南江縣劉壩鄉(xiāng)金太村危巖體變形機(jī)制及穩(wěn)定性分析

蘇遠(yuǎn)東　劉瑩

【摘 要】以南江縣劉壩鄉(xiāng)金太村危巖體邊坡為例，在綜合分析區(qū)域地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，研究危巖體的影響因素和變形機(jī)制，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析基礎(chǔ)上提出防治措施建議，為預(yù)防類似地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生提供科學(xué)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】危巖；變形；穩(wěn)定性；南江縣

南江縣劉壩鄉(xiāng)金太村危巖體為學(xué)校及公路修建時(shí)切方所形成的人工邊坡，在歷史上曾發(fā)生危巖崩塌落石，“5.12”地震使該危巖坡面崩塌隱患加劇，嚴(yán)重地威脅著南江縣第三中學(xué)人員、財(cái)產(chǎn)的安全。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

勘查區(qū)位于南江河支流河谷西北側(cè)斜坡地段，屬于侵蝕河谷一中山山地地貌，地勢(shì)西北高，東南低，自然斜坡坡度一般10°-15°。危巖處為砂巖與泥巖互層形成的陡崖，坡度近直立，坡高14-25m。

圖1 危巖區(qū)全貌圖

1.2 地層巖性

勘查區(qū)地表主要為第四系松散堆積層（Q4col），以碎塊石為主，夾粉土，碎石一般粒徑3-40mm。下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組中段（J2s2），一巖性為紫色、灰紫色粉砂質(zhì)泥巖、灰綠色泥巖以及灰色厚層中一細(xì)粒長石砂巖，長石砂巖與砂質(zhì)泥巖呈互層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀228°∠9°。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

勘查區(qū)內(nèi)地層為單斜，未見斷裂及褶皺，地層部狀總體200-260∠10°-15°，較緩?？辈閰^(qū)地處龍門山地震構(gòu)造帶北側(cè)以東，區(qū)內(nèi)未見活動(dòng)地震構(gòu)造帶，屬地殼穩(wěn)定區(qū)，抗震設(shè)防烈度為VI度第二組，地震動(dòng)峰值加速度值為0.05g，特征周期為0.35s。

2 危巖區(qū)規(guī)模及形態(tài)特征

危巖平面上總體呈狹長的近四邊形，南北走向長約53m，東西寬18-25m，包括W1-W4危巖體（見圖1、表1），危巖總方量約133.5立方米，屬小型。崩塌危巖區(qū)相對(duì)高差近30m，坡度近于垂直。

危巖上部砂泥巖風(fēng)化呈塊狀及碎塊狀、砂狀，易脫落。中部砂巖“X”型剪節(jié)理及裂隙發(fā)育，均為張裂隙，主要有四組，J1： 23°∠L 71°，走向與斜坡走向小角度斜交，傾角與地形坡度接近，結(jié)構(gòu)面間距一般0.5-1.2m，為不利結(jié)構(gòu)面；J2： 120°∠75°，走向與斜坡走向小角度斜交，傾角與地形坡度接近，結(jié)構(gòu)面間距一般0.5-1.5m，為不利結(jié)構(gòu)面；J3： 175°∠68°，走向與斜坡走向近垂直，傾角與地形坡度接近，結(jié)構(gòu)面間距一般0.4-1.8m，為較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面；J4： 346°∠72°，走向與斜坡走向近垂直，傾角與地形坡度接近，結(jié)構(gòu)面間距一般0.3-1.2m，為較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面。陡崖、巖層和節(jié)理裂隙的相互關(guān)系見圖2。裂隙寬度一般3-8～不等，巖體多被切割呈鑲嵌塊狀，可見巖石錯(cuò)裂及臨空面，局部形成巖腔。可能的崩塌方式應(yīng)主要為傾倒、墜落式。

圖2 節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)圖

3 危巖崩塌變形破壞機(jī)制

3.1 影響因素

巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育一發(fā)育，較完整一較破碎，因此主要影響因素有大氣降水、孔隙（裂隙）水、風(fēng)化作用和地震等，將導(dǎo)致節(jié)理進(jìn)一步發(fā)展、貫通。陡崖上砂巖間的泥巖因差異風(fēng)化形成巖腔，使巖腔上部砂巖形成倒懸體，形成了崩塌的隱患。

