評估兔兒坡邊坡崩塌的地質災害危險性與應對方案

夏 冬

（湖南省地質礦產勘查開發局四0五隊，湖南 吉首 416000）

隨著城鎮化發展，加劇了人類工程活動的強度，對經人工開挖后形成的邊坡發生滑坡、崩塌等地質災害的可能性大，在進行工程建筑之前，我們應對該類型邊坡進行地質災害危險性評估，對存在產生地質災害的邊坡應先治理再建設的原則，有效進行源頭管控，應采取預防為主，防治結合的方法，保證老百姓的生命財產安全放在第一位。然而相關的地災調查結果顯示，在上世紀九十年代以前的工程建設活動中，大部分的工程建設活動為了追求速度，加快工期，忽略了產生地質災害的因素，特別是老百姓的自建房，沒有嚴格按照一定的放坡坡比開挖建設，大部分為垂直開挖方式。隨著地質災害的案列越來越多，在本世紀之初，地質災害一詞慢慢被大家所熟悉，自1999年以來，湖南省先后完成了1:10萬、1:5萬詳查任務，我省成為地質災害最嚴重的省份之一，地質災害防治工作任務十分嚴峻，我省先后啟動了重大地質災害立項、城鎮勘查、中小學地災調查、變更調查等任務。到目前為止，我省地質災害防治工作基本規范化，許多地質工作者為地質災害的防治工作規范化貢獻了他們的智慧，本人也將兔兒坡邊坡的危險性和應對方案進行闡述。

1 自然地理條件及地質環境條件

1.1 自然地理條件

兔兒坡邊坡崩塌位于吉首市乾州街道小溪橋社區，地形地貌為低山斜坡地貌，微地貌類型為陡崖，分布標高約272.4m～214.5m，相對高差約58m，由于坡面不規整，按坡度、坡向不同可分為三段邊坡，為了便于區分，本文中采用英文字母編號為AB段、BC段和CD段：

AB段長約86m，邊坡走向55°，傾向145°，坡角80-86°，局部反傾，坡頂標高227.28m～265.30m，坡底標高220.1m～223.1m ，坡高7.2m～42.0m，下方為安置區居民點，居民點邊緣距坡腳約9.50m～18.0m。

BC段長約38.2m，邊坡走向107°，傾向197°，坡角16°～86°，平均57°，呈臺階狀，坡頂標高265.30m～257.68m，坡底標高223.1m～215.01m ，坡高40.0～42.0，居民點邊緣距坡腳約6m～18m。

CD段長約187m，邊坡走向34°，傾向124°，坡角67°～88°，坡頂標高246.30m～265.98m，坡底標高214.5m～217.97m ，坡高31.1m～51.20m，居民點邊緣距坡腳僅3.7m～20m。

1.2 地質環境條件

該崩塌區位于吉首倒轉向斜的北西翼，吉首-古丈大斷裂從附近通過，對場區影響較大，節理裂隙發育，巖層產狀變化較大，巖層總體傾向北西（傾向為315°～328°），邊坡下部局部傾向南東，傾角很陡，為76°～88°，一般為86°，近直立狀。其中AB、BC段主要發育三組裂隙：j1：50°∠26°，該組裂隙較發育3～4條/m，節理面平直，較光滑，無填充，j2:145°∠85°，該組裂隙較發育3～4條/m，j3：190°∠15°該組裂隙較發育4條/m。其中j2、j3與坡向順斜交，為外傾結構面，該三組節理與層理面將邊坡巖體切割成塊狀巖塊，是邊坡巖體產生崩塌的主要結構面。

CD段段南西側巖層產狀320°∠76°，北東側巖層產狀328°∠86°，主要發育4組裂隙：j1:145°∠28°，該組裂隙較發育3-4條/m，j2：138°∠12°，該組裂隙較發育4條/m，j3：200°∠40°，該組裂隙較發育2-3條/m，j4：140°∠86°，該組裂隙較發育3～4條/m。該四組節理與層理面將邊坡巖體切割成塊狀巖塊，是邊坡巖體產生崩塌的主要結構面。

