北京地區崩塌隱患特征分析與防治方案

摘 要：崩塌是北京山區道路沿線最為發育的突發性地質災害類型。截至2022年6月，查明道路斜坡發育崩塌隱患共計5 131處，占全市災害隱患總數的62.68%。主要分布在密云、門頭溝、房山等地區。同時，隱患點沿山區道路最為發育，220條縣級及以上道路和12 000余千米鄉級、村級道路崩塌隱患發育數量大致相等。按照崩塌危巖體發育特征，巖質斜坡占90.31%；斜坡結構類型中，特殊結構斜坡占41.8%，其次為切向斜坡；斜坡坡度大于60的陡崖微地貌達73.79%；坡高50 m以下斜坡占89.88%；按照規模，小型崩塌（lt;500 m3）隱患占比78.97%；按照成災模式，墜落式占比達54.62%。從災害演化角度分析，斷裂構造控制危巖體的發育特征，為孕災因素；修路切坡和工程治理影響了危巖體力學平衡，為擾動因素；大氣降水是促成危巖體失穩的關鍵因素。道路斜坡治理以擋墻和主動防護網為主，分別占49.39%和41.97%。針對道路崩塌防治，需要重點關注高位垂直節理斜坡、易崩易滑地質結構斜坡、山前降雨中心斜坡等3類崩塌源斜坡區域；同時采取多措施綜合治理、嚴格遵守施工次序、汛期加強巡查頻次等防范措施。

關鍵詞：崩塌；發育特征；控災因素；道路；防治方案

Characteristics and prevention and control of potential collapses in Beijing

LI Yan， ZHAGN Guohua， WAGN Shengyu

（Beijing Institute of Geological Hazard Prevention， Beijing 100102， China）

Abstract： Collapse is the most developed type of sudden geological disasters along mountain roads in Beijing. By June 2022， a total of 5131 rock falling hidden points had been identified mainly in Miyun， Mentougou and Fangshan， which account for 62.68% of the total potential hazards in Beijing. These hidden points mostly along the mountain roads are roughly of the equal numbers for 220 roads at county and above levels and for over 12 000 km roads at town and village levels. According to the development characteristics of unstable rock mass， rocky slopes account for 90.31%. Among the slope structure types， slopes with special structure account for 41.8%， followed by tangential slopes. 73.79% of the steep cliffs are with a slope gradient greater than 60°; 89.88% of the slope is below 50 m in height. By scale， small hidden collapse points （lt;500 m3 ） account for 78.97%. By collapse forms， the falling type accounts for 54.62%. From the perspective of disaster evolution， the fault structure controls the development characteristics of unstable rock mass and so is a collapse-forming factor. The mechanical balance of unstable rock mass is affected by road construction， slope cutting and engineering treatment， all of which are disturbance factors. Atmospheric precipitation is the key factor contributing to the instability of unstable rock mass. In treatment of road collapse， retaining walls and active protective nets are mainly used， accounting for 49.39% and 41.97% respectively. For the prevention and control of road collapse， focus should be paid on high level vertical joint slopes， slopes prone to collapse and with sliding geological structure， and slopes in front of the mountain rainfall center. At the same time， prevention and control measures shall be taken such as comprehensive treatment with multiple measures， strict compliance with the construction sequence， and strengthened inspection during the flood season.

Keywords： collapse; development characteristics; disaster control factors; road; prevention and control plan

2000年以來，為掌握突發性地質災害分布及發育特征，有序推進地質災害防治工作進展，保障首都城市地質安全，北京市先后開展了1∶100 000地質災害調查與區劃、1∶500 000突發性地質災害詳細調查、1∶10 000泥石流詳細調查和1∶10 000山區道路沿線崩塌、滑坡隱患精細調查等地質災害調查工作。經過多輪調查、排查、詳查，截至2022年6月，北京市突發地質災害隱患登記各類突發性地質災害隱患8 186處（北京市規劃和自然資源委員會，2022），其中威脅道路的崩塌隱患（含不穩定斜坡39處）5 131處，占總數量的62.68%，這些崩塌隱患主要分布在房山、門頭溝、密云、懷柔、平谷、昌平、延慶、豐臺、海淀、石景山等10個地區山區的220 條3 204.22 km的縣級及以上山區道路和12 625.31 km的縣級以下鄉村級道路（北京市地質災害防治研究所，2021），具有點多、面廣、規模小、防控難等特點。

