娃娃崖崩塌災(zāi)害特征及防治

汝 佧 汪 惠 邱洪亮

(1.西南科技大學(xué)，四川 綿陽 621010；2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九0九水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽 621050； 3.四川省川建勘察設(shè)計(jì)院，四川 成都 610017)

娃娃崖崩塌災(zāi)害特征及防治

汝 佧1汪 惠2邱洪亮3

(1.西南科技大學(xué)，四川 綿陽 621010；
2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九0九水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽 621050； 3.四川省川建勘察設(shè)計(jì)院，四川 成都 610017)

通過野外調(diào)查和獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，評估了娃娃崖崩塌災(zāi)害的特征,分析了崩塌災(zāi)害的成因，揭示了娃娃崖崩塌地質(zhì)災(zāi)害形成的內(nèi)部條件和外部條件，并對娃娃崖穩(wěn)定性及運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行了研究，提出了合理性的治理建議。

娃娃崖崩塌，特征，成因，防治

崩塌是指巖土體在自身重力的作用下突然脫離母體崩落、滾動(dòng)、堆積在坡腳的一種地質(zhì)現(xiàn)象，具有明顯的傾覆和拉裂的現(xiàn)象，是斜坡破壞的一種形式[1]。

1 娃娃崖區(qū)域基本地質(zhì)條件

2 娃娃崖崩塌的特征及變形機(jī)制分析

1)娃娃崖崩塌的特征。a.崩塌的地質(zhì)特征。崩塌巖體出露地層分布于表層土體以下，基巖裸露，巖層為厚層狀灰褐色灰?guī)r，產(chǎn)狀112°∠20°，巖層塊體大，裂隙面發(fā)育，由于灰?guī)r的溶蝕現(xiàn)象，易形成凹腔?；?guī)r中結(jié)構(gòu)面開裂2 cm～8 cm，具少量泥質(zhì)充填。通過對該區(qū)裂隙調(diào)查及統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)構(gòu)面形態(tài)主要為上下盤吻合接觸，裂面多較平直，結(jié)構(gòu)面在塊體沿著它滑動(dòng)時(shí)，塊體運(yùn)動(dòng)方向與塊體沿結(jié)構(gòu)面移動(dòng)方向是一致的，結(jié)構(gòu)面形態(tài)對其運(yùn)動(dòng)無阻抗作用。b.崩塌的分布發(fā)育特征。危巖分布區(qū)位于場區(qū)斜坡頂部。整個(gè)危巖分布區(qū)內(nèi)共發(fā)育分布1處危巖體、1處危巖帶。危巖體(Wy1)發(fā)育于工作區(qū)東南部陡崖，危巖長8 m，寬15 m，高6 m，危巖總體積約為720 m3，巖性為灰?guī)r，危巖體下部形成了臨空面，表面強(qiáng)風(fēng)化，危巖體發(fā)育兩組裂隙，屬于危巖發(fā)育的主控裂隙。該點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生過崩塌現(xiàn)象，其破壞模式為傾倒式；危巖帶(Wyd1)發(fā)育于工作區(qū)東南部陡崖，危巖長65 m，寬2 m，高15 m，危巖總體積約為1 950 m3，巖性為灰?guī)r，危巖體下部形成了臨空面，表面強(qiáng)風(fēng)化，危巖體發(fā)育兩組裂隙，屬于危巖發(fā)育的主控裂隙。目前該點(diǎn)發(fā)生過較小的崩塌掉塊現(xiàn)象。根據(jù)赤平投影分析，危巖體(Wy1)和危巖帶(Wyd1)中發(fā)育的兩條裂隙與坡面傾向基本一致，裂隙1和裂隙2的傾向與坡面傾向之間夾角小于45°，傾角小于坡角，危巖處于不穩(wěn)定狀態(tài)(見圖1，圖2)。

2)娃娃崖崩塌變形破壞機(jī)制分析。a.成因分析。危巖的形成包括內(nèi)部條件和外部條件兩類[2]，具體如表1所示。b.娃娃崖崩塌變形破壞機(jī)制。危巖體主要發(fā)育分布在陡崖和陡坡上，為危巖體的變形破壞提供了高陡的臨空面，加之巖性較脆，砂泥巖差異風(fēng)化，在巖塊根部發(fā)育凹巖腔，不利于巖體保持自身穩(wěn)定性，形成危巖。按危巖形成的力學(xué)機(jī)制可分為滑移式、墜落式和傾倒式[3，4](見表2)。

表1 崩塌影響因素及其表現(xiàn)形式

表2 娃娃崖崩塌的破壞機(jī)制及特征

3 崩塌的穩(wěn)定性分析

崩塌(危巖)體的穩(wěn)定性分析評價(jià)是地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)可能性判斷及決策的基礎(chǔ)，崩塌(危巖)體穩(wěn)定性評價(jià)的目的是為崩塌成災(zāi)的可能性和危害性評價(jià)提供依據(jù)。危巖塊體主要分布于場區(qū)山脊頂部陡崖地段，工作區(qū)基巖被裂隙切割后處于不穩(wěn)定狀態(tài)，威脅坡下道路及行人，危巖主要以小型滾石、塊石崩落為主，崩落方向48°～56°。勘查區(qū)內(nèi)的危巖體的變形破壞模式主要有傾倒式、滑移式和墜落式，對于不同變形破壞模式的安全系數(shù)的計(jì)算各不相同。傾倒式變形破壞安全系數(shù)計(jì)算公式如下：

傾覆力矩：

(1)

抗傾覆力矩：

(2)

穩(wěn)定性系數(shù)：

(3)