3.2 變形破壞機(jī)制

危巖體較完整一較破碎時(shí)，當(dāng)節(jié)理裂隙面與最大主應(yīng)力間夾角適宜時(shí)，巖體則沿節(jié)理裂隙面剪切滑動(dòng)。差異風(fēng)化形成的巖腔和在“5.12”地震及以前已經(jīng)發(fā)生崩塌卸荷面附近巖體應(yīng)力重新分布，在應(yīng)力集中帶產(chǎn)生拉裂面。大氣降水、空隙（裂隙）水與節(jié)理裂隙結(jié)構(gòu)面發(fā)生物理、化學(xué)和機(jī)械作用，地震和人工爆破等作用加劇結(jié)構(gòu)面的發(fā)展，導(dǎo)致節(jié)理裂隙貫通，危巖體在重力作用下就有可能發(fā)生崩塌，形成地質(zhì)災(zāi)害。

4 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

對(duì)兩個(gè)規(guī)模較大的危巖體W1、W3采用傾倒式破壞模式計(jì)算：

穩(wěn)定性計(jì)算公式如：K=■

式中：K為穩(wěn)定系數(shù)；W：為未臨空危巖體的重量；Wi為臨空危巖體的重量；a為未臨空危巖體重心離支點(diǎn)的水平距離；b為臨空危巖體重心離支點(diǎn)的水平距離；F為水平地震力；h為水平地震力離支點(diǎn)的垂直距離；U為動(dòng)水壓力；通過以上計(jì)算，得出三種工況穩(wěn)定性系數(shù)（表2）。

通過對(duì)勘查區(qū)內(nèi)危巖進(jìn)行分析以及計(jì)算結(jié)果可以看出：WY1， WY3在天然工況和暴雨工況下均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨+地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生崩塌的可能性大。如危巖發(fā)生崩塌，則危及其下南江縣第三中學(xué)師生的正常教學(xué)和生活，危及其下道路上行駛的車輛及行人的安全。因此必須及時(shí)對(duì)其進(jìn)行有效治理。

5 防治措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，危巖上部松散層厚度薄，砂質(zhì)泥巖風(fēng)化呈塊體、砂狀，厚度較大。危巖上部未發(fā)現(xiàn)卸荷裂隙，坡度較緩，建議采取以下治理方案：

1）頂部設(shè)置攔截水溝，疏導(dǎo)地表水，防止地表水進(jìn)人危巖體；

2）清除危巖上部表面松散層及危巖體W1、W2、W3和W4（需臨時(shí)中斷交通、設(shè)置保護(hù)帶）；

3）對(duì)危巖上砂巖間巖腔進(jìn)行支撐，對(duì)陡崖下部軟弱砂泥巖部分進(jìn)行封閉，防止進(jìn)一步風(fēng)化使巖腔進(jìn)一步擴(kuò)大；

4）適當(dāng)削減危巖斜坡的坡度，并對(duì)危巖體表采用掛網(wǎng)噴漿或設(shè)置主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)加固，對(duì)大塊危巖進(jìn)行錨固。

6 小結(jié)

1）南江縣第三中學(xué)危巖由于巖體構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙極為發(fā)育，受順坡向裂隙、坡面等不利結(jié)構(gòu)面影響，其表層破碎巖塊極易產(chǎn)生墜落、剝落，從而有發(fā)生崩塌形成地質(zhì)災(zāi)害的可能。

2）經(jīng)分析計(jì)算，目前該危巖體處于欠穩(wěn)定一不穩(wěn)定狀態(tài)，已危及其下南江縣第三中學(xué)及道路車輛行人的安全，因此必須及時(shí)對(duì)危巖體進(jìn)行有效治理。

3）建議采取頂部設(shè)置攔截水溝，清除危巖體，支撐巖腔，使用主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行錨固等防治措施。

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