本文依據崩塌隱患的空間分布、發育特征和斜坡防治現狀，分析了崩塌成災過程的主要影響因素：孕災因素、擾動因素和促發因素，合理地提出了崩塌防治需重點關注的區域以及防范建議，可為道路崩塌防治規劃提供參考。

1" 崩塌隱患特征

1.1" 空間分布特征

崩塌是北京地區數量最多、分布最廣、汛期暴發頻率最高的地質災害類型（李巖等，2022）。據北京市突發地質災害隱患臺賬數據（北京市規劃和自然資源委，2022），山區道路沿線崩塌隱患分布以密云最多，門頭溝次之，其他依次為房山、延慶、懷柔、昌平、平谷、海淀、豐臺、石景山等地區。

5 131處崩塌隱患中分布在縣級及以上道路沿線2 836處，涉及9條國道沿線871處、20條省道沿線536 處、191條縣道沿線1 429處，分布在縣級以下鄉村級道路沿線2 295處。

1.2" 崩塌危巖體發育特征

崩塌是北京山區最常見的一種不良地質災害，多發生于公路沿線坡度大于50°的陡坡或陡崖上，常造成山區公路毀壞、交通受阻。北京市山區道路沿線崩塌危巖體發育受斜坡巖土體類型、斜坡結構類型、微地貌、坡體高度、隱患規模、成災模式等因素影響，其基本特征如下：

1）斜坡巖土體類型

從斜坡巖土體類型看，北京市山區道路沿線崩塌隱患以巖質邊坡為主，占總數的90.29%，其次為土石混合邊坡，占總數的6.24%，土質邊坡僅占3.47%。

2）斜坡結構類型

北京市山區道路沿線崩塌災害隱患斜坡結構類型以特殊結構斜坡為主，共2 145處，占崩塌隱患總數的41.80%；其次為切向斜坡，共1 423處，占崩塌總數的27.73%；順向坡767處，占總數量的14.95%；反向坡655處，占總數量的12.77%；直立斜坡數量最少，共141處，占總數量的2.75%。

3）微地貌類型

從崩塌隱患斜坡微地貌類型看，坡度大于60°的陡崖3 786個，占總數的73.79%；坡度為25～60°的陡坡1 293個，占總數的25.20%；坡度小于 25°的緩坡37 個，占總數的0.72%；陡崖和陡坡同時存在的斜坡15個，占總數的0.29%。

4）坡高

崩塌隱患坡高≤10 m的有1 901處，占37.05%；坡高為gt;10～20 m的隱患共1 603處，占31.24%；坡高為gt;20～50 m的隱患共1 108處，占21.59%；坡高為gt;50～100 m的隱患共354處，占6.90%；坡高gt;100 m的隱患165處，占3.22%。

5）規模

從隱患規模看，崩塌隱患以小型（≤500 m3）為主，共有4 052處，占總數的78.97%；中型（500～5 000 m3）1 002處，占比19.53%；總體上大型崩塌（gt;5 000 m3）隱患數量最少，共77處，占比1.50%。

6）成災模式

危巖體按照成災模式分為傾倒式、滑移式、墜落式和復合型。以墜落式為主，共2 582處，占總數的53%；復合型1 230處，占總數的21%；傾倒式912處，占總數的18%；滑移式407處，占總數的8%。

2" 成災因素分析

2.1" 孕災因素

地質災害的發生是地形地貌、地質構造、地層巖性、新構造運動、降雨和人類工程活動內外因素耦合作用的結果（熊小輝等，2021）。崩塌（隱患）的發育受多種因素影響，如巖性、坡度、構造、節理等，構造是崩塌的主要孕災因素之一（王虎等，2022；魏正發等，2022；呂艷等，2022）。