2 災害類型及分布特征

該區已發生的地質災害主要有巖質崩塌，區內今后可能發生的地質災害主要有崩塌?？臻g分布立面上危巖體主要分布在邊坡的中上部地段，尤其是距坡頂10m范圍內最多，平面上危巖體一般分布在離坡頂3m～12m之內。根據野外觀測、鉆孔及槽探驗證，結合卸荷裂隙形成機理分析，卸荷帶寬度與坡高有關，一般邊坡越高，卸荷帶寬度越大，一般為邊坡高度的0.2～0.3倍，但不會超過邊坡高度的0.5倍。場區卸荷裂隙主要沿巖層面分布，上寬下窄，基本無充填。卸荷裂隙深度與坡高及離坡的距離有關，距坡頂邊緣越遠，卸荷裂隙深度越小，一般深度為坡高的0.2～0.3倍，最大深度不會超過邊坡高度的0.5倍。

根據現場調查，在兔兒坡邊坡上共形成了5處危巖體（編號w1-w5），其中w1位于AB、BC和CD段上部坡頂范圍，分布標高233.2m～268.5m，巖層傾向反傾狀，傾角86°，卸荷裂隙發育，且發育有外傾的節理裂隙，長約310m，厚度約4m，寬約30m，體積約37200m3。

危巖體w2-w5位于邊坡中上部位置，主要為不規則開挖形成，分布標高220.5m～253.8m，形狀不規則形，巖層傾向呈反傾或直立狀，傾角75°～86°，節理及卸荷裂隙發育，體積最小270m3，最大4200m3。

3 形成機制分析

崩塌形成機制包括內因和外因兩個方面，它們是相互聯系，相互補充的。危巖體的破壞機理是由各種因素綜合確定的，其中內因方面的地質因素包括：地形地貌因素、地質因素等；外因方面因素包括：持續強降雨及人類活動(包括農業及工程活動)。

3.1 地形地貌因素

崩塌區斜邊高度大，最高達50m，坡度陡，一般為65°～80°左右，局部近直立乃至反傾，高陡斜坡上部殘留大范圍危巖體，是崩塌形成的重要因素之一。

3.2 地質因素

由于場地所處構造部位特殊，處于吉首倒轉向斜的北西翼，且靠近向斜軸部，加之，離吉首-古丈區域性斷層不遠，受構造的影響，巖層傾角陡立，傾向變化較大，總體傾向坡內（反向坡），邊坡下部局部巖層發生嚴重扭曲，傾向與坡向相同，節理裂隙及卸荷裂隙發育，巖體完整性遭受破壞。此外，場地巖性為可溶巖灰巖，屬硬質巖石，應力場改變時易產生裂隙，巖層傾角近直立，淺部易沿層面形成溶溝溶槽及溶蝕裂隙等不良地質作用。這些裂隙將巖層切斷成塊狀，使巖體質量等級大大降低，完整性差，巖體強度低，在有臨空面的條件下，容易形成崩塌。因此，地質條件是該崩塌形成的重要因素之一。

3.3 降雨因素

該區沒有地表水體，大氣降水是區內地下水唯一補給來源。大氣降水入滲至巖體裂隙中產生裂隙靜水壓力及動水壓力，同時，也降低了巖體內結構面的抗剪強度，使坡體穩定性降低，尤其是暴雨期間，裂隙水位的突然升高，對坡體穩定性降低明顯，導致斜坡巖體變形失穩滑塌。因此，大氣降水是崩塌形成的重要因素。

3.4 人類活動因素

人工采石形成了高陡邊坡，改變了斜坡的應力狀態，應力松馳及卸荷回彈作用沿陡傾的巖層面形成卸荷裂隙，為崩塌危巖發展提供了條件。卸荷裂隙的形成，有利于降雨的下滲，從而使斜坡整體穩定性降低。人為因素是該崩塌形成的主要因素。

