六盤(pán)水市第五中學(xué)—第十四中學(xué)危巖帶特征及防治對(duì)策

尹先娥

（貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院六盤(pán)水分院，貴州六盤(pán)水 553001）

0 前言

自2007年1月以來(lái)，六盤(pán)水市第五中學(xué)、第十四中學(xué)（水城鋼鐵集團(tuán)公司內(nèi)，原屬水鋼一中）后山陸續(xù)發(fā)生崩塌事故，危巖體不斷產(chǎn)生崩塌滾落在學(xué)校后通道上，2011年2月15日寒假期間危巖體產(chǎn)生崩塌，碎石破窗而入砸進(jìn)第十四中教室，砸壞學(xué)生桌椅兩套，所幸當(dāng)時(shí)處于寒假期間，未造成人員傷亡；同年3月14日，僅一墻之隔的六盤(pán)水市鐘山區(qū)第五中學(xué)也遭受崩塌地質(zhì)災(zāi)害的威脅，損毀學(xué)校后側(cè)通道護(hù)欄15.3m，且砸壞學(xué)校后緣的護(hù)坡?lián)鯄?，給學(xué)校的正常教學(xué)秩序造成嚴(yán)重影響。

危巖帶共分布10處危巖單體及陡崖破碎帶，且位于城區(qū)學(xué)校位置，人口較為集中，威脅師生3852人，危及教學(xué)樓及附屬設(shè)施6棟，受威脅的人數(shù)眾多、對(duì)象突出，經(jīng)濟(jì)損失巨大。研究該危巖體變形破壞特征及發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)防治對(duì)策，對(duì)該區(qū)災(zāi)害防治具有重要意義。

1 危巖帶地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 地形地貌

勘查區(qū)位于六盤(pán)水市西南部，屬構(gòu)造剝蝕-侵蝕中低山斜坡地貌，地形起伏較大，在六盤(pán)水市第五中學(xué)—第十四中學(xué)山頂最高高程為1975m，前緣第五中學(xué)高程為1845m，地形的相對(duì)高差約130m。六盤(pán)水市第五中學(xué)—第十四中學(xué)陡斜坡共分為兩段：斜坡下段為陡崖及高陡邊坡，上段為陡坡，坡度一般在30°～45°，危巖帶頂部至水城鋼鐵集團(tuán)公司一帶坡度稍緩。

1.2 地層巖性

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，勘查區(qū)覆蓋層為殘坡積層，下覆為石炭系擺佐組（C1b）灰色薄-厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。分述如下。

(1)第四系松散堆積層

第四系殘坡積層（Qdl+el）：該層在本次勘查區(qū)內(nèi)都有分布。組成物質(zhì)為褐色粉質(zhì)粘土和塊碎石混雜堆積，稍濕-濕，結(jié)構(gòu)松散；碎石巖性多為砂巖塊體，呈次棱角-棱角狀，含量約25%～70%，粒徑0.8～5cm。

（2）石炭系擺佐組（C1b）：

巖性為石炭系下統(tǒng)擺佐組（C1b）中-厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，構(gòu)造不發(fā)育，但巖溶裂隙及節(jié)理較為發(fā)育。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

調(diào)查區(qū)在區(qū)域上處于黔北臺(tái)隆六盤(pán)水?dāng)嘞萃幈蔽飨驑?gòu)造變形區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，以北西向褶皺、斷裂構(gòu)造占主導(dǎo)地位，根據(jù)調(diào)查，滑坡為近順向陡傾斜坡區(qū)，受區(qū)內(nèi)壓應(yīng)力的影響，巖體節(jié)理發(fā)育，受地形的控制，在滑坡區(qū)陡崖帶現(xiàn)狀沿巖體的節(jié)理面形成危巖小塊體。

根據(jù)，《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）的資料顯示，勘察區(qū)在區(qū)域上地震基本烈度值為Ⅵ度，地震動(dòng)峰加速度為0.05g。

1.4 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水的賦存條件、水理性質(zhì)和水力特征，勘查區(qū)地下水可分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類基巖裂隙水兩大類。