在大地構造位置上，北京處于近東西向的陰山構造帶南緣及其與北北東向的山西斷隆、北北東向的華北斷坳的接合部位，在漫長的地質歷史中，受多次構造運動影響，構造格局復雜，巖層風化破碎嚴重（北京市地質礦產局，1991）。斷裂構造活動對地形和斜坡巖土體的破壞具有控制作用，沿斷裂帶的山地滑坡泥石流密集分布。

北京山區褶皺及斷裂構造發育，在一定程度上決定了崩塌隱患的發育程度。斜坡巖土體在褶皺及斷裂等作用下形成構造軟弱面或破碎帶，造成巖土體強度降低，構造面及破碎帶又為降水入滲提供了通道，同時修路開挖邊坡也導致邊坡巖土體應力平衡破壞，引起邊坡變形。受斷裂和區域構造應力場的影響，道路沿線坡面節理極為發育，公路崩塌發生頻率高。

圖1揭示了2004—2021年崩塌點分布與構造斷裂帶的位置關系，90%以上的崩塌點均在斷裂帶上或次級斷裂附近。其中，2016年8月5日房山莊戶臺崩塌、2016年10月30日懷柔灤赤路崩塌、2017年10月19日門頭溝下安路崩塌、2018年8月11日房山軍紅路崩塌、2021年3月1日密云密關路崩塌、2022年7月20日范崎路崩塌是近年來規模較大并引起社會較大影響的幾起崩塌。幾起崩塌位置恰恰與斷裂帶相交，印證了構造是孕育崩塌的主控關鍵因素，斷裂帶附近一旦發生崩塌，規模不容忽視。

據北京市山區道路沿線崩塌隱患評價數據，全市不穩定的崩塌隱患為567處，多集中于房山、懷柔與延慶區。房山區的崩塌隱患主要位于京昆路、軍紅路、六石路、賈金路以及部分鄉鎮公路；懷柔區的崩塌隱患主要位于京加路、興陽線、承塔線、灤赤路、安四路、寶崎路、范崎路、四寶路以及部分鄉鎮公路；延慶區的崩塌隱患主要位于興陽線、灤赤路、千小路、劉干路、玉海路、四寶路以及部分鄉鎮公路。評價為不穩定的崩塌隱患所在道路斜坡也大多位于斷裂構造帶區域。

2.2" 擾動因素

北京城市的發展伴隨著強烈的人類活動，修房鋪路、礦產開采、興建水利、電力工程等需要大量土石方開挖和削坡施工，破壞了原有的地形、地貌及植被，坡體穩定性大大降低，斜坡大多未進行支護，巖體風化加速，卸荷松動，形成危巖塊體。坡體在震動、降雨及風化等促發因素下，易發生崩塌災害，威脅過往車輛和行人的安全。

另外，近年來針對道路斜坡開展的治理工程，如主動防護網、鏈式防護網等措施，一方面對斜坡危巖體起到了有效的穩固作用，同時工程施工過程（鉆孔、放炮）也對斜坡巖土體產生了強烈的擾動，使得斜坡進一步產生節理裂隙，也帶來了一定的負面影響。

根據近幾年崩塌野外現場應急調查，崩塌發生后斜坡坡面節理有些是由于施工放炮導致的。

2.3" 促發因素

通過對近10年來山區道路沿線崩塌災害發生時間統計分析，汛期仍然是崩塌高發期，受降雨影響較大，6—8月山區道路沿線崩塌災害數量占總數的84%，7月份崩塌發生數量占總數的58%（圖2、圖3），崩塌多數集中發生在7月份，與北京地區汛期降雨主要集中在7月、8月（王亦塵等，2020）的時間特征基本一致，呈現正相關關系，印證了汛期降雨是造成山區道路沿線崩塌災害的主要促發因素（郭英等，2022）。受凍融、凍脹、風化和震動影響，也有一些崩塌災害發生于早春和入冬季節。

