G318康定段上瓦斯危石（巖）群發復合型災害治理研究

王寶亮

（1.核工業西南勘察設計研究院有限公司,四川 成都 610061; 2.西藏東南建設有限責任公司,西藏 林芝 860100）

0 引言

危石為脫離母巖后散落或嵌入斜坡土體，在地球內外動力作用下，沿斜坡發生拋射、彈跳、滾落、滑移等的現象。危石部分孕育于斜坡土體中，又不能與斜坡土體同收縮同膨脹，軟硬程度和風化差異的不同，斜坡土體多風化易侵蝕，為危石提供臨空條件，在降雨、地震、植被根系等作用下，危石發生失穩破壞致災。危石與周圍土體的差異性是斜坡危石致災的內因，地球內外動力作用是外因，危石產生、發展和消亡是內因、外因共同作用的結果。對于危石胡厚田、曾廉和鐵道系統做了較多的研究工作[1-2]。

危巖是指位于陡崖或陡坡上被多組巖體結構面切割且穩定性較差的巖石塊體及其組合，其形成、失穩與運動屬于斜坡動力地貌過程的主要表現形式。陳洪凱及其科研團隊對危巖形成機制、穩定性計算方法、評價方法等方面進行了系統有效的研究[3]。通過G318康定段上瓦斯危石（巖）群發復合型災害的研究，作者認為危石（巖）識別與穩定性分析、危石（巖）致災路徑追蹤、危石（巖）沖擊能量和危害程度的研究是治理危巖危石的關鍵技術。

1 工程概況

2014年11月22日四川康定發生Ⅶ級地震引發了震區及周邊地區大量的次生地質災害，G318康定段上瓦斯村危石（巖）位于康定市姑咱鎮上瓦斯村西南側斜坡上（圖1），斜坡前緣分布高程1 272~1 288 m，后緣位于陡緩交界的緩坡平臺邊緣，后緣至山頂分布高程1 443~1 665 m，微地貌上表現為上陡下緩，坡體上部（崩塌區）地形較陡，平均坡度為40°~65°，局部近直立；下部（堆積區）坡度較緩，平均坡度20°~30°，勘察區所在斜坡相對高差約400 m，斜坡沿走向方向寬約600 m。在崩塌區左右邊界附近局部出露澄江—晉寧組斜長花崗巖（γO2），屬于巖漿巖，礦物成分主要為長石和石英，巖體節理裂隙發育，多呈碎裂狀結構，易發生掉塊。斜坡表面多被第四系松散崩坡積層覆蓋，主要為碎塊石土，碎石粒徑5~20 cm，塊石粒徑0.2~1.5 m，最大粒徑可達10 m，形成孤石，坡體物質松散，部分塊石基座已被掏空，形成危石[4]。

圖1 危石（巖）群發復合型全貌圖

根據微地貌特征將整個斜坡劃分為五個區，其中包含九個危巖帶（五個危巖單體）、六個危石帶（63危石單體）。Ⅰ區（危巖帶Ⅰ~危巖帶Ⅷ、危石帶Ⅰ、危石帶Ⅱ包含5個危石單體）、Ⅱ區（危石帶Ⅲ包含8個危石單體）、Ⅲ區（危石帶Ⅳ包含29個危石單體）、Ⅳ區（危石帶Ⅴ包含16個危石單體）、Ⅴ區（危石帶Ⅵ包含5個危石單體）。

2 危石（巖）特征與形成機制分析

2.1 危石特征

危石主要發育于斜坡地段崩坡積層塊碎石土，主要是堆積層在地震、汛期暴雨等外力作用下發生淺表滑塌，殘留的塊碎石裸露于地表，隨著下方土體被淘蝕，坡表局部碎石和塊石在空間形態上呈架空狀態，在地震、暴雨等外力作用下容易失穩滾落。見圖2，危石發育，廣泛分布于整個斜坡上，且在有的區域分布較為集中，形成危石帶，有的分布較為零散，整體上呈斜坡上部分布較多，且具有數量多、規模大、成群分布的特點。斜坡山高坡陡，相對高差達393 m，且危石大量分布于斜坡上部，相對威脅區最大高差達220 m。

圖2 典型危石照片

斜坡縱向上上陡下緩，橫向上為沖溝—小山脊交替，斜坡上多生長灌木，植被覆蓋率約50%，斜坡整體較穩定，但在暴雨、地震等外營力作用下易發生小型淺表滑塌，危石滾落現象常有發生。根據微地貌特征將勘察區分為六個區，每個區分布有一些危石，根據危石的分布特征將危石分布區域劃分為6個危石帶，見表1。

