云蒙山風(fēng)景區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害勘查及防治方法探討

劉 伍，鄭小體，田志君，徐林山，金珊珊，劉延鵬

（北京市地質(zhì)工程設(shè)計(jì)研究院，北京 100050）

云蒙山風(fēng)景區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害勘查及防治方法探討

劉 伍，鄭小體，田志君，徐林山，金珊珊，劉延鵬

（北京市地質(zhì)工程設(shè)計(jì)研究院，北京 100050）

山谷型風(fēng)景區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害治理難度較大，主要是為了最大程度地保護(hù)風(fēng)景區(qū)的自然景觀與自然資源，其次是由于景區(qū)內(nèi)往往沒有寬大的混凝土主路，僅有崎嶇小路，治理工作所需的材料及設(shè)備運(yùn)輸全靠人工完成，無(wú)法采用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，因此，最終的治理方法受到很大限制。根據(jù)2015年在云蒙山風(fēng)景區(qū)（南段）開展的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及治理設(shè)計(jì)工作成果，本文重點(diǎn)介紹危巖體（帶）的地質(zhì)災(zāi)害特征及治理措施，并對(duì)山谷型自然風(fēng)景區(qū)內(nèi)的危巖體（帶）地質(zhì)災(zāi)害治理措施的合理選擇進(jìn)行探討。

云蒙山風(fēng)景區(qū)；危巖體（帶）崩塌地質(zhì)災(zāi)害；勘查與治理設(shè)計(jì)；探討

0 引言

云蒙山自然風(fēng)景區(qū)位于北京市懷柔區(qū)與密云區(qū)交界處，總面積約300km2，景區(qū)（南段）崩塌地質(zhì)災(zāi)害勘查與治理設(shè)計(jì)工作涉及4個(gè)景區(qū)13個(gè)災(zāi)害點(diǎn)。

1 巖漿雜巖體基本特征

云蒙山巖漿雜巖體在成因上非常特殊，明顯不同于一般的侵入型花崗巖成因，它的最大特點(diǎn)是既具有強(qiáng)烈的構(gòu)造變形特征，又具有較深的變質(zhì)特征，由此造就了云蒙山巖漿雜巖體分布區(qū)的獨(dú)特地形地貌及奇特的自然景觀，同時(shí)，也埋下了不少地質(zhì)災(zāi)害隱患。根據(jù)姬廣義等（2004）研究成果，概要如下：①云蒙山巖漿雜巖體由十余個(gè)侵入體組成；②巖漿雜巖體中的各侵入體均具有變形變質(zhì)特征，具有輕微的片麻理構(gòu)造；③云蒙山雜巖體巖漿侵位發(fā)生在燕山中期，侵位后曾經(jīng)歷麻粒巖相區(qū)域變質(zhì)作用，在燕山晚期隨變質(zhì)核雜巖下盤的抬升又經(jīng)歷了角閃巖相退變質(zhì)作用；④云蒙山雜巖體主要巖石類型為片麻狀二長(zhǎng)花崗巖，個(gè)別侵入體為花崗閃長(zhǎng)巖。云蒙山風(fēng)景區(qū)完全處于云蒙山巖漿雜巖體內(nèi)。

2 崩塌地質(zhì)災(zāi)害特征

云蒙山雜巖體的巖石類型主要為花崗質(zhì)巖石，其抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，但云蒙山巖體因經(jīng)過(guò)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，普遍發(fā)育3組大型密集節(jié)理，在不同部位，其產(chǎn)狀、規(guī)模及組合型形式明顯不同，由于這3組節(jié)理的存在，使云蒙山巖體分布區(qū)廣泛發(fā)育崩塌地質(zhì)災(zāi)害（王亞軍等，2009），在本次地質(zhì)災(zāi)害勘查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)除危巖崩塌災(zāi)害外，多處存在由較厚松散坡積物碎石土構(gòu)成的不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害（汪明春，2010）。本次的崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要是危巖體（帶），崩塌類型主要有滑移式、墜落式及傾倒式，危巖體規(guī)模一般較小，多屬小型，僅有2處為中型，碎石土不穩(wěn)定斜坡規(guī)模較?。▓D1）。

圖1 地質(zhì)災(zāi)害勘查治理點(diǎn)分布簡(jiǎn)圖Fig. 1 Distribution diagram about geological disasters investigation and treatment point

