
摘 要:地質災害時刻威脅著人民的生命財產安全,重大的地質災害會對人類造成毀滅性的傷害,因此加強對地質災害的成因、特征及預防措施的研究對人類的生產和發展至關重要。貴州是典型的喀斯特地貌,地質環境脆弱,隨著社會經濟轉向高質量發展,人類工程越加頻繁,加重了地質災害的發生。選擇人口密集的貴州省省會城市貴陽的烏當區作為研究區,將典型的地質災害點烏當區東風鎮云錦村小團坡組崩塌作為研究對象,對崩塌的特征和成因進行研究,并對崩塌的穩定性進行評價,為烏當區的地質災害防治提供依據,同時為喀斯特地區頻繁的崩塌研究和防治提供參考案例。
關鍵詞:貴陽烏當區;地質災害;崩塌特征與成因;穩定性評價
中圖分類號:P642.2 文獻標志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)12–0-03
地質災害按其成因分為自然災害和人為災害[1]。地質災害除了災害發生時對人身和財產安全造成破壞,后續還繼續引發一系列次生災害,給人們帶來更大的損失[2]。21世紀以來,我國經濟發展邁上新臺階,城市迅速擴張,不可避免地會對環境造成破壞[3-5]。
在貴陽市烏當區,人類工程活動的強度和密度增大,對地質環境的破壞加重,誘發的地質環境問題也隨之增多。區內對地質環境有影響的人為工程活動以工程建設(包括城鎮、交通、水利)切填方為主,還有旅游區的開發、農耕和居民自建房地基切填方等。地質災害防治是人類生存和發展的關鍵,重大的地質災害甚至關系著國家的安全與社會的穩定[6]。因此,加強對地質災害的研究是維護人類社會長治久安的重中之重,以貴州省貴陽市烏當區東風鎮云錦村典型的地質災害小團坡組崩塌為例,探索崩塌地質災害的特征和成因,并對其穩定性進行分析,力求為研究區的地質災害防治奠定堅實的基礎。
1 研究區概況
貴州省貴陽市烏當區東風鎮云錦村小團坡組崩塌危巖體的存在嚴重威脅坡腳24戶101人的生命及財產安全以及坡腳過往行人的通行安全,潛在經濟損失約5 000萬元。崩塌位于烏當區東風鎮云錦村小團坡組。研究區距貴陽市人民政府約35.3 km,可通過鄉道、區道、夏蓉高速和貴陽市城區道路到達,交通便利。
研究區屬于低中山溶蝕侵蝕峰叢溝谷地貌。山嶺與緩坡地帶呈帶狀分布,植被發育情況較好,巖石風化強烈,巖溶作用強烈。海拔高程1 070~1 190 m,最高點位于研究區西北側的陡崖頂部,海拔標高為1 190 m,
最低點位于研究區東北側斜坡腳,海拔約為1 070 m,相對高差約120 m。
研究區內出露地層為第四系(Q4col)和三疊系中統花溪組(T2h)。崩塌堆積層(Q4col):黃色、褐黃色崩坡積塊石及碎石土,主要成分為粉質黏土夾崩積碎石塊。三疊系中統花溪組(T2h):淺灰、灰色中厚層白云巖,巖層主要產狀為280°∠30°。
研究區內大型斷裂構造不發育,但受周邊大型褶皺、斷層影響,地層產狀起伏,局部呈撓曲狀,陡崖表層巖石較為破碎,節理裂隙發育,地質構造復雜程度為中等。在斜坡場地范圍內為單斜構造,勘查中未發現構造斷層,由于受構造影響和后期地質應力作用,節理裂隙發育,基巖強風化帶至中風化帶巖石較為破碎。
2 崩塌體特征
2.1 危巖帶特征
研究區陡崖段劃定為危巖帶,危巖帶內發育了6處典型危巖單體(WY1~WY6)(圖1),危巖體總方量約37 611.70 m3。危巖帶內巖體節理裂隙發育,局部泥質充填,部分生長灌木,表層破碎,危巖體發育范圍內基座破碎,巖層表面風化。
2.1.1 危巖體1(WY1)
WY1位于危巖帶西端,處于陡崖上部,危巖體平均厚約2.7 m,高約17.4 m,寬約30.0 m,估計體積
1 409.40 m3,分布高程為1 110~1 117 m,坡度70°~88°,
坡傾向為175°;巖性為淺灰、灰色中至厚層白云巖,巖層產狀為280°∠30°,順向坡。巖體共發育2組呈“X”形的共軛節理裂隙,①產狀358°∠78°:近豎向節理,裂面較為平直,部分凹凸不平,可見延伸長1~8 m,張開寬1~15 mm,局部碎石土充填,發育間距0.3~0.4 m/條,局部泥質充填,部分區域有灌木生長。②產狀86°∠72°:裂面較為平直,可見延伸長0.5~