3" 道路斜坡防治現狀

近年來，市交通主管部門對威脅道路的部分地質災害隱患根據其危險性大小逐步進行了工程治理，截至2021年9月，全市有207條道路開展了地質災害治理工程，涉及14條國道、27條省道、79條縣道、60條鄉道、27條村道，已采取工程治理措施的崩塌、滑坡災害隱患1 566處，多數采取擋墻、主動防護網、被動防護網措施，少部分采取了支撐+錨固、格構、護坡以及生物工程等措施，部分隱患點采用兩種或多種防護措施結合的方式進行治理。采取擋墻措施治理的占49.39%，采用主動防護網措施的占41.97%，采用被動防護網措施的占6.68%（圖4）。

4" 防治方案

4.1" 依托精細調查成果

崩塌是自然界存在的一種不良地質現象，可以通過多種有效的工程治理措施預防崩塌的發生，面對崩塌隱患點較多的情況，防治的優先順序、輕重緩急是首先考慮的問題。

近年來，通過開展山區道路沿線崩塌精細調查和評價，查明了崩塌隱患的分布區域，進行了穩定性和危險性的評價分級，建議充分利用調查成果分批開展治理工作。對于道路級別高，斜坡危巖體穩定性評價為不穩定或欠穩定、危險性大、未實施任何治理工程的崩塌隱患，建議近期開展防治工程；對于穩定性評價為基本穩定或欠穩定但實施了相關地質災害治理工程措施、危險性中的崩塌隱患，建議中期開展防治工程；其他穩定性評價為基本穩定或穩定、危險性小的崩塌隱患，建議遠期開展防治工程。

4.2" 加強重點地區防治

除了查明的崩塌隱患，也可以從控災因素入手開展崩塌防治工作。

1）易崩易滑結構斜坡區

易崩易滑地質結構是指地質災害在形成演化和成災過程中的控災構造、孕災地層和成災地貌的組合（殷躍平等，2021）。歷史崩塌分布位置和斷裂帶的關系表明了構造斷裂控制著區域危巖體的發育分布，斷裂帶的發育與巖體結構、坡體結構關系密切。

北京地區主要發育北東向和北北東向構造斷裂，圖 1中的7條斷裂帶基本控制了山區斜坡單元，斷裂帶兩側幾百米甚至幾千米范圍內的道路屬于崩塌危巖體極度發育區域，工程治理勘察可以重點關注。

2）高位垂直節理斜坡區

地質災害的空間分布除受地形地貌、地層巖性、地質構造和地震作用及人類活動影響外，主要受控于大氣降水或氣溫變化的引發作用（劉傳正，2020）。近年來北京地區發生的幾起較大規模崩塌皆因垂直節理較為發育，形成塔狀巖體，汛期降雨入滲或冬季雪水凍融致使裂隙充水產生靜水壓力導致危巖體極限平衡失穩發生崩塌，軍紅路崩塌和密關路崩塌為典型案例。塔狀巖體通常發育于層狀硬巖地層中，在內外因素綜合作用下被節理裂隙分割成相對獨立的塔狀塊體，多位于山體陡崖邊緣，易于發生崩塌失穩，并可能轉化為高速遠程崩滑碎屑流，具有發生頻率高、突發性強、破壞范圍大、難以預測等特點（賀凱等，2015）。多組節理發育，尤其是豎向節理和順坡向節理的組合或者豎向節理發育，下部發育有軟弱夾層，容易發生大規模傾倒式崩塌或傾倒-滑移-墜落式崩塌。

“8·11”軍紅路崩塌發生前一周內并無降水，往前追溯半月內曾有連續兩天暴雨，雨水沿上部侏羅系南大嶺組玄武巖豎向節理下滲，下部二疊系石盒子組砂巖夾頁巖軟弱夾層產生浸潤作用，長時間浸潤使軟弱面抗剪強度大幅降低，上覆巖體在自重作用下沿后緣裂隙發生破壞，向下產生擠壓、滑移、墜落，運動過程中對下部巖體產生刮擦，連同其下伏的砂巖發生變形破壞，導致崩塌災害發生。

溫差作用和冰劈效應是高寒地區的主要風化地質作用。在干燥條件下，溫差作用更加明顯。在含水條件下，溫差風化和冰劈作用同時存在，相互促進（成玉祥等，2015）。密關路黑龍潭支線崩塌發生在2021年3月1日，所在斜坡巖性為片麻巖，發育3組節理，豎向節理與順坡向節理控制了危巖體失穩的方向，2020年和2021年1—3月間發生多次降水，雨（雪）水沿裂隙入滲后，隨著日夜溫差交替變化，裂隙水發生凍脹，致使巖體節理裂隙反復擴張收縮，巖石間抗滑力降低，發生崩塌。