3 地質(zhì)災(zāi)害治理方法

在山谷型風(fēng)景區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害治理方法明顯不同于非景區(qū)，主要是為了最大程度地保護(hù)風(fēng)景區(qū)的自然景觀與自然資源，其次是考慮到景區(qū)內(nèi)沒有寬大的混凝土主路，僅有崎嶇小路，治理工作所需的材料及設(shè)備運(yùn)輸全靠人工完成，無(wú)法采用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，并且13個(gè)災(zāi)害點(diǎn)分布位置距景區(qū)出口較遠(yuǎn)，達(dá)1～4km，因此，地質(zhì)災(zāi)害治理方法受到極大限制。經(jīng)過(guò)與景區(qū)經(jīng)營(yíng)單位及上級(jí)主管單位溝通，本次最終選擇的主要治理措施如下：①對(duì)危巖帶采用掛主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)（汪敏等，2011）；②在危巖帶下方適當(dāng)位置布設(shè)柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)（趙世春等，2013）；③在危巖帶下方適當(dāng)位置布設(shè)落石槽（或擋墻）；④對(duì)危巖體下部（下方）的巖腔采用嵌補(bǔ)及基座加固；⑤對(duì)危巖體的坡腳進(jìn)行擋墻防護(hù)；⑥對(duì)危巖體（帶）下方的景區(qū)小路進(jìn)行封閉、改道，并修筑新小路、穿越溝谷的簡(jiǎn)易橋涵；⑦對(duì)景區(qū)內(nèi)已有建筑附近下方的破碎巖質(zhì)陡壁采用鋼筋混凝土格構(gòu)加固（程江濤等，2007），以保護(hù)基礎(chǔ)邊坡的穩(wěn)定；⑧對(duì)景區(qū)小路相鄰的較厚松散坡積物碎石土不穩(wěn)定斜坡采用擋墻防護(hù)；⑨對(duì)景區(qū)小路相鄰的松散坡積物陡立不穩(wěn)定斜坡進(jìn)行消坡及在坡腳設(shè)置石籠網(wǎng)擋墻；⑩對(duì)個(gè)別危巖體進(jìn)行單獨(dú)錨固（表1）。

下面以工作區(qū)內(nèi)的危巖體（帶）地質(zhì)災(zāi)害的治理方法為例，并重點(diǎn)介紹墜落式、滑移式、傾倒式崩塌危巖體（危巖帶）的治理。

3.1 墜落式崩塌危巖體

（1）概況

飛云瀑景點(diǎn)西側(cè)巖壁存在一崩塌巖腔，巖腔長(zhǎng)約26m，最大凈空高度約5.5m，最大進(jìn)深約3m，巖腔體積約255m3；巖腔上方為直立陡壁巖體，陡壁巖體節(jié)理裂隙極為發(fā)育，將其確定為危巖體（WY-1），此危巖體長(zhǎng)約26m，高約10m，危巖體體積約690m3；在此危巖體陡壁坡腳下已存在大量崩塌堆積巖塊，體積約550m3；本災(zāi)害點(diǎn)附近巖質(zhì)山坡巖石為微風(fēng)化片麻狀二長(zhǎng)花崗巖（圖2）。

表1 災(zāi)害點(diǎn)勘查評(píng)價(jià)及治理方法匯總表Tab. 1 The summary formation about geological disast -ers investigation and evaluation and treatment method

圖2 飛云瀑災(zāi)害點(diǎn)：墜落式崩塌危巖體a.全貌圖；b.近觀圖Fig. 2 Geological hazard point of the Fei Yun waterfall: falling type collapse dangerous rockmass a.overall view; b.a closer look at a fgure

（2）穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果

本危巖體的滑動(dòng)破壞形式為墜落式崩塌，采用墜落式危巖穩(wěn)定性計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，判定結(jié)果如下：危巖體在自然狀態(tài)下，欠穩(wěn)定；在暴雨?duì)顟B(tài)下，欠穩(wěn)定；在地震狀態(tài)下，不穩(wěn)定（表2）。

表2 危巖體穩(wěn)定系數(shù)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果Tab. 2 Results about dangerous rockmass stability coeffcient and stability evaluation

（3）危巖體崩落運(yùn)動(dòng)計(jì)算結(jié)果

將危巖落石理想化為直徑2m的球體，采用Rockfall軟件對(duì)崩塌落石運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示，危巖崩落水平距離達(dá)15m，已覆蓋附近景區(qū)小路。

（4）治理方法

案例1中教師的操作有兩個(gè)問題：第一，實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證水的熱脹冷縮。試管里應(yīng)該裝滿水，但教師用于實(shí)驗(yàn)的試管卻有約20%空氣，而空氣的熱脹冷縮現(xiàn)象比水更加明顯。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的結(jié)果究竟是“水的熱脹冷縮”，還是“空氣的熱脹冷縮”導(dǎo)致的呢？這影響了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。第二，違反操作規(guī)程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師擅自取開氣球皮，人為改變實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。這不利于培養(yǎng)學(xué)生正確的實(shí)驗(yàn)觀和實(shí)驗(yàn)操作方法。

