崩塌地質災害成因分析與治理措施

支 凱，潘金權

我國是地質災害多發的國家，尤其在貴州喀斯特高原山區，地質災害不僅種類多，波及面廣，而且影響嚴重。崩塌是地質災害的主要類型之一，是較陡斜坡上的巖土體在多方面因素綜合作用下脫離母體崩落、滾動和堆積在坡腳的地質現象，嚴重威脅山區居民生命、財產安全。故研究崩塌地質災害成因意義重大。本文以普安縣興中鎮陸家巖組崩塌地質災害點為研究對象，通過野外地質地質調查及室內分析研究，總結崩塌地質災害成因，以期為該區及相似工程區的地質災害防治提供參考。

1 概況

普安縣興中鎮陸家巖組崩塌地質災害點位于普安縣興中鎮陸家巖組，該地質災害點歷年來都有村民反映有巖石崩落至居民房屋后方，特別是在近年來受強降雨等極端天氣影響下時有發生。2018年通過高位隱蔽性地質災害排查工作，確定該區村寨后側山體存在破碎發育的危巖，同年納入地質災害臺賬管理，2021年納入實施群測群防項目開展勘察設計工作。

崩塌危巖帶位于陸家巖組北側后山，總長約127m，寬約7m，總面積約889m2。與居民區相對高差79m。崩塌危巖帶為泥盆系下統李家灣組（D1l）灰、暗灰色含生物屑泥晶灰巖，微風化，巖溶裂隙、風化裂隙發育，該巖石容易形成陡崖，陡壁在自重應力和地震作用下，將陡壁底部強度較低的巖石壓碎，頂部形成張拉裂縫，在遭受雨水沖刷和掏蝕后，陡壁底部進一步發展成巖腔，加大了上部巖體的臨空面。在風化應力、暴雨、地震及植物根劈作用下時常發生小型崩塌、掉塊。

該崩塌地質災害點威脅村民18戶86人和罐子窯小學350人，威脅財產約500萬元。近年來因受強降雨影響該隱患點每年均有局部崩塌，目前尚未造成人員傷亡及財產損失。

2 地質環境條件

2.1 自然地理

區內地處北回歸線附近，屬亞熱帶季風氣候濕潤溫涼區，年平均氣溫13.9℃，極端最低氣溫-6.9℃，極端最高氣溫37.4℃。年平均降雨量1443.0mm，年最大和最小降雨量分別為1841.3mm、995.6mm，日最大降雨量146.7mm，小時最大降雨量38.7mm，降雨主要集中在6月～8月，占全年降雨量的82%，常出現大暴雨和特大暴雨，并伴有冰雹和大風，空間上降雨量總的趨勢是隨高程的升高而增大。全年無霜期290天左右。

該區河流屬珠江流域北盤江水系，有溪流2條，屬季節性沖溝。地表水及地下水匯入北盤江。

該地質災害隱患點片區為中低山侵蝕類型地貌，區內碳酸鹽巖發育，為典型的喀斯特地貌。地形起伏較大，多為山間洼地巖溶地貌，崩塌分布在山體頂部及中部陡崖地帶，當地居民多居住在緊鄰坡腳緩坡地帶，最高點位于該區域北側無名山頭，標高約1637m，最低點位于居民區洼地之中，標高為1509m。相對高差128m。

2.2 地層巖性

該地質災害隱患點危巖出露地層：

第四系（Q）：褐黃色粘土、亞粘土、砂、礫碎塊等殘坡積物，含植物根系，厚度一般小于2.0m，主要分布于各隱患點斜坡、緩坡處，最厚分布于坡底耕地內。

泥盆系下統李家灣組（D1l）：上部暗灰至深灰色厚層粉砂質泥晶灰巖，間夾深灰色生物碎屑泥晶灰巖，偶夾黑色薄層粘土巖，下部灰、暗灰色含生物屑泥晶灰巖與深灰色、灰黑色泥灰巖或鈣質粘土巖。

2.3 地質構造

區內所在大地構造單元為揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋扭構造變形區，由北部的普安山字型構造、中南部的北東向華夏系構造帶及南部的蓮花狀構造聯合組成。巖層總體呈單斜產出，產狀237°∠17°。

