：103°56′03″、N：33°03′04″。斜坡頂部高程為3 325m，坡腳高程為3 040m高差285m，危巖體主要位于斜坡中上部，范圍較大。斜坡中下部坡度約20°～30°，中上部坡度45°～55°，局部基巖出露，共發育有4處危巖帶。巖體較完整，裂隙較發育，危巖帶與坡腳相對高差較大。斜坡坡腳為景區道路。勘查區植被發育，以高大喬木為主。主要威脅對象為景區公路、游客及景區工作人員。本文對該崩塌點的2處危巖帶（編號：WYD2，WYD3）的成因、破壞模式及穩定性進行分析，危巖帶分布情況如（圖1）所示。

1.2 危巖帶地質環境特征

整體地勢北高南低，地形自上而下呈“陡-緩-陡”之勢，頂部為陡崖地貌，地形坡度60°～80°，局部近直立；陡崖下部發育一處長70 m，寬60m 倒石堆(古崩塌堆積)，坡度40°；倒石堆下部發育較寬緩平臺，平臺寬80～160m，坡度15°，局部10°。主要地層有第四系全新統人工堆積層（Q4-1ml）、第四系全新統崩坡積層（Q4-1col+dl）、石炭系下統岷河組灰巖（Cm1）。危巖區出露的巖層為石炭系下統岷河組灰巖，深灰色，巨厚層狀，巖層產狀：230°～280°∠80°～85°。

2 危巖帶形成因素分析

1）地震。“8·8 九寨溝地震”使景區溝內危巖體，危巖帶產生新的裂隙面，原張開度0.5～2cm，地震后最大達到10cm，發生降雨、地震、凍融等影響因素綜合作用，很可能發生傾倒、墜落式失穩破壞。

2）暴雨。巖性為灰巖，受暴雨影響較大，雨季中危巖體受到降雨和溶蝕，裂隙中靜水壓力增大、加速危巖體發展過程[10]。

圖2 WYD2 危巖剖面圖、立面圖圖1跡線與窗口交切關系

3 危巖帶基本特征及破壞模式

3.1 WYD2

危巖帶頂部標高3 052m，底部標高3 044m，巖層產狀：232°∠85°，危巖處坡度72°，危巖頂寬8.1m，底寬4.3m，高7.5m，厚4.5m，主崩方向240°，體積240m3。由灰巖組成，受兩組裂隙和層面切割，整體陡傾坡外，陡傾坡外結構面發育，局部張開度加大，巖體被切割成多個塊體；西側為陡坡凹槽，底部為碎塊石土，上部巖體卸荷明顯，根劈作用明顯。

通過結構面赤平投影圖可知，坡向與巖層產狀小角度相交形成欠穩定組合，受 LX1 與LX2 裂隙切割，表層巖體較破碎局部裂隙張開度較大，凹腔發育在風化、降雨、地震及其它外部應力作用下，危巖帶穩定性將降低，可能發生滑移、墜落式破壞。

3.2 WYD3

危巖帶頂部標3 093m，底部標高3 080m，巖層產狀：232°∠85°，危巖處坡度82°，危巖頂寬3.5m，底寬3.0m，高6.9m厚3.2m，主崩方向為255°；危巖由灰巖組成，受兩組裂隙和層面切割，整體陡傾坡外，陡傾坡外結構面發育，局部張開度加大把巖體切割成多個塊體；且其西側為陡坡凹槽，底部為碎塊石土，上部巖體卸荷明顯。

圖5 WYD3 野外照片及結構面赤平投影圖

根據赤平投影圖分析，危巖體主要受兩組豎向結構面控制，巖體被切割呈塊狀。危巖體重心處于坡體內側，整體處于較穩定狀態，危巖體下部有凹腔，但凹腔尚未深入，但隨著巖體后側裂隙進一步擴大，在降雨、地震、凍融等作用下，可能發生墜落式或傾倒式破壞。

表1 危巖單體穩定性分析計算成果表

4 危巖穩定性計算

根據資料顯示，本次對WYD2 采用“后緣無陡傾裂隙的滑移式危巖模型”，對WYD3 采用“后緣有陡傾裂隙的傾倒式危巖模型”進行計算[12]。危巖體穩定性計算（略）。

