焉耆回族自治縣某崩塌穩(wěn)定性分析

趙萌陽，陳衛(wèi)金，趙 飛，岳 慶，張志永

（華北地質(zhì)勘查局綜合普查大隊，河北 廊坊 065201）

該崩塌地質(zhì)災(zāi)害位于焉耆回族自治縣內(nèi)，有公路與外界相通，交通較為便利。崩塌由開鑿道路形成高陡邊坡，全長約300 m，勘查區(qū)面積約為0.066 km2。

1 地質(zhì)環(huán)境特征

1.1 地形地貌

勘查區(qū)屬中山地貌，海拔高度為1 900～2 138 m，山地面積為0.066 km2。崩塌體呈“V”字型，開口指向北方。勘查區(qū)最大高差為238 m，地形坡度大于30°，危巖體坡度大于70°，坡面上有大片的基巖裸露，在坡體下部公路有少量堆積體，堆積體主要集中在溝道中。

1.2 地層巖性

崩塌區(qū)內(nèi)出露燕山期花崗巖（Cγβ）、第四系殘破積碎石土（Q4el+dl）以及第四系全新統(tǒng)崩坡積層（Q4ml+col），現(xiàn)分述如下。

1.2.1 燕山期花崗巖（Cγβ）

燕山期花崗巖（Cγβ）分布于勘查區(qū)坡體中上部，巖性為灰白色黑云母花崗巖。巖體堅硬、致密，呈塊狀，巖石破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，抗風(fēng)化能力較強，夾有0.5 m厚的棕黑色片麻巖。

1.2.2 第四系殘破積碎石土（Q4el+dl）

第四系殘破積碎石土（Q4el+dl）分布于勘查區(qū)北側(cè)溝道內(nèi)和平臺上部，巖性為灰白色碎石，從上到下依次變大，礫石粒徑為3～10 cm不等。碎石磨圓度差，均為雨水或雪水將高處的風(fēng)化碎屑物質(zhì)洗刷而向下搬運形成。

1.2.3 第四系全新統(tǒng)崩坡積層（Q4ml+col）

第四系全新統(tǒng)崩坡積層（Q4ml+col）主要分布于坡前堆積體，以殘積、坡積及崩積塊石、碎石及角礫為主。礫徑為0.1～2.0 m，分選性及磨圓度差，結(jié)構(gòu)松散，厚度不均勻，在堆積體上部、緩坡處堆積較薄，堆積體下部、溝谷、山鞍處相對較厚。

1.3 水文地質(zhì)條件

勘查區(qū)的地下水類型為基巖裂隙水，含水巖體為華力西期黑云母花崗巖，構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙發(fā)育，地下水賦存于構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙之中，單泉流量小于0.1 L/s，屬貧水地段。水化學(xué)類型一般為HCO3型。

勘查區(qū)位于中山地區(qū)，海拔為2 000 m左右，冬季有積雪，山坡上部有少量草地，下部為巖石裸露而較陡峻的山坡。山上的植被較少、土質(zhì)較薄，導(dǎo)致融雪降雨從地面迅速流走。融雪降雨都排泄于溝谷中，匯聚成小河，向下游排至霍拉溝。

2 地質(zhì)災(zāi)害的基本特征

勘查區(qū)內(nèi)的主要地質(zhì)災(zāi)害為巖質(zhì)崩塌，在雨季降雨攜帶坡面碎石，可能會匯集形成泥石流。本次初步勘查工作將勘查區(qū)劃分為1處崩塌災(zāi)害點，由3處危巖體組成，規(guī)模為中型。

崩塌地質(zhì)災(zāi)害分布于礦山道路的南側(cè)，根據(jù)崩塌所處的位置、地形與發(fā)育特征等，本次勘查將勘查區(qū)崩塌災(zāi)害體劃分為1處崩塌，主要由3處危巖體組成：危巖體1分布于勘查區(qū)東側(cè)，危巖體2位于礦山道路的彎折處，危巖體3位于勘查區(qū)的西側(cè)。

第一處位于勘查區(qū)東側(cè)，危巖體位于斜坡中上部，整體向前突出，下部懸空，容易形成拉裂式崩塌。該處坡度為83°，為凹形坡，總體坡向330°，剖面巖體風(fēng)化程度一般，裂隙發(fā)育，分布高程在2 133.0～2 158.0 m，厚度為1.0～2.0 m，體積約為50 m3，危巖體1長3.0 m、高5.0 m、寬3.0 m，危巖體2長1.5 m、寬1.5 m、高1.0 m。主要節(jié)理分別為378°∠25°、321°∠50°、285°∠56°。

第二處位于勘查區(qū)中部，危巖體位于斜坡上部，為直線性坡，整體向前突出，下部懸空，容易形成拉裂式崩塌。該處坡度為83°，坡向89°，分布高程在110.4 ～2 160.4 m，厚度約為1.0 m，體積約為10 m3。巖體風(fēng)化程度一般，節(jié)理裂隙極其發(fā)育，受壓應(yīng)力明顯，擠壓破碎嚴重，節(jié)理產(chǎn)狀主要為320°∠48°、132°∠50°、340°∠80°。坡腳有大塊落石，在0.5～4.0 m不等，裂隙寬度最大為0.1 m，無填充物裂隙面較新。

