峨邊彝族自治縣沙坪鎮(zhèn)羊竹壩崩塌地質(zhì)環(huán)境條件及危石穩(wěn)定性評價

陳東

（四川煤田地質(zhì)一三七總公司，四川 達(dá)州 635000）

1 地質(zhì)環(huán)境條件

勘查區(qū)位于大渡河右岸近河床斜坡地帶，屬構(gòu)造剝蝕及河流侵蝕低山地貌，該區(qū)域山體多沿走向展布，切割較深，局部地段呈深切割的中山峽谷地貌?？辈閰^(qū)總體呈東高西低，斜坡坡面近北—南向展布，坡向約260°～280°。總體看，勘查區(qū)主要位于低山河谷區(qū)，地形條件較復(fù)雜。

1.1 地層

沙坪鎮(zhèn)場鎮(zhèn)及周邊出露地層有：新生界第四系，中生界三疊系下統(tǒng)嘉陵江組（T1j）、銅街子組（T1t）、飛仙關(guān)組（T1f），古生界二疊系上統(tǒng)樂平組（P2l）、峨眉山玄武巖（P2β）、二疊系下統(tǒng)（P1），奧陶系下統(tǒng)紅石崖組（O1h），也有寒武系地層等。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造與地震

1.2.1 地質(zhì)構(gòu)造

峨邊彝族自治縣地質(zhì)構(gòu)造部位屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺（Ⅰ級）上揚(yáng)子臺拗（Ⅱ級）北緣之峨眉山斷拱（Ⅲ級）與涼山褶皺束（Ⅲ級）交匯地區(qū)，斷層、褶皺發(fā)育(圖 1)。由于多期構(gòu)造運(yùn)動影響，地質(zhì)構(gòu)造疊加、復(fù)合、相互干涉的現(xiàn)象比較普遍，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。

勘查區(qū)處于峨眉山斷拱構(gòu)造區(qū)。該區(qū)以砂泥質(zhì)復(fù)理式建造為主，次為碳酸鹽建造及火山巖建造。受區(qū)域動力變質(zhì)作用影響，在地史上是一個長期隆起的構(gòu)造單元，沉積蓋層較薄。該區(qū)多次受地殼強(qiáng)烈運(yùn)動影響，新構(gòu)造運(yùn)動頻繁，巖體破碎，受流水的下切、溶蝕等作用，形成山高、谷深、陡峻山體。

勘查區(qū)處于峨邊斷層?xùn)|段，該斷層在峨邊縣城以西近東西走向，起于宜坪南西太陽溝；峨邊以東向北東延伸到共和后出境，總長度約31km；斷面傾向北或北西，傾角約 65°，為逆斷層。場區(qū)位于斷層下盤，受構(gòu)造影響較強(qiáng)烈，局部具牽引現(xiàn)象，巖體總體較破碎，而該崩塌區(qū)為第四系更新統(tǒng)冰水堆積層，斷層對其影響小。

圖1 峨邊縣及勘查區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖

1.2.2 新構(gòu)造運(yùn)動

據(jù) 1∶5萬《金口河幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)圖說明書》，縣域新構(gòu)造運(yùn)動主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的不均衡抬升和斷裂活動。強(qiáng)烈的不均衡抬升運(yùn)動主要表現(xiàn)為河流下切作用，發(fā)育多級階地和夷平面。中更新世時期地殼抬升呈周期性變化，大渡河流域以毗鄰的金口河永樂鄉(xiāng)階地保存較好，發(fā)育有八級階地，近一百萬年以來河流下切深度約83m，平均每年下切深度為0.64mm，抬升速度快平均每年達(dá)1.3mm，晚更新世至全新世地殼抬升速度有增大的趨勢。

