淺析危巖崩塌地質災害成因機制及防治對策

黃義佳 馮亮勇

摘要：危巖崩塌地質災害指在巖石裸露的陡峭坡體上較大的巖塊突然脫離母體，發生崩落、滾動、傾倒的地質現象[1]。通過對危巖崩塌地質災害成因機制的研究，并進行危巖體的穩定性分析，采用相應的防治措施對危巖體進行治理，對類似的危巖崩塌地質災害具有一定的指導和借鑒意義。本文以韶關市曲江區馬鞍山山頂西北側危巖崩塌地質災害勘查設計項目為例[2]，著重研究地質災害成因機制及防治對策。

關鍵詞：危巖崩塌；地質災害；成因機制；穩定性分析；防治對策

1.引言

馬鞍山山頂西北側危巖崩塌地質災害點位于韶關市曲江區馬壩鎮馬鞍山人民公園山頂處，位于韶關市曲江區滑坡、崩塌、地面塌陷地質災害中易發區[3]，地理坐標為：東經113°36′15″，北緯24°41′12″。危巖崩塌體分布高程約為198m～214m，相對高差16m，危石聳立，頂部巖石較破碎，危巖體崩落后形成一個大型反傾凹陷巖腔，崩落巖塊順北側山坡滾落至標高約為106m的公園綠道上及殘留在山坡坡面，崩落巖塊約為3m3～5m3，最大可達25m3，對坡面植被及坡腳公園綠道造成了嚴重破壞，威脅約110人，直接經濟損失約600萬，社會影響較大（見圖1和圖2）。

2.危巖崩塌體特征

馬鞍山山頂巖層主要由二疊系下統石灰巖組成，巖層產狀較平緩，巖石垂向發育，巖體被切割形成陡壁危崖，整體坡向330°～360°，坡角達70°～85°（局部內傾），危巖體分布范圍坡高約20m～25m，寬約80m。危巖體主要為強～中風化石灰巖，一般塊體塊徑為0.5m～5m。山頂巖體節理裂隙軟弱面多被風化剝蝕，同時有發育兩組主控結構面，裂面一般張開2cm～10cm，這些節理裂隙及結構面將巖體分割成塊狀，形成一系列的孤石、危巖體，局部巖體反傾向外側突出，在降雨和風化作用下，當結構面強度降低至不足以牽制巖塊時，崩塌體就會脫離母體，順山坡滾落形成崩塌地質災害，影響山頂涼亭、氣象塔、通訊塔及山腳環山綠道、運動場及相關人員生命財產安全。

3.危巖崩塌成因機制

3.1危巖形成的影響因素分析

據所處的地質環境分析，危巖體的形成包括內部條件和外部條件兩類，內部條件包括地形地貌、地層巖性、坡體結構、高陡臨空面；外部條件包括：降雨、風化、植被、人類工程活動等。在各種外界影響因素中，適宜的地形條件、節理裂隙發育、裂隙水壓力等都可能成為促進崩塌發生的主要原因。

3.2危巖成因機制分析

馬鞍山山頂西北側危巖崩塌部位山頂巖體高陡、直立，山體經過長期的風化等地質營力作用，巖體節理、裂隙發育、結構破碎，并存在外傾薄弱結構面；加之巖體內發育的兩組裂縫及層面的切割，將巖體切割成大小不等的塊體；崩塌激發因素為崩塌災害發生前半個多月來的連續降雨，雨水入滲巖體裂隙、節理，使得結構面充填物濕潤、膨脹、軟化，巖體附著力降低，巖體在重力作用下脫離母巖崩落向低處山腳滾動，形成此次危巖崩塌地質災害。

4.危巖崩塌穩定性分析

4.1定性分析

本次危巖穩定性評價采用赤平極射投影法進行定性分析。赤平極射投影法是巖質邊坡穩定性分析中的一個重要的方法，既可以確定邊坡上的結構面和邊坡臨空面的空間組合關系，確定邊坡上可能不穩定楔形結構體的幾何形態、規模大小，以及它們的空間位置和分布，也可以確定不穩定結構體的可能變形位移方向，直觀、初步做出邊坡穩定性狀態評價[4]。