2.4 水文地質條件

根據區內的地層巖性、含水介質及地下水動力條件，區內地下水類型可分為碳酸鹽巖巖溶水和第四系松散巖類孔隙水兩類。松散巖類孔隙水主要貯存于第四系覆蓋層中，由于區內覆蓋層厚度較薄，其富水性較弱。碳酸鹽巖類巖溶水分布于泥盆系下統李家灣組（D1l）灰巖中，該區地層為灰巖夾粘土巖，單層灰巖厚度不大，富水性中等。研究區無泉點出露。

由于區內地形較陡，大氣降水主要沿溪溝迅速排瀉，只有少部沿巖溶裂隙補給地下水。

2.5 地震

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015），該區域基本地震的峰值加速度0.1g，基本地震的反應譜特征周期0.4s，根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010（2016版））抗震設防烈度為7度第二組，屬地殼穩定區域。

3 危巖體特征及穩定性分析

經對該地質災害點進行實地調查和測量，對危巖體WYT1、WYT2特征及穩定性分析如下：

WYT1危巖體：位于陸家巖北側山體山腰陡崖上，標高1626 m，相對居民區最近高差77m。危巖體高約3m，寬約1.5m，平均厚度為1.5m，規模約6.75m3。根據《崩塌防治工程勘查規范（試行）》（T/CAGHP011-2018），該危巖體所處坡向277°∠35°，受Jl1（276°∠85°）、Jl2（298°∠81°）、Jl3（190°∠68°）三組結構面控制。該類型崩塌在坡面上形成突出危巖單體，單體下部形成凹腔，節理裂隙發育，在長期重力作用下，節理逐漸擴展延伸。一旦拉應力超過連接處巖石的抗拉強度，巖體就會向下墜落，屬墜落式危巖體。采用赤平投影對其穩定性進行分析，WYT1危巖體易沿Jl3節理面沿坡向產生破壞處于欠穩定狀態；采用墜落式危巖穩定性計算，其在天然工況下穩定性系數為1.735，在暴雨工況下穩定性系數為1.23。根據《崩塌防治工程勘查規范（試行）》（T/CAGHP011-2018）危巖穩定性劃分，WYT1危巖體在暴雨工況下欠穩定。

WYT2危巖體位于WYT1南東約10m處，標高1601m，相對居民區最近高差79m。危巖體長2.5m，寬4m，平均厚度約1.5m。規模約15m3。根據《崩塌防治工程勘查規范（試行）》（T/CAGHP011-2018），該危巖體所處坡向277°∠35°，發育有Jl4（167°∠58°）、Jl5（249°∠80°）、Jl6（165°∠45°）三組結構面控制。該類型崩塌控制面為節理面，傾向與斜坡臨空面一致，傾角較大，斜坡表面的巖體因受到傾覆力矩的作用沿裂隙面傾倒，形成崩塌，屬傾倒式危巖體。采用赤平投影對其穩定性進行分析，WYT2危巖體易沿Jl5節理面沿坡向產生破壞處于欠穩定狀態；采用傾倒式危巖計算公式結果，其在天然工況下穩定性系數為1.273，在暴雨工況下穩定性系數為1.12。根據《崩塌防治工程勘查規范（試行）》（T/CAGHP011-2018）危巖穩定性劃分，WYT2危巖體在暴雨工況下欠穩定。

4 崩塌地質災害成因分析

4.1 內在因素

4.1.1 不利的地形條件

危巖體微地貌為陡崖、陡坡，地形坡度很陡，平均地形坡度約70°以上。危巖臨空面傾角的大小跟危巖的形成密切相關，是危巖形成的必備條件，傾角越大，危巖愈易失穩；危巖所處高度越高，其重心越高，越容易出現傾倒失穩。

4.1.2 地層巖性

巖性對巖質邊坡崩塌落石的控制作用較明顯，巖質邊坡穩定性主要取決于巖性組合。泥盆系下統李家灣組（D1l）灰色、深灰色厚層細晶灰巖。地層組成，其中巖性主要為灰巖：淺灰色、灰色厚層狀塊狀夾中～厚層狀灰巖，質硬、性脆，節理裂隙發育，局部呈鑲嵌碎裂狀，微風化至強風化。陡壁在自重應力和風化作用下，將陡壁底部強度較低的巖層壓碎。在遭受雨水沖刷和掏蝕后，陡壁底部進一步發展成巖腔，加大了上部巖體的臨空面。在風化營力、暴雨、地震及植物根劈作用下時常發生小型崩塌、掉塊。