1.2.3 地震

峨邊縣地處我國地震活動強(qiáng)烈的南北地震帶中段之東側(cè)，與地震活動強(qiáng)烈的馬邊地震帶相毗鄰，是一個中強(qiáng)地震區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，1927年至1976年間峨邊縣域內(nèi)發(fā)生 2.5級以上地震共28次。歷史上縣域內(nèi)及鄰區(qū)曾發(fā)生過多次破壞性地震，如：民國24年（1935年）12月19日，馬邊、峨邊間發(fā)生6級地震，震中在縣境斯合鄉(xiāng)（現(xiàn)黑竹溝鎮(zhèn)）西南 3km（依烏）附近，大堡一帶房屋倒塌，人畜均有傷亡；清乾隆五十一年（1786年）5月5日，康定、瀘定發(fā)生7.5 級地震，波及峨邊，烈度為7度，屬5～6 級地震；1967年5月29 日楊村鄉(xiāng)（東經(jīng)103°08′，北緯29°13′）發(fā)生4.5級地震；1974年5月11日，雷波發(fā)生7.1 級地震，峨邊強(qiáng)烈有感，房屋震裂，地基下沉，烈度為5～6度；1936 年馬邊發(fā)生的6.8 級地震，其震中烈度達(dá)Ⅸ度等。據(jù)蘆山地震烈度區(qū)劃圖，峨邊縣沙坪鎮(zhèn)位于“4.20”蘆山地震Ⅵ烈度區(qū)外，受其影響??；據(jù)《中國地震參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）及第Ⅰ號修改單，本區(qū)地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應(yīng)譜特征周期值為0.40s，設(shè)計地震分組為第二組，對應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

根據(jù)《抗震設(shè)計規(guī)范》，甲類和乙類建筑的抗震措施，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為 6～8度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為9度時，應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。沙坪鎮(zhèn)場鎮(zhèn)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害治理工程建筑屬乙類建筑，因此其設(shè)防烈度定為8度。

1.3 水文地質(zhì)條件

勘查區(qū)位于高陡的斜坡、陡崖地帶，地面排水通暢，地層含水條件差，水文地質(zhì)條件簡單。場地內(nèi)主要為松散堆積巖類（Q3）孔隙水，通過大氣降水補(bǔ)給，平時斜坡面、坡腳未見地下水出露，但強(qiáng)降雨時在土體孔隙內(nèi)賦水量較大，在坡面滲出，具有逕流途徑短，排泄快的特征。

松散巖類孔隙水主要賦存于冰水堆積層漂、卵石層中（Q3fgl）。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及經(jīng)驗資料，冰水堆積層相對膠結(jié)程度好，含水層分布不均勻，且基本不受河流側(cè)向補(bǔ)給，川西地區(qū)冰磧土滲透系數(shù)一般約0.03m/d～0.7m/d，影響半徑 3.07m～8.84m，滲透性較差，為弱透水層，其儲水空間小。該地層斜坡部位未發(fā)現(xiàn)有地下水出露，故而其水量相對貧乏；河床堆積層主要沿大渡河沿岸分布，其土層孔隙率高，含水層厚度較大，并接受河流補(bǔ)給，水量豐富。

場區(qū)地下水貧乏，地表水體主要為大渡河及場區(qū)南側(cè)溪溝，本次在場區(qū)南側(cè)溪溝及大渡河采集水樣進(jìn)行室內(nèi)測試，其統(tǒng)計成果及腐蝕性評價見表1。

表1 環(huán)境水對混凝土及鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性評價

1.4 人類工程活動

該地質(zhì)災(zāi)害點由于上世紀(jì)60年代人工修建公路（銅河路）時開挖坡體形成陡峭的土質(zhì)邊坡未進(jìn)行工程處理，使得土質(zhì)邊坡局部段由于臨空面過大、過陡，在長期的降雨、植物破壞及地震等外因作用下產(chǎn)生局部小方量土體垮塌；再加上開挖公路時斜坡體上方有大量的危石未及時進(jìn)行工程處治，因而在下方公路過往車輛振動、降雨、植物破壞等作用的影響下可能產(chǎn)生崩塌。