2.0 m,閉合,發育間距0.5~1.0 m/條。
WY1平面和立面形態均呈近矩形狀。危巖體所處陡崖節理裂隙發育,巖體破碎,多被切割為楔形體、長塊狀、塊狀,危巖表層破碎,底部發育懸空,后緣裂隙局部貫通,貫通段被少量黏土充填,易發生局部崩塌或掉塊,破壞形式為墜落式破壞,崩塌方向175°,威脅陡崖下方村民生命財產安全。
2.1.2 危巖體2(WY2)
WY2位于WY1北東側20.0 m,處于陡崖中上部,危巖體平均厚約7.3 m,高約16.0 m,寬約18.9 m,估計體積2 207.50 m3,分布高程為1 196~1 123 m,坡度70°~88°,坡傾向為157°;巖性為淺灰、灰色中至厚層
白云巖,巖層產狀為280°∠30°,順向坡。巖體共發育2組呈“X”形的共軛節理裂隙,①產狀358°∠78°:近豎向節理,裂面較為平直,部分凹凸不平,可見延伸長1~8 m,張開寬1~15 mm,局部碎石土充填,發育間距0.3~0.4 m/條,局部泥質充填,部分區域有灌木生長。②產狀86°∠72°:裂面較為平直,可見延伸長0.5~2.0 m,
閉合,發育間距0.5~1.0 m/條。WY2平面和立面形態均呈近矩形狀。危巖體重心已前傾,整體破壞形式為傾倒式破壞,崩塌方向為157°。
2.1.3 危巖體3(WY3)
WY3位于WY2北東側,處于陡崖上部,危巖體
平均厚約2.6 m,高約21.7 m,寬約22.8 m,估計體積
1 286.38 m3,分布高程為1 096~1 115 m,坡度85°~
90°,坡傾向為121°;巖性為淺灰、灰色中至厚層白云巖,巖層產狀為280°∠30°,順向坡。巖體共發育2組呈“X”形的共軛節理裂隙,①產狀358°∠78°:近豎向節理,裂面較為平直,部分凹凸不平,可見延伸長1~8 m,張開寬1~15 mm,局部碎石土充填,發育間距0.3~0.4 m/條。②產狀86°∠72°:裂面較為平直,可見延伸長0.5~2.0 m,閉合,發育間距0.5~1.0 m/條。WY3平面和立面形態均呈矩形狀,整體破壞形式為傾倒式破壞,崩塌方向為121°。
2.1.4 危巖體4(WY4)
WY4位于WY3北東側,處于陡崖上部,危巖體平均厚約4.0 m,高約8.0 m,寬約25.2 m,估計體積806.40 m3,
分布高程為1 186~1 194 m,坡度75°~88°,坡傾向為120°;巖性為淺灰、灰色中至厚層白云巖,巖層產狀為280°∠30°,順向坡。巖體共發育2組呈“X”形的共軛節理裂隙,①產狀358°∠78°:近豎向節理,裂面較為平直,部分凹凸不平,可見延伸長1~8 m,張開寬1~
15 mm,局部碎石土充填,發育間距0.3~0.4 m/條。②產狀86°∠72°:裂面較為平直,可見延伸長0.5~2.0 m,
閉合,發育間距0.5~1.0 m/條。
WY4平面形態呈近矩形狀,立面為倒梯形狀。危巖體重心已前傾,整體破壞形式為墜落式破壞,崩塌方向為120°。
2.1.5 危巖體5(WY5)
WY5位于WY4東側,處于陡崖上部,危巖體平均厚約2.3 m,高約6.8 m,寬約26.4 m,估計體積412.90 m3,
分布高程為1 082~1 089 m,坡度75°~88°,坡傾向為140°;巖性為淺灰、灰色中至厚層白云巖,巖層產狀為280°∠30°,順向坡。巖體共發育2組呈“X”形的共軛節理裂隙,①產狀358°∠78°:近豎向節理,裂面較為平直,部分凹凸不平,可見延伸長1~8 m,張開寬1~
15 mm,局部碎石土充填,發育間距0.3~0.4 m/條。②產狀86°∠72°:裂面較為平直,可見延伸長0.5~2.0 m,閉合,發育間距0.5~1.0 m/條。危巖底部基座破碎,后緣裂隙大部分貫通,危巖體重心已前傾,整體破壞形式為傾倒式破壞,崩塌方向為140°。
2.1.6 危巖體6(WY6)
WY6位于WY5東側,處于陡崖上部,危巖體平均厚約6.6 m,高約41.1 m,寬約32.6 m,估計體積8 843.08 m3,