4.1.3 地質構造的影響

危巖體所在區域附近有斷層穿過，受區域地質構造的影響，區內巖石節理裂隙發育，巖體破碎，完整性差，在暴雨沖刷下容易發生滑塌變形。

4.1.4 巖體結構

巖體結構，特別是軟弱結構面對巖質邊坡的變形與破壞具有顯著的控制作用，它們在邊坡中出現的頻率及其相互組合是危巖形成和破壞的原因之一，危巖體的崩塌多以這些控制性裂隙為邊界進行破壞。這些控制性裂隙包括巖層層面、節理裂隙、片理與劈理等軟弱結構面，這些成因不同、大小不一的結構面將巖體分割成性質各異、力學強度不均的各種巖體結構體，構成巖質變形、破壞的巖體結構基本模式。危巖體與危巖失穩最密切的巖體結構因素為主控結構面情況（深度、張開和傾角）和裂隙間距。

危巖主控結構面切割越深，越容易失穩。危巖節理縫以上的巖體穩定情況與節理傾角的大小關系密切，直接影響危巖失穩模式，傾角緩時可能形成滑移式危巖，傾角較大時可能形成傾倒式危巖；而節理間距則直接關系到危巖的強度。

4.2 外在因素

4.2.1 水的作用

雨季是危巖失穩的多發季節，降雨強度越大、歷時越長越易發生。地表水的入滲量與巖石的裂隙大小、深度及密度息息相關。暴雨期間容易導致巖體中短時間內形成一定的裂隙水壓力，從而加速危巖的變形和發展。此外，雨水的下滲還起到了軟化和降低巖體力學強度的作用， 對危巖抗滑穩定不利。

4.2.2 風化作用

風化作用主要表現為物理風化和生物風化。物理風化主要表現在溫度的變化而使巖體膨脹、收縮，造成巖體微裂隙進一步貫通，加快了巖體的變形破壞，加速了危巖體裂隙的擴展，降低了巖體強度，加快了巖體的變形破壞；生物風化則主要由于植物的生長產生的植物根劈作用加快了裂隙的發育速度，降低巖體的穩定性，為降雨入滲提供有利條件。

綜上所述，崩塌地質災害形成是地形地貌、地層巖性、地質構造、巖體結構、水的作用、風的作用等多方面因素綜合作用下形成的，內在因子是危巖形成的物質基礎，外在因子的影響進一步加速了內在因子的成熟，導致崩塌危巖體的形成和失穩。

5 治理措施

5.1 治理方案

方案一：對受威脅的陸家巖地災點村民18戶86人進行整體搬遷，選擇適宜居住地的地方作為搬遷選址點，使受威脅的村民及學校師生免除地質災害的困擾。搬遷時應進行妥善選擇搬遷場址，在不影響當地村民正常生活工作的前提下進行綜合考慮，做到搬得出，留得住。該方案投資估算約360萬元（20萬一戶計算）。

方案二：對危巖體的最大彈跳高度、落石運動最大水平距離及單體危巖平均總能量進行分析計算，最終確定擬在危巖體下方陡坡處設置RX-I150型被動防護網進行防護，總投資概算約80.77萬元。

5.2 方案比選

上述兩個方案均能達到防治該危巖體的目的，從施工工藝、施工安全來看均可行，以下對兩種方案進行對比論證。

5.2.1 安全比選

就安全而言，兩個方案的安全性相差不大，均能達到防災效果，保護附近人民生命財產安全的要求。但方案二搬遷后危巖體依然存在，對附近的生活生產會產生一定影響。

5.2.2 經濟比選

經初步估算，方案一工程造價約為80.77萬元，方案二工程造價為360萬元。因此，方案一比方案二經濟。

5.2.3 技術比選

方案一與方案二施工技術均較成熟。方案一被動防護網安裝簡單，作業時間短，易于操作；方案二由于村民搬遷后遠離賴以生存的土地，村民的搬遷意愿較低，實施難度較大。綜述搬遷方案實施難度較大，投入資金量大，作業時間長。

