天門山景區危巖體地質特征及崩塌模式研究

林偉雄

(福建省工程顧問有限公司 福建福州 350100)

0 引言

危巖體的形成和穩定性評判過程較為復雜，因為涉及因素較多，影響因素的多元組合導致崩塌形態各異、模式不同。近幾年盛行山地旅游開發，然而與之并存的地質災害風險，使得開發過程中危險性增大，經濟投入加大[1-3]。對于危巖體的穩定性和變形破壞模式，國內外學者均做了大量的研究[4-8]，但危巖體所處地質條件千變萬化，破壞模式模糊難分。基此，本文以天門山景區危巖體為工程背景，研究該危巖體地質特征及變形破壞模式，對地質災害穩定性做出初步評價，為后續地質災害治理工程提供必要的巖土工程勘察資料。

1 工程概況

研究區位于永泰縣葛嶺鎮溪洋村，距離天門山景區大門約500m，場地崩塌區域地形地貌如圖1所示。擬建福州市黨政領導機關人防疏散基地，位于天門山景區農業觀光園內。根據現場調查及周邊原居住村民了解的情況，研究區場地存在的主要災害類型，有崩塌、滑坡和泥石流。現場調查到崩塌體均較為破碎，堆積體體積約40×104 m3，且多分布在村道下游及坡面植被樹叢中，規模小至直徑約6cm碎石，大至1m3的塊體。崩塌災害，一方面主要受場地村道開挖卸荷作用裂隙張開并切割巖體；另一方面受坡面植被根系發育，在巖石裂隙中生長，使得巖石裂隙張開并不斷發育。現場崩塌災害的潛在危險區面積約1.3×104m2以上，在暴雨和地震作用下極易再次發生崩塌，產生滾石，對村道、下游擬建人防疏散基地和景區進出場道路產生威脅。

圖1 研究區地形地貌圖

2 危巖體地質特征分析

2.1 地質條件特征

研究區場地地貌單元為剝蝕殘山地貌單元，場地內覆蓋層主要為第四系不同成因類型的巖土層，成因類型分別屬于人工堆填、洪積、坡殘積等，其基底基巖主要為不同風化程度的凝灰熔巖。場地所分布的地層，主要為(含泥)碎石、粉質粘土以及不同風化程度的凝灰熔巖。該場地的地下水類型，主要為賦存于(含泥)碎石中的上層滯水；下部凝灰熔巖及其風化帶中的風化孔隙-裂隙水。

2.2 危巖體地質特征

危巖體WY-01，位于擬建人防工程影響范圍上方，該區域危巖體由3組裂隙切割形成，分別為LX01～03，距離地面約3.2 m。其中LX01產狀315°∠34°；LX02產狀為280°∠54°，LX03產狀為175°∠70°。由于該巖體位于兩個坡面交界處，因此坡面傾向和傾角分別為268°∠84°和148°∠85°。裂隙張開度10mm～20 mm，裂隙已貫通，裂面粗糙，無充填物，造成該巖體切割規模為2.5m×2m×3m。

該危巖體下部臨空面呈現出較多的未貫通節理裂隙，主要有2條：節理裂隙JL-01呈現順層結構，上部臨空面已貫通，下部未貫通，產狀為255°∠61°；節理裂隙JL-02，呈現反傾結構，產狀為66°∠88°，切割巖體，未出現貫通和錯動現象，如圖2所示。

圖2 危巖體WY-01

巖體WY-02下部巖體破碎，節理裂隙發育，頂部部分巖體懸挑。節理組JL-04近乎垂直現有道路，呈層狀，厚度約40cm，產狀為240°∠89°，張開度0～3mm，裂面粗糙，局部貫通，貫通處內部有土體填充。節理組JL-05呈平面，有坡面走向，張開度1mm～5mm，裂面較光滑，局部貫通，節理內填充土體,產狀為246°∠88°，如圖3所示。

圖3 危巖體WY-02

危巖體WY-03下部巖體破碎，三組節理裂隙發育，頂部部分為松散堆積體。節理組JL-07近乎垂直于路面，且坡面處于臨空狀態，產狀為250°∠86°，張開度0mm；JL-08順層平行于潛在滑動方向，切割巖體厚度約0.5m，產狀為250°∠30°。該部分巖體導致土體局部處于懸空狀態，極易失穩破壞；JL-09近乎垂直于路面，但分布較少，產狀為250°∠86°節理組，如圖4所示。

圖4 危巖體WY-03

WY-04高約141m，寬46m，切割厚度約22m，傾向約270°，后緣切割面傾角約80°，橫向切割和后緣開裂深度、填充物情況由于未能進行實地踏勘，未獲取相關數據。

WY-05高約130m，寬98m，切割厚度約48m，傾向約165°，后緣切割面傾角約70°～80°；WY-05高約130m，寬98m，切割厚度約48m，傾向約165°，后緣切割面傾角約70°～80°。