分布高程為1 083~1 124 m,坡度75°~88°,坡傾向為139°;巖性為淺灰、灰色中至厚層白云巖,巖層產狀為280°∠30°,順向坡。巖體共發育2組呈“X”形的共軛節理裂隙,①產狀358°∠78°:近豎向節理,裂面較為平直,部分凹凸不平,可見延伸長1~8 m,張開寬1~
15 mm,局部碎石土充填,發育間距0.3~0.4 m/條。②產狀86°∠72°:裂面較為平直,可見延伸長0.5~2.0 m,
閉合,發育間距0.5~1.0 m/條。危巖底部基座破碎,后緣裂隙大部分貫通,危巖體重心已前傾,整體破壞形式為滑移式破壞,崩塌方向為139°。
3 成因分析
場地內危巖體的形成主要是受巖性、節理構造裂隙、巖溶等因素共同作用的結果。
3.1 地形地貌
危巖體所在斜坡地形坡度較大,較緩區域坡度以5°~45°為主,陡崖區域坡度以45°~88°為主,危巖帶陡立,為危巖體的變形提供了動力條件,也為崩落巖體的快速滾動提供了場地條件,且陡傾斜坡面也不利于坡面危巖的穩定。
3.2 巖性
貴陽市烏當區云錦村小團坡(危巖體)巖性為三疊系中統花溪組(T2h)的白云巖,此為硬質巖,抗風化能力強,但巖溶、卸荷裂隙發育,切割較為嚴重,因此形成的危巖塊體體積均較小,且基本上已完全脫離母巖。
3.3 裂隙
(1)層面裂隙。貴陽市烏當區云錦村小團坡研究區內陡崖主要為中厚層白云巖,層間間距0.05~
1.00 mm,多閉合,層面產狀為280°∠30°,且與陡崖邊坡傾向呈大角度相交,構成切、反向坡,該組結構是危巖的頂、底界面。
(2)構造裂隙。研究區受周邊大型褶皺、斷層影響,地層產狀起伏,局部呈撓曲狀,陡崖表層巖石較為破碎,節理裂隙發育;危巖體發育的構造裂隙主要有2組節理,在降雨、震動條件下,極易引發掉落及崩落等不良地質現象。
(3)卸荷裂隙。危巖的卸荷裂隙是在構造裂隙的基礎上,在自身重力作用下發育而成的。卸荷裂隙走向與斜坡走向近似平行,對危巖體的穩定性起決定作用。
3.4 巖溶
巖溶為喀斯特地區特有的現象,危巖體于后緣頂部卸荷及構造裂隙受溶蝕作用,原有的裂隙變得更寬,且發育深度更深,致使危巖體呈孤立的塊狀巖體。
3.5 不同工程地質巖類組合
危巖體主要受兩組節理控制,同時也受巖體強度控制。分布在強度較高的、厚度較大的母巖上,由于危巖為碳酸鹽巖,巖溶作用強烈;部分危巖體基座中含泥質較重的白云巖風化程度較高,基座破碎致使危巖單體重心前傾[7-8]。
4 穩定性評價
根據對區內區域節理裂隙進行調查,結合危巖帶范圍、規模、裂隙發育程度、危巖破壞模式及已經出現的變形破壞跡象,采用地質類比法對崩塌危巖帶的穩定性進行宏觀判斷可知,WY1~WY6危巖體裂隙發育具有相似規律。
危巖體所在坡面屬切、反向坡,巖層傾向有利于危巖體穩定,產狀面屬穩定結構面;存在1組外傾結構面①,坡角大于結構面①傾角,危巖體在坡面上無支撐點,巖層傾角不利于危巖體穩定;2組節理交點位于坡面投影弧面同側,組合交線傾向與坡面傾向近似一致,其組合面不利于危巖體穩定;節理①傾向為滑動方向,節理②為切割面;在強降雨、震動、溫差等外力作用下,極易失穩,危險性極大;定性判斷危巖體處于欠穩定狀態,巖體易發生碎落、墜落破壞。為了保護邊坡下方居民安全,須及時對邊坡進行相關處理。
5 結論
(1)崩塌危巖體是在長期地質構造作用、斜坡重力作用、風化作用等應力的作用下形成的,也在地貌不斷的演變過程中形成。隨著巖體風化持續增強,各種結構面的抗剪強度、抗拉強度將隨之降低,穩定性變差,在震動、風化、暴雨、植物根劈作用等因素的影響下,發生巖塊崩落的頻率也會逐漸增加[9-10]。
(2)崩塌堆積層變形區主要受地形地貌及降雨影響,在強降雨作用下,雨水沿山體沖溝匯集于坡體內,在飽水的狀況下坡體極易軟化,力學性質偏低,不利于坡體的穩定性。危巖體處于欠穩定狀態。
(3)崩塌危巖體的存在嚴重威脅坡腳村民24戶101人的生命安全和財產損失以及坡腳過往行人的通行安全,潛在經濟損失約5 000萬元,根據《貴州省地質災害調查技術要求(試行)》規定,其災害程度分級為較大級,危害等級為二級。
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收稿日期:2024-10-11
作者簡介:盧兵(1989—),男,貴州開陽人,助理工程師,研究方向為地質災害。