危巖體的赤平投影圖見下圖所示，根據野外實地調查和赤平投影圖中坡面、巖層層面以及主控結構面三維空間組合來分析，危巖體處于穩定狀態（見圖3）。

4.2定量計算

根據本區危巖體主要受兩組外傾結構面控制，其失穩破壞方式為拉剪—傾倒式[5]，對本區危巖崩塌體選用極限平衡法的模式進行計算（圖4）。

（1）計算模型

（3）計算參數

結構面物理力學參數取值詳見表1所示。

（4）計算結果

通過對巖體崩塌斷面在天然工況及暴雨工況狀態下的計算，判斷危巖體在天然工況狀態下整體穩定性為穩定，在暴雨工況狀態下整體穩定性為不穩定，穩定系數及穩定性評價見下表2。

5.危巖崩塌防治對策

根據危巖崩塌的防治原則[6]，結合本次危巖崩塌地質災害的特點對本次危巖崩塌地質災害影響范圍采取“錨桿鋼筋砼支撐墻（柱）+掛網噴砼+裂縫注漿+監測方案”的綜合治理措施，具體防治措施如下：

（1）清除坡腳、殘留半山坡面及山頂崩塌區的危巖巖塊，以消除二次崩塌滾落造成繼發性地質災害的隱患，確保治理加固施工及山腳公園道路及運動場人員安全；

（2）對巖體大型裂縫進行灌漿充填加固，有效地防止地表雨水滲入加劇裂隙風化，提高上下盤巖體的結合力及整體穩定性；

（3）對破碎風化巖體表面進行掛網噴砼護面，可阻止雨水沿節理入滲加劇巖體風化，進一步提高巖體的整體穩定性；

（4）對山頂西北側危巖崩塌部位凸出巖體設置鋼筋砼墻柱進行支撐加固，有效地阻止下部破碎巖層的風化剝落，同時又對陡峭巖體崩落形成的凹進巖腔進行嵌補以及對上部凸出巖體進行支撐，增強了山頂巖體的整體穩定性；

（5）在危巖頂部設置水平位移長期監測點和安裝伸縮儀對裂縫變形情況進行測量，并安裝報警器，在崩塌體頂部修建截水溝，對崩塌上方匯水區的地表水進行截排，防止其對危巖的進一步沖刷[7]；

（6）建立群策群防管理體系，自然資源主管部門對危巖崩塌體派專人定期對危巖頂部進行巡查，另外，降雨期間封閉馬鞍山環形綠道禁止行人在危巖崩塌體下方游玩散步（圖5）。

6.結語

韶關市曲江區馬鞍山山頂西北側危巖崩塌地質災害隱患點經過治理加固后，崩塌部位山頂巖體整體穩定性大大提高，有效避免和該部位危巖崩塌地質災害的發生。既對山頂氣象通訊建構筑物和公園設施進行有效的保護，又為曲江馬鞍山人民公園優美的市民休閑活動空間提供了安全保障，對類似的危巖崩塌地質災害防治具有一定的指導和借鑒意義。

參考文獻：

[1]駱銀輝，胡斌，朱榮華，等.崩塌的形成機理與防治方法[J].西部探礦工程， 2008， 12： 1-3.

[2]黃義佳，馮亮勇，等，韶關市曲江區馬鞍山山頂西北側危巖崩塌地質災害勘查設計[R].廣東省有色金屬地質局九三二隊， 2018.

[3]張林生，陳保林，王苗，等，韶關市曲江區地質災害防治規劃說明書（2009～2020年）[R].韶關市礦產資源資源與地質環境監測中心， 2009.

[4]化建新，鄭建國，等.工程地質手冊（第五版）[S].中國建筑工業出版社， 2018.

[5]董好剛，張宏鑫，陳州豐.三峽庫區云陽至江津段崩塌發育及破壞特征分析[J].人民長江， 2009， 40（21）： 20-22+111.

[6]姚一江.危巖崩塌形成的條件、類型及防治原則[J].鐵道部科學研究院西南所， 1989.

[7]黎義勇，彭軻，趙信文，等.鄂西清江水布埡庫區鷹嘴巖崩塌體成因機理分析[J].華南地質與礦產， 2012， 28： 9.