本災(zāi)害點(diǎn)與飛云瀑景觀直接相鄰，為了不破壞景觀，治理措施以避讓為主。即，清除崩塌堆積區(qū)巖塊；在飛云瀑景點(diǎn)附近設(shè)置防護(hù)欄，禁止游人靠近危巖體巖壁；在危巖體陡壁影響區(qū)范圍內(nèi)的景區(qū)小路內(nèi)側(cè)附近設(shè)置落石槽及擋墻，防止危巖體崩塌巖塊滾落沖擊至附近景區(qū)小路、碰傷游人（圖3、圖4）。

圖3 墜落式崩塌危巖體治理工程剖面圖Fig. 3 Section of treatment engineering for falling type collapse dangerous rockmass

圖4 墜落式崩塌危巖體治理：落石槽及攔石墻大樣圖Fig. 4 Treatment engineering for falling type collapse dangerous rockmass: detail drawing of stone-falling groove and retaining wall of rockfall

3.2 滑移式崩塌危巖體

（1）概況

本災(zāi)害點(diǎn)為一巖質(zhì)坡體，近于直立，中段坡面上部反傾，坡面高度22～33m，坡面巖體節(jié)理裂隙極為發(fā)育，坡面巖體破碎，局部有松動(dòng)巖塊及凌空巖塊，形成危巖帶，危巖帶分布長(zhǎng)度約60m，危巖帶高度13～28m，沿坡面面積約1500m2，危巖帶內(nèi)存在3個(gè)危巖體（WY-1、WY-2、WY-3），危巖體（WY-1）位于反傾區(qū)南段，屬滑移式崩塌，體積約350m3；危巖體（WY-2）位于WY-1下方，屬墜落式崩塌，體積約23.4m3；危巖體（WY-3）位于反傾區(qū)北段，屬滑移式崩塌，體積約214m3；3個(gè)危巖體總體積為587.4m3；本災(zāi)害點(diǎn)附近巖質(zhì)山坡的巖石為微風(fēng)化片麻狀二長(zhǎng)花崗巖。

本災(zāi)害點(diǎn)巖質(zhì)陡壁坡腳處為景區(qū)小路（無(wú)其它主路），小路距坡腳0～5m，小路外側(cè)附近為景區(qū)主溝谷河道，附近谷底寬度15～20m，谷底常年流水，平常水量不大，但在特大暴雨時(shí)，洪水水位會(huì)淹沒現(xiàn)有小路（圖5）。

圖5 不倒翁災(zāi)害點(diǎn)：滑移式崩塌危巖體c.全貌圖；d.危巖體近觀圖Fig. 5 Geological hazard point for the Bu Dao Wong: slip type collapse dangerous rockmass c. overall view, d. closer view of the dangerous rockmass

（2）穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)危巖體（WY-1）、（WY-3）采用滑移式崩塌危巖穩(wěn)定性計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，對(duì)危巖體（WY-2）采用墜落式崩塌危巖穩(wěn)定性計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，判定結(jié)果見表3。

表3 危巖體穩(wěn)定系數(shù)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果Tab. 3 Results for dangerous rockmass stability coeffcient and stability evaluation

（3）治理方法

先對(duì)巖質(zhì)陡壁坡面反傾部位進(jìn)行消坡、清除危巖體（WY-1、WY-2、WY-3），并清除坡面松動(dòng)巖塊，然后采用主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行坡面加固（圖6）。

圖6 滑移式崩塌危巖體治理工程剖面圖Fig. 6 Section of treatment engineering for sliding type collapse dangerous rockmass

3.3 傾倒式崩塌危巖體

（1）概況

本災(zāi)害點(diǎn)位于獨(dú)秀峰景點(diǎn)處，該景點(diǎn)核心體為為一松散巖柱。此巖柱北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)坡面陡立，巖柱（危巖體WY-1）沿坡面水平寬度約6m，向山體內(nèi)進(jìn)深厚度約5m，體積約336m3，外傾節(jié)理極為發(fā)育，與側(cè)向陡立節(jié)理組合后，將巖體切割成多個(gè)柱體，各柱體之間形成上寬下窄的"V形縫"，縫寬一般為10～50mm，其中最大縫寬達(dá)1.2m，在垂向上多數(shù)縫隙已由巖柱頂向下貫穿至巖柱底部。在危巖體根部附近的巨大縫隙已發(fā)展成2個(gè)巖腔洞穴，洞穴最高約1.5m，最寬約1m，進(jìn)深約2m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)計(jì)算，裂縫及洞穴總體積約占整個(gè)巖柱體的10%～15%，在危巖體的中下部，裂縫及洞穴的總體積約占中下部巖柱體的20%～30%。本災(zāi)害點(diǎn)及附近巖石均為微風(fēng)化片麻狀二長(zhǎng)花崗巖。