第三處危巖體分布于該處斜坡中上部，后緣有一平行于表面的垂直裂隙，寬約20.0 cm、長2.0 m，裂隙較深，容易形成傾倒式崩塌。該處坡度為84°，為直線性坡，總體坡向92°，剖面巖體風(fēng)化程度一般，裂隙發(fā)育，分布高程在2 109.4～2 149.4 m，厚度為1.0～2.0 m。危巖體長約1.0 m，寬約1.5 m，高約4.0 m，體積約為10 m3，兩組主要節(jié)理分別為215°∠87°、10°∠85°。

3 危巖體的穩(wěn)定性分析

3.1 危巖體定性評價

利用赤平極射投影法，根據(jù)巖體上的各種結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系，對危巖體進行穩(wěn)定性評價，在投影圖上簡明地表現(xiàn)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、角距及其組合成塊裂體的幾何特征關(guān)系，分析不利組合情況[1]。分析過程如表1所示。

根據(jù)赤平極射投影分析可知，危巖體1受3組節(jié)理裂隙的控制，其中，285°∠56°、321°∠50°和278°∠25°、321°∠50°節(jié)理裂隙的組合導(dǎo)致危巖體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。危巖體2受3組節(jié)理裂隙的控制，其中，340°∠80°、132°∠50°節(jié)理裂隙組合導(dǎo)致危巖體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。危巖體3受2組節(jié)理裂隙的控制，其中，10°∠85°、215°∠87°節(jié)理裂隙組合導(dǎo)致危巖體結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。故初步判斷危巖體1、危巖體2結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，危巖體3結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。

3.2 危巖體定量分析

從現(xiàn)場勘查和危巖體結(jié)構(gòu)分析可以看出，危巖體常突出坡體，主要形成拉裂式崩塌。所在的陡崖面較陡立，坡面中垂直節(jié)理裂隙（節(jié)理裂隙傾角較大）較發(fā)育，危巖體的失穩(wěn)方式次要為傾倒式，因此，穩(wěn)定性驗算的數(shù)學(xué)模型選用傾倒式及拉裂式危巖體的計算公式。

3.2.1 拉裂式危巖計算模型

拉裂式崩塌以懸臂梁形式突出的巖體，巖層頂部受拉，底部受壓。在長期的重力作用與風(fēng)化作用下，頂部附近的裂隙逐漸擴大，并向深處發(fā)展。拉力將越來越集中在尚未裂開的部位，一旦拉應(yīng)力超過巖石的抗拉強度，上部巖體就發(fā)生崩塌。因此，這類崩塌的關(guān)鍵是最大彎距截面上的拉應(yīng)力能否超過巖石的抗拉強度。故可以用拉應(yīng)力與巖石允許拉強度的比值進行穩(wěn)定性驗算[2]。

3.2.2 傾倒式危巖計算模型

傾倒式危巖體穩(wěn)定性計算公式為：

式中：f代表靜水壓力，kN；h0代表水位高，暴雨時等于巖體高，m；h代表巖體高，m；γω代表水的重度，10 kN/m3；W代表崩塌體重力，kN；F代表水平地震力，kN；a代表轉(zhuǎn)點A至重力延長線的垂直距離，這里為崩塌體寬的1/2，m。

表1 代表性危巖體穩(wěn)定性分析

根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DB 50/143—2003）[3]和《滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》，區(qū)內(nèi)各類危巖體穩(wěn)定性評價標準如表2所示。

表2 危巖穩(wěn)定性評價標準

危巖穩(wěn)定性計算所采用的工況可分為：

工況1：自重＋裂隙水（天然狀態(tài)）；

工況2：自重＋裂隙水（暴雨狀態(tài)）。

最不利載荷組合為設(shè)計載荷組合，其余為校核載荷組合。在危巖穩(wěn)定性計算中，各工況考慮的荷載組合應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）對工況1和工況2應(yīng)考慮自重，同時應(yīng)考慮現(xiàn)狀裂隙水壓力、暴雨時裂隙水壓力。

（2）對校核工況應(yīng)考慮自重，同時應(yīng)考慮暴雨時裂隙水壓力。

根據(jù)上述穩(wěn)定性計算公式及穩(wěn)定狀態(tài)評價標準，對3個危巖體進行了穩(wěn)定性計算及穩(wěn)定性評價，計算結(jié)果如表3所示。

從表可3中可以看出，在工況1下，所選的幾個典型崩塌體危巖體1、危巖體2處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，危巖體3處于穩(wěn)定狀態(tài)。在工況2下，均處于欠穩(wěn)定和不穩(wěn)定的狀態(tài)，這與定性評價的結(jié)果基本一致。

表3 穩(wěn)定性計算結(jié)果

4 結(jié)論與防治建議

（1）依據(jù)相關(guān)行業(yè)規(guī)范，對崩塌穩(wěn)定性進行了初步的定性評價：在現(xiàn)狀條件下，定性評價危巖體1、危巖體2處于不穩(wěn)定狀態(tài)，危巖體3處于穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)測評價穩(wěn)定性差。定量評價：在工況1下，所選的典型崩塌體危巖體1、危巖體2處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，危巖體3處于穩(wěn)定狀態(tài)。在工況2下，均處于欠穩(wěn)定和不穩(wěn)定的狀態(tài)。

（2）為了消除勘查區(qū)地質(zhì)災(zāi)害及災(zāi)害隱患、保障安全生產(chǎn)，建議及時落實地質(zhì)災(zāi)害專項勘查工作。

（3）預(yù)測勘查區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害為穩(wěn)定性差，建議落實地質(zhì)災(zāi)害專項勘查工作，及時采取必要的防治措施。