（1）松散巖類孔隙水

含水層為第四系殘坡積層（Qel+dl）紅粘土層夾碎石顆粒，水體在土顆粒中滯留時(shí)間短，易于疏干?；聟^(qū)沖溝發(fā)育，形成條件總體有利于排水，富水性弱?？紫逗畬又饕艽髿饨邓暗叵滤叵鄬?duì)隔水層的側(cè)向補(bǔ)給?，F(xiàn)狀發(fā)育的滑坡體位于中部呈帶狀的第四系覆蓋區(qū)，地形坡度大，大氣降水大部分以坡面流的形式很快排放，少部浸滲入滑坡體，增加了滑體的重度。

（2）碳酸鹽巖溶裂隙溶洞水[1]

主要賦存于擺佐組（C1b）薄-中厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r裂隙、溶洞中，含水巖組巖性為灰?guī)r、鈣質(zhì)白云巖，水化學(xué)類型為型。泉水流量多在5～201L/s?？菁镜叵聫搅髂?shù)為7.0L/s.km2左右,富水性強(qiáng)。地下水接受大氣降水補(bǔ)給，在豐水期降水大量滲入巖溶裂隙或管道之中，含水介質(zhì)為巖溶裂隙、溶穴、地下巖溶管道，主要通過(guò)大氣降水沿巖溶裂隙、構(gòu)造裂隙補(bǔ)給，多以巖溶管道形成賦存運(yùn)移。在勘察區(qū)內(nèi)以巖溶泉的形式在斜坡中下部排泄。

2 危巖帶基本特征及穩(wěn)定性分析

2.1 危巖帶的基本特征

六盤(pán)水市第五中學(xué)－第十四中學(xué)危巖帶可分為2個(gè)，主要由石炭系下統(tǒng)擺佐組（C1b）中-厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r組成，東西向延伸，坡度角30°～50°，局部在75°左右，平面上呈弧形展布，全長(zhǎng)300m，北高南低，現(xiàn)分別描述如下：

(1)1#危巖帶

1#危巖帶位于六盤(pán)水市第五中學(xué)勘察區(qū)東段，以第五中學(xué)為起點(diǎn)至第十四中學(xué)圍墻位置，全長(zhǎng)160m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，1#危巖帶分布有7個(gè)危巖單體和1個(gè)危巖破碎帶，破碎帶面積32000m2。

該地段自2002年以來(lái)歷年都有不同規(guī)模崩塌及掉塊產(chǎn)生，特別是雨季，受地表水下滲的影響，巖體遇水軟化后降低了巖體結(jié)構(gòu)的力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)，從而誘發(fā)崩塌，墜石等。據(jù)調(diào)查，1#危巖帶在2002年～2011年間共發(fā)生規(guī)模較大的崩塌、墜石數(shù)十次，2010年12月20日中午，由于墜石造成學(xué)校過(guò)道護(hù)攔受損，因此對(duì)危巖體進(jìn)行治理是十分必要的。

（2）2#危巖帶

2#危巖帶位于第十四中學(xué)第一教學(xué)樓至第二教學(xué)樓間，全長(zhǎng)160m，危巖帶底部高程1866m，頂部高程1975m，卸荷帶距陡崖邊緣1～2m，共分布有wy5、wy9、wy10危巖體，2#危巖帶面積為23000m2。

該危巖帶主要由自然因素形成，且位于第五中學(xué)－第十四中學(xué)后緣，地形坡度較陡，人類工程活動(dòng)較弱，主要是由于巖石節(jié)理裂隙發(fā)育自然風(fēng)化差異形成的，在降雨及巖石重力作用下發(fā)生崩塌及掉塊。斜坡上植被條件較差，在調(diào)查訪問(wèn)過(guò)程中無(wú)法準(zhǔn)確確定每次崩塌的位置，但從斜坡體上的崩塌堆積物及崩落至教室上的巖體情況看，該地段也曾發(fā)生過(guò)數(shù)次崩塌及掉塊等現(xiàn)象，造成學(xué)校教室受損，因此對(duì)危巖體進(jìn)行治理是十分必要的。