3.5 其它

除上述因素外，風化作用、溶蝕作用，凍融、震動，臺風，植物根系等均可以降低危巖體穩定性。

4 破壞模式分析

崩塌隱患體所在的斜坡體巖層總體為反向坡，巖層傾角陡立，節理裂隙發育，主要結構面有：巖層面，三組節理裂隙面，卸荷裂隙面。其中巖層產狀與坡向構成逆向坡，不會產生順層滑動；節理面：j1：50°∠26°，該組裂隙較發育3～4條/m，j2:145°∠85°，該組裂隙較發育3～4條/m，j3：190°∠15°該組裂隙較發育4條/m。其中j2、j3與坡向順斜交，為外傾結構面，該三組節理與層理面將邊坡巖體切割成塊狀巖塊，是邊坡巖體產生崩塌的主要結構面；卸荷裂隙面主要沿陡傾巖層面及外傾節理面發展而成，主要分布在邊坡上部，是邊坡巖體產生崩塌的主要結構面。巖層面、卸荷裂隙面及外傾節理面的組合關系是決定該崩塌體的破壞模式的控制因素，根據其組合關系，破壞模式有：滑移式崩塌、傾倒式崩塌及墜落式崩塌，以前兩者模式為主，少量墜落式崩塌。

5 崩塌穩定性分析

該邊坡已發生過多次小型崩塌，其中2008年7月，滾石造成了包蒙苑一住戶的窗戶被打破，并造成了一些財產損失。目前，邊坡上松動危巖較多，卸荷裂隙及外傾節理裂隙等結構面較發育，自然狀態下邊坡整體處于穩定狀態，局部欠穩定；在暴雨期間或強烈震動等不利工況下，崩塌體整體處于欠穩定-不穩定狀態，單體危巖處于不穩定狀態。

目前崩塌隱患體處于不穩定狀態，其穩定性主要取決于降水、凍融、人類工程活動，因此其穩定性具有隨季節交替而變化及長期趨于不穩定狀態的特點。崩塌在降雨條件下，隨著雨水入滲至巖體裂隙中產生裂隙靜水壓力及動水壓力，同時，也降低了巖體內結構面的抗剪強度，使坡體穩定性降低，尤其是暴雨期間，裂隙水位的突然升高，對坡體穩定性降低明顯，導致斜坡巖體變形失穩滑塌或傾倒破壞。隨時間增加，崩塌穩定性進一步降低，發展趨勢為不穩定。

6 應對方案措施建議

應對措施方案一般分2種，一是搬遷，二是工程治理兩種，但是搬遷方案一般針對于偏遠山區人員較少，搬遷費用少于工程治理費用的情況下，大部分住戶自愿的情況下優先選擇，故在本文提到的兔兒坡為城區，且搬遷費用昂貴，不做考慮。

崩塌落石防治措施較多，從防治方式可分為主動防護（防止發生），被動防護（避免危害）及預測預報與報警等。根據實際情況，提出2種工程治理方案：方案一為格構預應力錨桿、錨索擋墻+危巖清除+截排水溝；方案二為攔石墻+被動防護系統。下面詳細闡述2中方案的可行性。

方案一適合于高位崩塌，首先清除危巖體，對于應急搶險來說基本上滿足了排危出險的要求，在許多應急治理工程中常采用，其次再采用預應力錨桿或錨索嵌入中風化灰巖一定深度，能夠保證崩塌區危巖體的整體穩定性得到保證，同時在崩塌區外圍修建截排水溝，能夠有效減輕地表水對危巖體形成的影響，達到了防治結合的目的，可作為治理工程一次性解決隱患的目的，相對于方案二來說，造價相對高。

方案二主要在坡腳采用重力擋土墻及緩沖填土阻攔滾石掉落，在斜坡中部和坡腳采用被動防護網攔截滾石方案。該方案對本崩塌的治理效果較差，并且危巖體較高，離居民區較近（3.7-20m），危巖體高度大，滾石崩落、滾動的距離較遠，不能保證起到有效保護作用。

7 環境影響評估

采用“格構預應力錨桿、錨索擋墻+危巖清除+截排水溝”的方法進行綜合防治，不會占用過多土地資源，不會大面積的工程開挖。在施工過程中加強對大氣、噪聲、污水、廢料排放可減少對環境的不利影響；在治理工程實施后，進行崩塌區的生態恢復，保持水土、改善當地自然環境、生活環境等方面效果明顯。

8 社會效益評估

本崩塌造成的災害一定程度影響了當地群眾以及政府的正常生產、生活，造成了一定的社會影響。通過地質災害的防治工程的實施，不但可以消除或最大限度降低地質災害對當地群眾的危害，改善居民生產、生活環境，消除了不良社會影響，穩定了社會秩序，同時有限的土地資源獲得充分利用，體現了“以人為本”和“構建和諧社會”的核心內容，社會效益巨大。