阿壩州小金縣落石包崩塌發(fā)育特征及治理措施

陳傳財(cái)

(四川省煤田測(cè)繪工程院，成都 610072)

落石包崩塌位于阿壩州小金縣達(dá)維鄉(xiāng)石鼓村落石包后山陡坡上，達(dá)維河北岸。落石包山陡坡坡面中部陡,上下緩，中部坡度55～65°，上、下部坡度30～45°，坡頂高程3120m，坡腳高程2764m，相對(duì)高差356m。由于受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地震作用及雨水作用，巖體裂隙較發(fā)育，巖體破碎，形成3個(gè)危巖帶，多個(gè)不穩(wěn)定的危巖單體。2008年5.12汶川地震發(fā)生崩塌造成2間房屋毀損、經(jīng)濟(jì)損失350萬(wàn)元。目前危巖體處于不穩(wěn)定期，嚴(yán)重威脅危巖斜坡下部13戶民居60余人、耕地20余畝以及250余米的鄉(xiāng)村道和電力線的安全。因而，整治危巖、消除隱患，對(duì)落石包崩塌進(jìn)行治理是十分必要的且時(shí)間緊迫。

1 自然地質(zhì)背景

達(dá)維鄉(xiāng)石鼓村位于阿壩小金縣東部，地處于小金弧形構(gòu)造帶達(dá)維向斜東段北翼，區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育，且侵蝕作用強(qiáng)烈，山高谷深，屬構(gòu)造侵蝕中高山峽谷地形地貌區(qū)。

落石包山陡坡坡面中部陡，上下緩，中部坡度55°～65°，上、下部坡度30°～45°，坡頂高程3120m，坡腳高程2764m，相對(duì)高差356m。危巖體在斜坡體中上部發(fā)育，由南西至北東總長(zhǎng)1.1km，走向65°～127°，分布高程為3050～2750m。區(qū)內(nèi)巖土組成復(fù)雜，土層厚度達(dá)1.0～5m，主要有殘坡積層、崩坡積層、冰水沉積層及變質(zhì)砂巖、板巖。危巖帶巖性主要為三疊系(T3)變質(zhì)砂巖及板巖，巖性硬脆，巖體中節(jié)理裂隙非常發(fā)育，2組陡傾的構(gòu)造節(jié)理裂隙切割巖體，大部分危巖處于臨崩狀態(tài)。

圖1 落石包崩塌全貌

2 危巖發(fā)育特征

落石包崩塌位于落石包山體中上部，“5·12”地震前危巖體就存在局部失穩(wěn)，“5·12”地震加劇了危巖體的變形，形成多處危巖體 ，按照其相對(duì)位置劃分為3個(gè)危巖帶13個(gè)危巖體：

I號(hào)危巖帶位于落石包山體西側(cè)，高程2780～2865m區(qū)間，巖體破碎，面積約 8350m2，平面呈倒勾字形展布，I號(hào)危巖帶內(nèi)有危巖體2處(W1、W2)。危巖體內(nèi)發(fā)育兩組節(jié)理：J1：105°～120°∠70°～60°，J2：220°～240°∠55°～65°，裂隙間距0.5～1.5m，開(kāi)度5～10mm，延伸長(zhǎng)度4～10m，裂隙與巖層層面裂隙（125°∠80°）將巖體切割成直徑0.5～1.5m的層狀塊體。危巖體南東方向臨空，受J1組裂隙的控制，易發(fā)生傾倒式破壞。目前該危巖帶2個(gè)危巖體處于基本穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)，此危巖帶的形成已進(jìn)入成熟期，趨于臨崩狀態(tài)。除明顯突出危巖單體外，在危巖帶零星分布危巖塊體。

Ⅱ號(hào)危巖帶位于落石包山體中部，Ⅰ、Ⅲ號(hào)危巖帶之間，高程2965～2913mm，該危巖帶長(zhǎng)約184m，寬約96m，面積約11282m2，平面上呈長(zhǎng)條形展布，有危巖體8處(W3～W10)。該危巖帶8個(gè)危巖體處于基本穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，受J2組裂隙控制，危巖體易發(fā)生墜落式破壞。