2.2 變形特征

危巖帶主要分布于第五中學(xué)－第十四中學(xué)一帶的斜坡及陡崖上，下段由于人工切坡卸荷形成大量的卸荷裂隙，加之區(qū)內(nèi)巖體受構(gòu)造、風(fēng)化裂隙切割，巖體內(nèi)形成陡傾的不利結(jié)構(gòu)面，貫通性較好，在巖體自重降雨等因素共同影響下，卸荷裂隙也隨之加寬加深，部分危巖體卸荷裂隙基本貫穿，僅局部未脫離母體。一部分則是由于植物的根劈作用使巖石沿不利結(jié)構(gòu)面形成拉張裂隙，隨著植物的生長(zhǎng)裂隙增大形成危巖。這一部分小危巖塊體在危巖破碎帶中為多見(jiàn)，勘查區(qū)內(nèi)大部危巖體主要受底部未完全貫通的陡外傾裂隙控制，當(dāng)巖體內(nèi)部剪應(yīng)力大于其正應(yīng)力時(shí)，巖體將發(fā)生剪斷－滑移型、拉斷－墜落型破壞。陡斜坡破碎帶巖體，受大氣降水的補(bǔ)給，裂隙內(nèi)充水，在水壓力等外力因素作用下，部分危巖產(chǎn)生破壞，脫離母體，產(chǎn)生崩塌、墜石等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。

2.3 變形破壞模式

區(qū)內(nèi)危巖形態(tài)多樣，按其剖面形態(tài)特征可劃分為板塊型、楔型、不規(guī)則狀等幾種。在研究區(qū)內(nèi)危巖體的失穩(wěn)模式主要以滑移式和墜落式兩種破壞方式為主。

（1）滑移式

危巖體附著于母巖上，以一定角度的裂隙（卸荷裂隙）面接觸，在危巖體自重和地表水滲入裂隙等因素的作用下，巖體沿裂隙面被貫通，危巖體沿母巖（或基座）發(fā)生剪切滑移破壞，此種破壞方式往往有漸變特征，破壞后果受危巖臨空條件影響，臨空高度越大，后果越嚴(yán)重，區(qū)內(nèi)這種破壞方式的危巖共7處（wy1、wy2、wy3、wy4、wy6、wy7、wy8）。

（2）墜落式

受裂隙切割和下部巖腔影響，高懸于陡巖上端和巖腔頂部的危巖體，隨卸荷裂隙不斷加深加寬，一旦裂隙發(fā)育切割整個(gè)危巖體，使其脫離母體，危巖在重力作用下從母體突然脫離失穩(wěn)產(chǎn)生崩塌。經(jīng)此次調(diào)查，可能產(chǎn)生墜落式崩塌的危巖體共3處（wy5、wy9、wy10）。

表1 危巖穩(wěn)定狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

2.4 危巖體穩(wěn)定性分析

研究區(qū)危巖帶的失穩(wěn)主要是以剪斷—滑移方式來(lái)表現(xiàn)的，所以只要查明了危巖體的穩(wěn)定性，亦基本查明了危巖帶的穩(wěn)定情況。

表2 六盤(pán)水市第五中學(xué)－第十四中學(xué)危巖體滑移式穩(wěn)定性計(jì)算

第五中學(xué)－第十四中學(xué)危巖帶調(diào)查到的危巖共10處，主要采用野外穩(wěn)定性定性判斷結(jié)合室內(nèi)計(jì)算的方式對(duì)危巖體進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)危巖體的受力情況及最可能的破壞形式，在野外調(diào)查和室內(nèi)定性分析的基礎(chǔ)上，選用滑移式和墜落式2種基本模型來(lái)計(jì)算，計(jì)算模型采用《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》中的穩(wěn)定性計(jì)算公式[2]。

（1）危巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》（DB50/143-2003）和《三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘察技術(shù)要求》（2004年12月），區(qū)內(nèi)各類危巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表1。

（2）危巖體穩(wěn)定性分析

危巖體穩(wěn)定性分析應(yīng)考慮各種工況的影響，研究區(qū)屬于地殼穩(wěn)定區(qū)，且隨著校舍的建成，人類工程也趨于減弱，目前影響危巖帶穩(wěn)定性的主要因素就是降雨，因此考慮兩種工況分析其穩(wěn)定性：工況1自重+裂隙水（天然狀態(tài)）和工況2自重+裂隙水（暴雨?duì)顟B(tài)）

（3）危巖體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)以上確定的物理力學(xué)參數(shù)按不同的工況組合，各危巖體的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表2、表3。

經(jīng)過(guò)對(duì)危巖體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明，該危巖體處于極限平衡狀態(tài)，裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展將發(fā)生崩塌而失穩(wěn)。危巖帶整體穩(wěn)定性較差，特別是降雨后，幾乎每年雨季都有崩塌及掉塊發(fā)生。危巖坡破碎帶主要分布于1#、2#危巖帶中，除危巖單體外，該地區(qū)基巖大部裸露，斜坡及邊坡表面松動(dòng)巖塊發(fā)育，地形坡度較陡，在外界自然因素如降雨、風(fēng)化等外力地質(zhì)作用的影響下松動(dòng)巖塊體易沿陡崖、斜坡、邊坡等位置剝落、墜落及掉塊等，該地段由于人類活動(dòng)頻繁，易形成災(zāi)害，危及學(xué)校師生的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此對(duì)其采用工程治理措施是非常必要的和緊迫的。