WY-04和WY-05橫向切割和后緣開裂深度、填充物情況，均由于位置較高、坡面陡直，因此未能進行實地踏勘未獲取相關數據，如圖5所示。

圖5 危巖體WY-04、WY-05

2.3 危巖體穩定性定性分析

場地內主要有5個危巖體，危巖體WY-01受3組節理裂隙切割，已完全貫通，現無填充物，規模較小，約15 m3，根據赤平極射投影分析危巖體的穩定性，計算的安全系數為-1.506。因安全系數不存在負值概念，從定性分析角度出發，判定該危巖體處于不穩定狀態，可能沿C方向滑動，如圖6所示。

圖6 危巖體WY-01赤平投影圖

危巖體WY-02節理裂隙發育，巖體破碎，屬于道路開挖后卸荷作用產生的危巖災害，部分處于懸挑狀態，體積約3.6 m3，另有小塊碎石鑲嵌其中，隨著風化、卸荷作用，巖體切割巖體形成小的巖塊會不斷崩落。危巖體WY-03中三組節理裂隙發育，頂部部分為松散堆積體，局部懸挑，存在臨空方向的結構面，以及豎向切割節理，由于道路開挖卸荷以及風化作用，節理裂隙不斷發育，裂隙間鈣質填充，現狀較穩定，但存在進一步風化和人類影響下發生滑移破壞的可能。

危巖體WY-04與福州市黨政機關疏散基地水平距離約540 m，高程差約240 m，處于近乎直立裸露狀態。根據赤平極射投影分析危巖體的穩定性，結果顯示該危巖體處于穩定狀態,穩定性系數為1.52，但在今后可能產生崩塌災害，如圖7所示。

圖7 危巖體WY-04赤平投影圖

危巖體WY-05與福州市黨政機關疏散基地水平距離約560 m，高程差約360 m，兩側通過無人機觀察存在裂縫，巖體成層狀，根據下部危巖體及節理分布情況推測，存在沿順坡向層狀節理裂隙。根據赤平極射投影分析危巖體的穩定性，結果顯示該危巖體處于穩定狀態,但在今后可能產生崩塌災害。

3 危巖體變形崩塌模式分析

根據危巖體現狀、空間幾何特征、結構面幾何特征分析結果可知，研究區危巖體整體受節理裂隙控制，臨空面陡直且受裂隙切割形成危巖體，甚至形成懸挑危巖體。以WY-01～WY-03為例，對研究區崩塌模式進行分析，可以發現研究區主要崩塌模式為墜落式、滑移式、傾倒式以及楔形體式。

根據研究區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、人類活動等。

WY-01危巖體存在傾向臨空面的結構面，3組結構面已完全貫通，且結構面無填充，坡度較大，危巖體表現為明顯的前緣陡坡、后緣陡坎，因此可理解為主要受地形地貌和高陡臨空面影響，受剪切力作用，可能產生滑移、傾倒破壞形式。由于同時受兩組結構面控制，因此也存在極大可能性發生楔形體破壞，如圖8所示。

圖8 WY-01危巖體崩塌模式圖

WY-02危巖體節理裂隙更為發育，巖體破碎程度大，且局部懸挑，出露巖性厚層塊狀堅硬巖石，形成較陡峻的邊坡，由于構造節理和卸荷裂隙發育，且前緣存在高陡臨空面，在重力作用下，被卸荷裂隙及層面、構造裂隙切割貫通，極易形成墜落式和滑移式崩塌，如圖9所示。

圖9 WY-02危巖體崩塌模式圖

WY-03危巖體發育有3組節理裂隙，節理裂隙的多元組合構成不同類型的巖體結構，軟弱結構面的強度控制巖體強度，因此傾向臨空面的軟弱結構面的發育程度，延伸長度以及結構面的抗剪強度，是控制邊坡產生崩塌的重要因素。該危巖體坡頂為松散堆積體，可考慮人類工程活動的影響，以及在降雨及長期風化、地震等因素下，可能產生傾倒式和滑移式崩塌，如圖10所示。

圖10 WY-03危巖體崩塌模式圖

WY-04、WY-05危巖體位于高陡巖坡上，通過無人機觀察發現兩側存在裂縫，處于近乎直立裸露狀態，周邊植被發育，裂隙中有泥土填充，推測降雨是該坡體變形發展主要因素。該區域夏季暴雨發生頻繁,雨季的暴雨及持續時間較長的降雨滲入坡體，降雨沿巖石中的裂隙入滲，軟化裂隙結構面，同時在裂隙中形成孔隙水壓力，導致坡體重力加大，固結力減少，加劇巖石的變形和破壞。在地震等外界影響下，極易發生傾倒、墜落式崩塌。

4 結論

以天門山景區危巖體為工程背景，對危巖體的穩定性、崩塌模式進行分析，得出以下結論：

(1)研究區危巖體分布零散，規模不大，但多數危巖體已處于崩塌的臨界狀態，對于擬建人防疏散基地和天門山景區均存在潛在危害；

(2)研究區危巖體在內部因素和外部因素影響下，存在墜落式、傾倒式、滑移式和楔形體破壞4種主要潛在崩塌模式；

(3)研究區應健全完善地災監測預警系統，后期景點開發和其他擬建工程應盡量避開危巖災害高風險區域，或對危巖體采取及時的工程措施，以確保景區和擬建工程的安全。