因此，勘查區(qū)人類活動較強(qiáng)烈，對地質(zhì)環(huán)境破壞影響較大，是形成地質(zhì)災(zāi)害體的一個重要因素。

2 危石形成機(jī)制及影響因素分析

2.1 危石形成機(jī)制分析

新構(gòu)造運(yùn)動及人類工程活動作用形成了勘查區(qū)現(xiàn)在的陡坡帶，改變了坡體原有的力學(xué)環(huán)境條件，引起土體產(chǎn)生卸荷回彈效應(yīng)，并導(dǎo)致邊坡應(yīng)力的重分布等效應(yīng)。為適應(yīng)這種應(yīng)力狀態(tài)的變化，土體將發(fā)生不同形式和不同規(guī)模的變形與破壞。另外，由于生物（主要為植被）、地震等對淺部土體結(jié)構(gòu)的破壞，使其變得疏松，而地表水體對松散層細(xì)顆粒形成沖蝕作用，使粗大的顆粒成分保留在原處形成危石，受到地震、降雨等因素觸發(fā)，在重力作用下發(fā)生粗顆粒成分錯落、崩塌破壞[2]。

2.2 危石形成的影響因素分析

據(jù)調(diào)查，崩塌區(qū)為第四系更新統(tǒng)冰水堆積層（Q3fgl），在長期遭受降雨、生物破壞、地震等作用下土體淺部結(jié)構(gòu)變疏松，土體中的粗（巨）粒成分穩(wěn)定性逐漸變差，而形成危石，并導(dǎo)致一部分危石向坡下傾倒、崩落、滑塌[1]。經(jīng)分析，危石的形成包括內(nèi)部條件和外部條件兩類，內(nèi)部條件包括地形地貌、地層巖性、高陡臨空面；外部條件包括：降雨、風(fēng)化、地震、植被、人類工程活動等。

地形地貌條件：斜坡陡峭是危石產(chǎn)生崩塌的首要條件。它是地殼內(nèi)外應(yīng)力綜合作用的結(jié)果，區(qū)內(nèi)危石崩塌多發(fā)生在地形高陡的斜坡地段。危石區(qū)微地貌為陡崖或凹腔，地形坡度達(dá)55～85°，局部呈直立狀，高達(dá)10～100m，構(gòu)成了崩塌形成的有利地形地貌條件。

巖性條件：崩塌區(qū)主要為第四系更新統(tǒng)冰水堆積層，巖性為漂（塊）卵（碎）石土夾角（圓）礫土，孔隙由砂粒及少量粉、粘粒充填，其中充填物受生物破壞等作用后易被水流攜帶至低處堆積，而粗、巨粒成分則停留在原處，當(dāng)其自穩(wěn)能力不能滿足穩(wěn)定要求時位于高、陡邊坡的則形成危石崩塌。

大氣降水：部分大氣降水順坡面凹槽集中匯流，并對坡體土表層細(xì)顆粒成分形成沖蝕作用，加劇危石的形成；部分水流則沿土體空隙滲入，從而降低了土體顆粒間的抗剪強(qiáng)度，加劇危石體的變形和破壞。

生物破壞作用：據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，崩塌區(qū)植被較發(fā)育，主要為灌木，孔隙中的根系在生長過程中將加劇土體的破壞，從而形成新的危石體或影響危石的穩(wěn)定。

地震的影響：該區(qū)地震活動，在地震力影響下，可造成崩塌區(qū)土體結(jié)構(gòu)松動，從而降低危石穩(wěn)定性，誘發(fā)崩塌。

人類工程活動：據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，勘查區(qū)坡腳銅河公路開挖形成直立或凹腔地貌，加之下方車輛行駛振動對危石有一定影響。

其它條件：晝夜溫差變化、太陽暴曬、微生物活動等，使得土體表層風(fēng)化加速并促使土體產(chǎn)生崩塌。

3 危石穩(wěn)定性評價與危害性

3.1 危石變形現(xiàn)狀

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，崩塌危石區(qū)內(nèi)主要的變形破壞特征有以下幾種情況：

1）災(zāi)害歷史：根據(jù)本次調(diào)查，銅河路自上世紀(jì) 60年代建成通車后，雨季表層土不定時有少量粗顆粒漂、卵石掉落現(xiàn)象，特別是危石Ⅰ區(qū)。2008年5.12汶川地震時，坡體發(fā)生有少量崩塌、落石現(xiàn)象，方量多在0.5-2m 之間?！?.20”蘆山地震時，危石Ⅰ區(qū)發(fā)生了小型崩塌，崩塌方量約40m3。2013年“7.09”強(qiáng)降雨后，出現(xiàn)了零星土體崩落現(xiàn)象，方量約 20～50m3，并影響了局部道路交通安全和過往行人車輛的人生財產(chǎn)安全。據(jù)訪問，該崩塌區(qū)變形以滑移及傾倒等破壞形式為主。