區內出露第四系崩坡積層碎塊石外，主要為巨厚層灰巖，巖體整體穩定性較好，但受地形地貌及巖體結構影響，在中下部局部地方發育危巖（危石）。通過穩定性計算定性、定量分析評價，在天然狀態下各危巖（危石）處于穩定狀態，暴雨工況和地震工況下處于欠穩定-不穩定狀態。威脅斜坡前緣景區道路及游客行人安全。

表2 各坡段參數的取值

5 運用Rocfall軟件計算分析

對WYD3 運用Rocfall軟件進行模擬分析落石運動情況進行簡介[13]。

5.1 模擬參數

按要求，輸入Rocfall的剖面比例尺為1∶1000；將已建立的地質剖面模型（比例1∶500）修改為1∶1000；后從危巖邊坡起始點到坡腳終止點的變坡點依次進行編號（1～15號）；再在Rocfall軟件里輸入各坡段的法向恢復系數Rn和切向恢復系數Rt及滾動摩擦系數等參數。模擬參數值如表2所示；根據現場勘查資料對局部凸起的位置擬定出落石點，擬定一束質量為50kg、初始速度為0的落石，計算出最危險的落石集中區和落石的最大彈跳高度，確定合理的落石攔截防護措施。

重達50kg的似球形危石在重力作用下開始運動，起始段滾石動能不大，速度較小，初始以貼坡滾動、跳躍為主，如遇變坡點則會產生碰撞、彈跳，隨著滾石動能增大，當滾石滾動到陡崖邊緣，進入下一級陡崖，做拋體運動，繼續碰撞、彈跳、滾動，直至停止，模擬結果見圖6～8。

圖6 50kg 滾石終點水平位置

圖7 5kg 滾石最高彈跳高度分布圖

由落石滑落點到終點的水平位置圖可以得出最終停留區間：即危巖WYD3 落石從墜落開始掉落到到達坡底的水平距離為6.6m，落石最終停止運動的最大水平距離為11.6m；由彈跳高度分布圖可知，落石經過x=5.54m處時，獲得最大彈跳高度，數值約為6.1m，此時，通過該點的落石數量為40。由包絡線圖可知，落石與坡面約經過了三次碰撞，分別在編號11-12、12-13和14-15 這三段，滾石墜落、翻滾至坡底后，還會和公路路面碰撞產生彈跳，嚴重威脅景區公路行人和車輛的安全。通過以上模擬分析，可以在坡腳靠近公路邊上的較平緩坡面設置攔石墻、被動防護網等攔擋結構。

圖8 50kg 滾石運動軌跡包絡線

6 治理工程方案

崩塌危害性較大，危險性較大，采用“清危削方+被動攔擋”為主的治理方案。

在崩塌點左右兩側分段延長已有的被動防護網，已有被動防護網建立于景區道路上方5m處的斜坡前緣，現有長度47m，其中Ⅰ型被動防護網布設于道路左側的斜坡下部前緣，連接已有被動防護網左側，布設長度30m，選用RXI-100型，網高3m；同時延長道路右側斜坡下部前緣的被動防護網，布設長度50m，選用RXI-100型，網高3m，連接已有被動防護網右側；左右兩側擬建的被動網與既有被動網分段布設，并適當留出通道。

7 總結

1)災害點沿坡面影響面積1 500m2，水平分布范圍60 m。包含3個危巖體，附近谷底狹窄，危巖體對谷底景區小路及過往游人構成極大威脅。

2) 運用Rocfall軟件對落石運動距離、落石彈跳高度模擬表明，滾石在遇到坡度突變段時，會發生彈跳，在空中做拋物運動。滾石最終落點范圍集中在坡腳平坦公路段，嚴重威脅景區邊坡公路上的行人及過往車輛安全。

3) 本次Rocfall軟件所取值由現場勘查情況和經驗值對比所得，選取較合理，軟件模擬的滾石運動軌跡較為真實，具有一定的輔助價值，可以較好、較快地為危巖防治提供依據。

4)經綜合考慮，認為宜對本地質災害進行徹底治理，最終采用了“對危巖帶上部反傾區進行削方，清除陡壁坡面浮石、松動巖塊，對危巖帶(WYD)采用掛被動防護網治理措施。”