綜合考慮治理措施的可行性、經濟可行性、社會穩定性，最終選擇方案二為該地質災害隱患點的治理措施。

6 施工組織方案

6.1 施工條件

該區域位于貴州省黔西南州普安縣興中鎮管轄范圍內，有通村道路直達災害點，交通較為便利。危巖點山腳下有居民，施工人員住宿可租借該村莊民房。施工塊石備料場、施工機械停放場可選擇租用居民院落等平緩的地帶進行堆放。施工用水可從附近抽取；用電有民用電可就近牽拉。然建筑材料塊石、碎石、砂礫石等可在距施工點附近采石場購買，水泥，鋼材等材料需要到黔西南州城購買。施工所需防護網可從防護網生產廠家直接購買。為確保防治工程安全可靠，工程施工所需各類建筑材料質量必須滿足設計要求，應附出廠合格證及質量檢查鑒定單，并須經過現場抗沖擊檢驗。

6.2 施工進度控制

施工進行中，在保證質量和安全的前提下，合理統籌施工工序，理順施工關系，合理調配資源，確保工程進度。

為了貫徹國家建設的有關規定，強化工程質量，施工的質量保證就是進行施工監理，在整個工程施工過程中，施工的各個環節和各個步驟均應嚴格按照設計和規程規范施工，施工監理就是對各個環節和各個步驟隨時進行質量監督，不僅從質量上加以控制，而且從工程費用上進行控制。

6.3 施工安全

（1）施工現場位于危巖下方，安全警鐘要長鳴。施工隊進場后，首先要在施工現場安全區釘好安全樁，施工人員作業佩戴安全帽。

（2）設立現場專職安全員，全天候監督，檢查施工場地的安全措施，發現問題和隱患及時處理和報告。

（3）人員進入施工現場必須穿戴好勞保用品，遵守勞動紀律，嚴禁酒后上班，嚴禁非施工人員進場。

（4）設備運輸及安裝要有嚴格的安全措施，提高人員安全意識應擺在第一位，物資也尤為重要，在施工現場精力要集中，善于觀察情況、分析問題。

（5）施工完成后，對坡面殘余的懸掛石進行清理，以免造成二次危害。

（6）對斜坡爆破堆積體進行清除時，必須設置專職監測員及安全員，施工期間不間斷的對崩塌山體進行監測，以防殘余的懸掛石掉落傷人。

（7）黔西南州氣候濕潤，雨量充沛，尤其在雨季暴雨頻發，為保障施工施工人員的生命財產安全，在大雨及以上的強降雨天氣應停止施工作業，禁止任何人員進入施工場地范圍內。

6.4 施工質量與驗收

所有材料到達工地后，均應進行質量檢查，合格后方可使用。所有鋼材、砂漿均應按規范取樣送實驗室作強度試驗。工程驗收時應將原材料出廠合格證，工地材料試驗報告、砂漿強度檢查和試驗報告、隱蔽工程檢查驗收記錄、設計變更報告、工程重問題處理文件、竣工圖等所需資料裝訂整齊后會同各方開展。

7 結論

（1）研究區內崩塌地質災害具有墜落式和傾倒式兩種不同類型的危巖體。

（2）通過對危巖體特征及穩定性分析，研究區內崩塌危巖帶上的兩個危巖體為在自然工況下屬穩定的，在暴雨工況下處于欠穩定狀態。

（3）研究區內崩塌地質災害是地形地貌、地層巖性、地質構造、巖體結構四個內在因素和水的作用、風的作用兩個外在因素綜合作用下形成的。內在因子是危巖形成的物質基礎，外在因子的影響進一步加速了內在因子的成熟，導致崩塌危巖的形成和失穩。

（4）崩塌地質災害雖然可怕，但是通過對災害的正確評價，采取有效的防治措施，就能把地質災害對人民生命財產的損失降到最低。

8 結語

根據普安縣興中鎮陸家巖組崩塌地質災害特征、穩定性計算和成因分析結果，采用在危巖體下方陡坡處設置高5m，長174.5m的RX-I150型被動防護網進行崩塌地質災害防治，基本達到預期效果。