2）危石變形現(xiàn)狀：由于公路切坡、生物（主要為植被）、地震等對淺部土體結(jié)構(gòu)的破壞，使其變得疏松，而地表水體對松散層細(xì)顆粒形成沖蝕作用，并在局部形成不同規(guī)模的凹腔，使粗大的顆粒成分保留在原處形成危石。部分石質(zhì)成分受到地震、降雨等因素觸發(fā)，在重力作用下發(fā)生墜落、滑移及崩塌破壞，并對坡腳銅河路和房屋產(chǎn)生威脅。

3.2 定性穩(wěn)定性分析評價

據(jù)本次調(diào)查，該崩塌區(qū)主要由第四系更新統(tǒng)冰水堆積層（Q3fgl）的漂、卵石土組成，淺部土體受雨水、植被等主要影響因素的破壞，其結(jié)構(gòu)較疏松，利于地表水的滲入，從而降低松散層的力學(xué)性能，并在局部粗顆粒底部形成凹腔，且松散層細(xì)顆粒被雨水沖蝕后停留在原地的粗顆粒成分在自重及雨水的觸發(fā)作用下易產(chǎn)生滾落形成崩塌。據(jù)調(diào)查、訪問，崩塌區(qū)自上世紀(jì)60年代開挖以來危石區(qū)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)）表層局部有小型崩塌或危石墜落現(xiàn)象，方量一般約5～10m3。綜述，危石區(qū)穩(wěn)定性較差，在長期的地表水侵蝕及生物（主要是植被）破壞作用下易產(chǎn)生小型崩塌或危石墜落現(xiàn)象。

3.3 綜合穩(wěn)定性分析評價

本次勘查綜合分析各危石區(qū)（單體）所處斜坡位置、坡角、危石體與土體間結(jié)構(gòu)面發(fā)育狀況及近期變形史[3]。經(jīng)定性分析評價可知，各危石現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)，但在暴雨及地震情況下多處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。可見暴雨為主要影響因素，在暴雨情況下，穩(wěn)定性會加劇下降，將發(fā)生崩塌落石現(xiàn)象。

3.4 危石危害性評價

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查資料及危險性現(xiàn)狀分析，各危石區(qū)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）淺表松散狀粗顆粒較多，現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。在外因誘發(fā)下，尤其是在持續(xù)降雨或地震的影響下，坡面土體中粗顆粒成分易產(chǎn)生小方量崩塌。各危石單體在持續(xù)降雨或地震的影響下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，極有可能在持續(xù)降雨或地震條件下發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，將威脅到危石下方的銅河公路正常運(yùn)營、過往車輛、行人生命財產(chǎn)安全及公路對面居民及其房屋的安全，其潛在經(jīng)濟(jì)損失巨大。

4 結(jié)論

通過對該崩塌區(qū)的勘查，基本查明了區(qū)內(nèi)危石區(qū)（單體）的地質(zhì)環(huán)境條件，并對其穩(wěn)定性作出了分析，得出主要結(jié)論如下：

1）查明了治理工作區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)環(huán)境條件。治理工程區(qū)地形地貌較簡單，土體結(jié)構(gòu)致密，抗震設(shè)防烈度為 8度；水文地質(zhì)條件簡單，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育；近期人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境破壞程度大。

2）區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的類型主要為危石崩塌。危石區(qū)（單體）在持續(xù)降雨或地震的情況下多處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)生失穩(wěn)破壞的可能性大，失穩(wěn)可威脅下方的銅河路、過往車輛、行人生命財產(chǎn)安全、阻礙道路運(yùn)營。因此對工作區(qū)進(jìn)行治理十分必要。

[1] 胡厚田．崩塌落石研究[J]．鐵道工程學(xué)報．2005（4）.

[2] 駱銀輝，胡斌，朱榮華，等．崩塌的形成機(jī)理與防治方法[J]．西部探礦工程．2008（4）.

[3] 張秀童．四川某崩塌區(qū)危巖穩(wěn)定性評價[J]．中國煤炭地質(zhì)．2010（2）.