表1 危石帶特征表

2.2 危石形成機制分析

對于危石地震破壞表現為與地震同步出現的同震破壞，震后因地質環境改變而導致的間接破壞，同震破壞表現出來的為特殊的拋射型破壞模式[5]；間接破壞模式是較普遍的，P波和S波為危石形成提供必要條件。根據工程地質測繪與調查，危石形成的內因是危石在物理力學性質方面與周圍土體的差異性，外動力因素主要為地震、降雨、根系劈裂等因素。單個塊石周圍的巖土層在地表水沖蝕侵蝕、風蝕、地震和根系劈裂等作用下，塊石周圍的巖土層被逐漸淘蝕，導致塊石形成臨空，最終形成危石。

2.3 危巖特征

危巖主要發育于斜坡右側地形坡度較陡的陡壁和陡坡區域，主要是斜坡前緣應力的重分布和卸荷等原因，產生較密集的卸荷裂隙，逐漸形成貫通的分離面，形成危巖體，在外界觸發因素的作用下形成崩塌，見圖3。斜坡分布9個危巖帶，主要破壞模式為剝落掉塊和滑移式；發育有5個危巖單體，WY01（危石帶Ⅶ）、WY02（危巖帶Ⅵ）、WY03、WY04、WY05、WY06，見表2。因山高坡陡，危巖（帶）對威脅對象的威脅較大。

圖3 典型危巖照片

表2 危巖帶特征表

2.4 危巖形成機制分析

G318康定段上瓦斯位于大渡河一級支流瓦斯河右岸，受河流侵蝕和地質構造作用，河谷深切，巖體風化破碎，斜坡相對高差393 m，地形上陡下緩，局部近乎直立。

危巖風化作用主要沿卸荷裂隙和構造裂隙帶進行，由于各結構面組合切割，時常發生零星掉塊；隨著掉塊的不斷發生，坡面凹凸不平，形成多處小型巖腔；在重力作用以及植物根劈作用下，巖體傾向坡外的裂隙逐漸張開、延伸、擴展、貫通，最終發展為全貫通。隨著降雨的滲入，危巖與周圍巖體的側向摩阻力減小，形成群發掉塊。表層掉塊脫落后，暴露出深部危巖，在風化營力、暴雨、地震作用下再次逐漸形成鏈式崩塌。上瓦斯危巖發生破壞的模式主要表現為滑移式崩塌和剝落式破壞，規模較小，危巖單體方量為0.6~15.3 m3，已崩落的堆積于坡腳較平緩地帶。

3 危石（巖）群發復合型災害治理措施

通過對危石（巖）群的運動軌跡進行計算，結合現場調查以及對“5·12”汶川地震、“4·20”蘆山地震及“11·22”康定地震前后落石點的統計，綜合得出危石（巖）群的影響范圍。危石（巖）群產生落石主要經下部的斜坡彈跳、滾動，主要威脅上瓦斯村耕地、居民區及G318國道，威脅人數110戶331人，為保障下方居民的生命財產安全，應對該危石（巖）群進行治理。

根據危石（巖）群變形破壞特征、落石運動特征以及保護對象所處位置，建議采用主動、被動結合進行保護[6-7]。具體治理方案建議如下：

（1）針對危巖帶Ⅰ、危巖帶Ⅱ、危巖帶Ⅲ、危巖帶Ⅳ主要破壞模式為剝落掉塊，建議在危石帶下緣采取被動網防護措施。

（2）危巖帶Ⅴ、危巖帶Ⅵ、危巖帶Ⅶ主要破壞模式為剝落掉塊，但下緣無建設被動防護措施空間，建議采用主動防護網的保護措施。

（3）危巖帶Ⅷ主要破壞模式為剝落掉塊，右側有建設被動防護措施空間，建議采用攔石墻的保護措施，左側無被動防護措施空間，建議采用主動防護網措施。

（4）危巖帶Ⅸ主要破壞模式為剝落掉塊，下緣無修建被動防護措施空間，建議采用主動防護網措施進行防護。

（5）針對WY01、WY03、WY04、WY05，建議破碎清除。

（6）針對Ⅱ區、Ⅲ區危石單體，坡腳空間較大，建議采取攔石墻防護措施。

（7）針對Ⅳ區、Ⅴ區危石建議采用被動防護網進行保護。

4 結論

（1）危石（巖）群發育于G318康定段上瓦斯斜坡上，受降雨沖蝕穩定性變差，在地震激發下危石（巖）滑移、滾落致災；通過對全斜坡危石（巖）一一進行分析研判，根據地形地貌、軌跡反演和運動計算等，科學劃分區域，提出主被動相結合的綜合治理措施。

（2）對危石（巖）進行科學辨識，對穩定性進行定性定量分析，反演危石（巖）致災路徑，是研究危石（巖）群發復合型治理的關鍵。

（3）川藏線（G318）是連接我國西南方的重大交通干線和樞紐咽喉。服務國家戰略圍繞川藏線雅安至林芝段進行危石（巖）群發復合型災害治理研究是下一步工作的重點。