表1 危巖單體規(guī)模及形態(tài)特征表

Ⅲ號(hào)危巖帶位于落石包山體上部，高程2975～3063m該危巖帶長(zhǎng)約182m，寬約45～150m，面積約10786m2，呈“V”形展布，有危巖體3處(W11～W13)。該危巖帶3個(gè)危巖體處于基本穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，受J2組裂隙控制，危巖體易發(fā)生墜落式破壞。各危巖特征見(jiàn)表1。

3 影響因素及形成機(jī)制

3.1 影響因素

危巖的形成主要受內(nèi)部條件和外部條件的控制。內(nèi)部條件包括地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、高陡臨空面；外部條件包括降雨、風(fēng)化、地震、溫度等。綜合分述如下：

地層巖性：危巖帶陡崖出露地層為三疊系變質(zhì)砂巖與板巖互層，強(qiáng)度較高，但性脆，在應(yīng)力作用下極易形成節(jié)理裂隙，產(chǎn)生碎裂破壞。砂巖與板巖互層差異風(fēng)華易形成凹腔，被節(jié)理切割塊體脫離母巖形成崩塌，為崩塌災(zāi)害的發(fā)生提供了物質(zhì)來(lái)源

節(jié)理裂隙：裂隙對(duì)危巖塊體的形成和破壞起決定性因素。據(jù)野外地面調(diào)查，區(qū)內(nèi)卸荷裂隙較發(fā)育，貫通性好，多無(wú)充填或少量充填砂，結(jié)合差，與層面組合，切割巖體形成孤立塊體。

高陡臨空面：危巖陡崖段高100～200m，陡崖近于直立，是崩塌形成的內(nèi)部條件之一。

風(fēng)化作用：風(fēng)化作用加速了危巖體裂隙的擴(kuò)展，裂面強(qiáng)度降低，差異風(fēng)化形成凹腔巖穴，促進(jìn)了危巖體的失穩(wěn)。

水的作用：降雨等水體促進(jìn)了巖體與基座的風(fēng)化作用，產(chǎn)生靜水壓力，同時(shí)水對(duì)裂隙內(nèi)充填物質(zhì)有軟化作用，在流動(dòng)時(shí)還能帶走細(xì)粒物質(zhì)，降低縫內(nèi)充填物的凝聚力，惡化危巖體穩(wěn)定性。

溫度：溫度作用的差異使危巖體呈不均勻受熱狀態(tài)，加快巖體的風(fēng)化作用，尤其對(duì)軟質(zhì)巖體和裂縫的充填物尤為明顯；在溫度變化過(guò)程中產(chǎn)生的熱脹冷縮作用始終保持向下位移的總趨勢(shì)，為崩塌發(fā)育中的積極因素之一。

地震：危巖區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，在地震水平作用力的影響下，易引起危巖體穩(wěn)定性降低及誘發(fā)失穩(wěn)，尤其是本處危巖地層比較平緩，在多組傾角較陡裂縫切割下形成的小塊體，在地震作用下更容量發(fā)生崩塌。5.12地震即誘發(fā)了大量崩塌發(fā)生。

3.2 形成機(jī)制

落石包崩塌主要的巖體破壞形式為傾倒和墜落。堅(jiān)硬脆性的變質(zhì)砂巖在構(gòu)造應(yīng)力、卸荷風(fēng)化和地震等作用下，產(chǎn)生裂縫(隙)，與其他結(jié)構(gòu)面組合，導(dǎo)致巖體被切割成脫離母巖的孤石，在合適的觸發(fā)條件下，發(fā)生突然性的滑移、傾倒和墜落。