3 危巖體防治對(duì)策

根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，勘查區(qū)內(nèi)主要以小型危巖體居多。設(shè)計(jì)中分別按不同的類型和破壞模式加以考慮，并結(jié)合危巖帶區(qū)施工條件，在盡量保留原有的自然風(fēng)貌并使局部得到一定的改善，減少工程施工對(duì)環(huán)境造成的影響。由于地形坡度較陡，且陡崖下方建筑密集，人口集中，故危巖盡量不采用危巖清除的方案，如不得不采用清除方案，應(yīng)采取人工分解破碎，減小危巖塊體的規(guī)模，以盡量避免造成新的地質(zhì)災(zāi)害。結(jié)合目前比較成熟的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該類地區(qū)的危巖治理主要有采取措施：

(1）危巖單體清除：

危巖體所在區(qū)域人員較為集中，地形坡度較陡，施工條件較差，因此施工前應(yīng)作好學(xué)校周圍的防護(hù)工作，防止清除的危巖體進(jìn)入學(xué)生活動(dòng)區(qū)域，清除方式以人工方式為主，結(jié)合風(fēng)鎬等工具將巖體分解，以便人工搬運(yùn)出危害區(qū)域。

(2）危巖破碎帶防護(hù)

由于危巖破碎在該區(qū)域內(nèi)分布面積較廣，因此在實(shí)施防護(hù)前應(yīng)對(duì)整個(gè)坡體進(jìn)行全面排查，對(duì)在坡體上大于1m3以上的危巖塊體及孤石等進(jìn)行人員清理，施工工藝與危巖單體相同，清理完成后采用防護(hù)網(wǎng)對(duì)坡體進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)網(wǎng)布置高程主要布置在1885～1890m一帶，對(duì)第五中學(xué)1890m高程以下的危巖及松動(dòng)塊體主要以清除為主，清除后采用主動(dòng)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)面積13500m2。

表3 六盤(pán)水市第五中學(xué)、第十四中學(xué)危巖體墜落式穩(wěn)定性計(jì)算表

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）六盤(pán)水市第五中學(xué)－第十四中學(xué)危巖帶共分布10處危巖單體及陡崖破碎帶，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，危巖塊體失穩(wěn)方式主要是以剪斷-滑移式破壞模式[3]。

（2）第五中學(xué)－第十四中學(xué)危巖帶穩(wěn)定性分析結(jié)果表明，在外界自然因素如降雨、風(fēng)化等外力地質(zhì)作用的影響下松動(dòng)巖塊體易沿陡崖、斜坡、邊坡等位置剝落、墜落及掉塊等，該地段由于人類活動(dòng)頻繁，易形成災(zāi)害，威脅學(xué)校師生的生命財(cái)產(chǎn)安全。

4.2 建議[4]

（1）建議采取清除危巖體+被動(dòng)防護(hù)措施對(duì)第五中學(xué)－第十四中學(xué)部巖的巖體進(jìn)行處理。

（2）建議在工程實(shí)施工程治理前應(yīng)建立健全監(jiān)測(cè)機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)危巖帶的監(jiān)測(cè)，確保危巖帶下全體師生的生命財(cái)產(chǎn)安全。

（3）建議相關(guān)職能部門(mén)加強(qiáng)對(duì)危巖帶危及范圍及周邊地區(qū)人類活動(dòng)的監(jiān)管，在未進(jìn)行有效治理前，嚴(yán)禁在危害范圍內(nèi)從事放牧、耕種及其它類的工程活動(dòng)。

[1]楊勝元，張建江等.貴州環(huán)境地質(zhì)[M].貴陽(yáng)：貴州科技出版社，2008:159～215.

[2]地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范.[S].DB50/143-2003.

[3]陳學(xué)軍等.肖家灣危巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與防治對(duì)策[J].路基工程，2013（2）.

[4]陳洪凱，唐紅梅等.地質(zhì)災(zāi)害理論與控制[M].北京，科學(xué)出版社，2011,28～32.