滑移式變形破壞穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算公式：

(4)

墜落式變形破壞穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算公式：

(5)

其中，W為危巖體重力，kN；P為危巖塊體承受的水平地震力，kN。由P=ξW計(jì)算，ξ為水平地震系數(shù)，取值ξ=0.1；β為破裂面傾角，(°);H為危巖體高度，m；C為裂隙面的等效內(nèi)聚力，kPa；φ為裂隙面的內(nèi)摩擦角，(°)；e為裂隙深度，m；e1為裂隙充水深度，m；Q為裂隙中靜水壓力，kN；H為危巖體高度，m；a為重力作用點(diǎn)距傾覆點(diǎn)的水平距離，m；C0為危巖體的內(nèi)聚力，kPa；φ0為危巖體的內(nèi)摩擦角，(°)；C1為結(jié)構(gòu)面的內(nèi)聚力，kPa；φ1為結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角，(°)；h0為地震力距傾覆點(diǎn)的垂直距離，m；[σt]為危巖體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,kPa。根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，按照DZ/T 0218—2006滑坡防治工程勘查規(guī)范中危巖體穩(wěn)定程度等級劃分表將危巖體進(jìn)行穩(wěn)定程度劃分(見表3)。

表3 危巖穩(wěn)定性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

通過工作區(qū)危巖體穩(wěn)定性計(jì)算，按評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分其穩(wěn)定性結(jié)果為在自重和暴雨的條件下，危巖體的穩(wěn)定性系數(shù)F=1.278，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在天然條件下受自重和地震力的影響，危巖體的穩(wěn)定性系數(shù)F=1.006，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

4 娃娃崖崩塌的運(yùn)動(dòng)形式分析

危巖體發(fā)生破壞，其運(yùn)動(dòng)方式受下部斜坡的物質(zhì)組成、邊坡坡度角等的影響，運(yùn)動(dòng)距離各不相同。崩落體隨坡度角增大，可分別表現(xiàn)為滑動(dòng)、滾動(dòng)、跳躍和自由崩落等方式[5,6](見圖3)。區(qū)內(nèi)受巖體破壞影響的主要為地震和暴雨，區(qū)內(nèi)危巖出露地段的坡度角均大于30°,大部分危巖以滾動(dòng)、跳躍或自由崩落的方式向坡腳運(yùn)動(dòng)，最后堆積于坡腳緩坡地帶或滾入坡下公路上，直接影響坡下公路及行人的安全。

根據(jù)調(diào)查情況和前述的定性、定量綜合分析，危巖體Wy1在暴雨、地震狀態(tài)下均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。在自身重力和暴雨的作用下，娃娃崖產(chǎn)生崩塌變形的可能性較大，其次危巖帶在溶蝕及風(fēng)化作用下產(chǎn)生局部掉塊的可能性較大，嚴(yán)重威脅坡腳公路及行人的安全。

5 娃娃崖崩塌的防治建議

根據(jù)區(qū)內(nèi)的工程地質(zhì)條件和規(guī)模，建議在確保將來工程建設(shè)區(qū)安全的情況下，選擇治理方案時(shí)主要考慮“經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可靠，施工方便”的原則[7]，為此根據(jù)災(zāi)害體的具體情況，對其治理可采用兩種治理方案：方案一：由于危巖體體積較大，其整體產(chǎn)生傾倒變形的可能性較大，且?guī)r體為灰?guī)r，在崩落滾動(dòng)過程中不易產(chǎn)生解體，故考慮采用爆破清除；危巖帶(Wyd1)變形破壞主要變形為溶蝕風(fēng)化掉塊，可考慮在坡腳設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。方案二的區(qū)別在于對危巖帶的處理可考慮采用錨桿+主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。

綜合上述治理方案，可以達(dá)到治理和防止災(zāi)害發(fā)生的目的。

[1] 胡厚田.崩塌與落石[M].北京:中國鐵道出版杜，1998.

[2] 曠鎮(zhèn)國.重慶市中區(qū)危巖崩塌特征、形成機(jī)制及防治研究[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1995,6(3):51-56.

[3] 許 強(qiáng),黃潤秋,殷躍平，等.2009年6·5重慶武隆雞尾山崩滑災(zāi)害基本特征與成因機(jī)理初步研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009，17(4):433-444.

[4] 蘇勝忠.邊坡工程勘察中崩塌落石運(yùn)動(dòng)模式及軌跡分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,19(4):577-581.

[5] 唐紅梅，易朋瑩.危巖落石運(yùn)動(dòng)路徑研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2003,25(1):17-23.

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[7] 胡 斌，黃潤秋.軟硬互層邊坡崩塌機(jī)理及治理對策研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009，17(2):200-205.

Characteristics and prevention of doll cliff collapse disaster

Ru Ka1Wang Hui2Qiu Hongliang3

(1.SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China;2.SichuanGeologyandMineralExplorationDevelopmentBureau909HydrogeologyandEngineeringGeologyTeam,Mianyang621050,China;3.SichuanChuanjianGeotechnicalSurveyandDesignInstitute,Chengdu610017,China)

Through the filed investigation and experiment, the characteristics of dolls cliff collapse disaster had been analyzed and assessed. By analyzed the causes of collapse disaster, internal and external conditions of the collapse disaster had been revealed. Analysis the stability and movement form of the dolls cliff collapse, rationality proposal had been given.

dolls cliff collapse, characteristics, causes, prevention

2015-06-06

汝 佧(1987- )，男，助教； 汪 惠(1989- )，女，助理工程師； 邱洪亮(1986- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)23-0066-02

P694

A