墜落式：受節(jié)理風(fēng)化作用，地下水作用，陡崖巖體節(jié)理的風(fēng)化、軟化，形成凹巖腔，危巖體下部臨空，同時(shí)受陡傾結(jié)構(gòu)面的影響，在自重力等的影響下，易形成墜落型破壞模式，發(fā)生崩塌。經(jīng)調(diào)查及計(jì)算綜合確定，區(qū)內(nèi)墜落式危巖體共11塊（W3--W11）。

傾倒式：指處于陡巖上的巖體向外凸出，受裂隙的切割，高陡拉張裂隙傾向臨空面，在重力、降雨作用下危巖體繞下部基座支點(diǎn)向坡外發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)傾倒崩落，發(fā)生傾倒式型破壞。經(jīng)調(diào)查及計(jì)算綜合確定，區(qū)內(nèi)傾倒式危巖體共2塊（W1--W2）。

巖石崩塌或墜落具有突發(fā)性、運(yùn)動(dòng)速度快、能量大的特點(diǎn)。崩落前往往毫無(wú)征兆，突然發(fā)生，監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)的難度很大。崩塌體可能的運(yùn)動(dòng)方式包括墜落、跳躍和滾動(dòng)或幾種方式的組合 ，無(wú)論哪種運(yùn)動(dòng)方式，均有速度快、能量大、破壞力強(qiáng)的特征。崩塌體的破壞力取決于其速度、動(dòng)能、落點(diǎn)和運(yùn)移軌跡，如一塊1m3的巖塊自150m高空墜落，到達(dá)地面時(shí)的速度達(dá)25.33m／s、動(dòng)能1023.8KJ，破壞力極大，同時(shí)跳躍、滾動(dòng)造成預(yù)測(cè)崩塌體運(yùn)移軌跡和落點(diǎn)的難度加大。

4 治理對(duì)策

該危巖為地震重災(zāi)區(qū)地災(zāi)整治項(xiàng)目，規(guī)模大，危害嚴(yán)重，危巖分布于陡崖，高差大，治理難度高，以保護(hù)當(dāng)?shù)鼐用駷橹?，設(shè)計(jì)以被動(dòng)防護(hù)為主，主要在坡前平緩地帶分段設(shè)置攔石墻，墻后設(shè)置落石槽，局部設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，同時(shí)輔以清危及配合長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)進(jìn)行綜合治理。

5 結(jié)論及建議

1）落石包危巖帶全長(zhǎng)1.1km，分為3個(gè)危巖帶，根據(jù)危巖帶巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度及組合特征、切割塊體的變形破壞機(jī)制及所處位置等情況，劃分為13個(gè)危巖單體。間斷分布于陡崖上，總體積:201959m3，屬特大型危巖帶；危巖體相對(duì)高度100-200m，屬高位危巖體；多年來(lái)危巖持續(xù)發(fā)展，多數(shù)危巖單體形成，穩(wěn)定性差，危害下方居民、耕地、公路，經(jīng)濟(jì)損失巨大。

2）危巖帶陡崖以三疊系（T3）變質(zhì)砂巖為主，坡體中下部覆蓋有第四紀(jì)崩積物和崩塌堆積物。巖體風(fēng)化作用強(qiáng)，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，凹腔發(fā)育，在地表水和裂隙水作用下，巖體穩(wěn)定性差，這為崩塌的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。

3）危巖區(qū)面積大，穩(wěn)定性較差，相對(duì)高差大，直接治理難度大，針對(duì)其特點(diǎn)采取被動(dòng)防護(hù)的方式，主要為攔石墻及局部被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，輔以清危及配合長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)進(jìn)行綜合治理。

[1] 胡厚田．崩塌與落石[M]．北京：中國(guó)鐵道出版社，1989．

[2] 陳洪凱，唐紅梅，等．危巖防治原理[M]．北京：地震出版社，2006．

[3] 《滑坡防治工程勘查規(guī)范》DZ/T0218-2006．

[4] 四川省煤田地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院．阿壩州小金縣達(dá)維鄉(xiāng)石鼓村落石包崩塌勘查報(bào)告及治理工程設(shè)計(jì)報(bào)告[R]．2010．