3）山前降雨帶狀斜坡區

北京地處山地與平原的過渡地帶，氣候具有明顯的地域差異。山前一帶為多雨區，山后和平原南部地區為少雨區。從北京地區夏季近40年平均降水量空間分布來看，降水量分布具有西北山區小、平原大，山區向平原過渡區的迎風坡最大的特點（趙瑋等，2022）。據北京市多年平均24 h降雨量分布數據，降水量自北京西北部邊界向東南方向呈現遞增趨勢，在西部房山霞云嶺和懷柔八道河、棗樹林山前一帶形成了2個降雨中心，連接呈現北東向條帶狀分布，由于汛期降雨是崩塌發生的主要促發因素，開展工程治理可重點關注山前降雨帶斜坡區域。

5" 討論與建議

針對北京地區山區崩塌災害的發育和分布特征，實現精準的科學治理，加強減災防災，提出以下防范措施。

1）多措施綜合治理

截至2021年12月，在道路斜坡治理工程中，有近50%的治理工程采取漿砌石擋墻措施，如果在坡體較高的情況下，崩落或塌落巖石會越過擋墻危及行人；有41.97%的治理工程采取了單一的主動防護網措施，汛期應急時發現很多崩塌巖體對防護網造成了損毀，有些被防護網兜在里面，暫時未發生崩塌，隨著危巖體逐漸變形，后期可能會連同網一起塌落，發生規模較大的崩塌：這些都是不容忽視的問題，雖然已經采取了工程措施，風險依然存在，建議采取多種措施綜合治理，提升防護等級和保險系數。

2）嚴格遵守施工次序

工程治理施工是防災減災，如果施工過程中忽視施工次序，會造成嚴重的二次災害，危及施工人員安全。2022年范崎路發生了4次崩塌，前3次屬自然斜坡失穩產生崩塌，第4次是工程治理過程中，坡腳開挖過深過長，導致上部巖體“頭重腳輕”，加上該路段處于湯河口逆沖斷層帶區域，斜坡巖體裂隙發育，導致3 500 m3巖體塌方，幸好有觀察哨及時告警，免于人員傷亡（于淼等，2022）。

3）主汛期加強巡查頻次

軍紅路崩塌和莊戶臺崩塌成功預警案例表明，人防是目前最直接、最有效的避險方式（南赟等，2020）。汛期是崩塌災害的高發期，建議交通管理部門或道路養護單位加強巡查頻次，是否開展工程治理均在巡查范圍之內，切莫因已經開展工程治理或掛網而忽視潛在的危險。

6" 結論

1）北京地區崩塌災害數量多、分布廣、發生頻率高，災害隱患以密云區、門頭溝區和房山區居多；崩塌危巖體以巖質、小型為主，特殊結構斜坡超過40%，大部分斜坡坡度大于60°，失穩模式主要為墜落式。

2）從成災演化角度，褶皺及斷裂構造發育為崩塌災害的孕育和演化提供了基礎條件，人類工程活動影響了崩塌危巖體原生力學狀態，大氣降水為誘發崩塌災害發生的促發因素。崩塌時空分布特征表明，90%以上的崩塌點均在斷裂帶上或次級斷裂附近，汛期6—8月，尤其是7月份是崩塌發生較為集中的時段。

3）北京山區道路沿線斜坡治理以擋墻、主動防護網、被動防護網為主，少部分采取了支撐+錨固、格構、護坡以及生物工程等措施。已經治理的斜坡部分區域尚存在崩塌的風險，建議采取多種措施綜合治理，提升防護等級和保險系數。

4）崩塌災害防治工作建議充分利用調查成果，按照穩定性和危險性評價分批開展治理；同時充分考慮控災條件，將易崩易滑結構斜坡區、高位垂直節理斜坡區、山前降雨帶狀斜坡區作為重點防范區。

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