景區(qū)小路從危巖體（WY-1）腳下經(jīng)過(guò)，危巖體對(duì)過(guò)往游人構(gòu)成極大威脅（圖7）。

圖7 獨(dú)秀峰災(zāi)害點(diǎn)：傾倒式崩塌危巖體Fig. 7 Geological hazard point for the Du Xiu Feng: toppling type collapse dangerous rockmass

（2）穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果

本危巖體的滑動(dòng)破壞形式為傾倒式崩塌，采用傾倒式崩塌危巖穩(wěn)定性計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，判定結(jié)果見表4。

表4 危巖體穩(wěn)定系數(shù)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果Tab. 4 Results table for dangerous rockmass stabilitycoeffcient and stability evaluation

（3）治理方法

該松散巖柱既是危巖體，同時(shí)也是本景區(qū)景點(diǎn)，稱為“獨(dú)秀峰”，為了不破壞該景觀，采取以避讓為主的治理措施。具體措施為：①對(duì)危巖體巖壁下方的景區(qū)小路進(jìn)行封閉，將原小路從危巖體西側(cè)附近改移向北，與景區(qū)現(xiàn)有混凝土主路相接；②在危巖體北側(cè)附近設(shè)置坡腳防護(hù)擋墻，防止本景區(qū)主溝內(nèi)的暴雨洪流沖刷侵蝕本危巖體根部（圖8、圖9）。

圖8 傾倒式崩塌危巖體治理：改建道路平面圖Fig. 8 Treatment engineering for toppling type collapse dangerous rockmass: plan of the path rebuilt

4 治理措施探討

（1）處于山谷型自然風(fēng)景區(qū)的危巖體（帶），其治理方法受到極大限制，其一是為了最大程度的保護(hù)景觀及景區(qū)的自然環(huán)境，其次是因?yàn)榫皡^(qū)內(nèi)往往無(wú)寬大混凝土主路，基本是窄小自然小路，無(wú)法采用車輛運(yùn)輸材料及大型設(shè)備，僅靠人工運(yùn)輸，成本將數(shù)倍增加。因此，治理方法應(yīng)以避讓為主、防治結(jié)合的方法，工程選擇應(yīng)以輕型為主，加大景區(qū)的災(zāi)害管理意識(shí)、宣傳力度，加大景區(qū)內(nèi)的日常安全巡視工作，采取綜合治理措施。

圖9 傾倒式崩塌危巖體治理：坡腳防護(hù)擋墻剖面圖Fig. 9 Treatment engineering for toppling type collapse dangerous rockmass: section of retaining wall for slope toe

（2）個(gè)別災(zāi)害點(diǎn)的治理難度很大，不僅場(chǎng)地條件很差，而且僅從點(diǎn)上治理并不能解決根本問題，因此，需要系統(tǒng)治理（但成本會(huì)很高），甚至需要景區(qū)對(duì)局部地段進(jìn)行重新規(guī)劃。

[1]姬廣義，汪洋，孫永華.北京云蒙山巖漿雜巖體的巖石學(xué)和構(gòu)造變形特征[J].北京地質(zhì)，2004，16(3)：1～11.

[2]王亞軍，王亞民，朱宏斌.河北省平山縣大柳樹村崩塌地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計(jì)[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2009，20(4)：7～12.

[3]汪明春.四川汶川縣政府后山不穩(wěn)定斜坡整治方案[J].公路交通技術(shù)，2010，27(4)：28～32.

[4]程江濤，晏鄂川，劉莉.格構(gòu)錨桿組合加固技術(shù)在高邊坡治理中的應(yīng)用[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，29(3)：230～233.

[5]汪敏，石少卿，陽(yáng)友奎.邊坡主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)加固力簡(jiǎn)化計(jì)算方法研究[J].公路交通科技，2011，28(5)：12～17.

[6]趙世春，余志祥，韋韜，等.被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)受力機(jī)理試驗(yàn)研究與數(shù)值計(jì)算[J].土木工程學(xué)報(bào)，2013，46(5)：122～128.

Discussion about Investigation and Treatment Method of Rockfall Geological Disaster in the Yunmeng Mountain Scenic Spot

LIU Wu, ZHENG Xiaoti, TIAN Zhijun, XU Linshan, JIN Shanshan, LIU Yanpeng
(Beijing Geological Engineering Design Institute, Beijing 100050)

The geological disaster treatment is so diffcult in natural valley type scenic spot: The frst reason is to protect the natural landscape and natural resources of the scenic spot as possible; The second reason is few wide concrete road (only a rugged path)to the scenic spot. As a result, the materials and equipments are transported into de scenic spot only by artifcial overall. Therefore, the ultimate treatment approach is limited by lots of factors. According to the working achievement about rockfall geological disaster investigation and treatment design in the Yunmeng Mountain Scenic Spot（southern section）in 2015, this paper mainly introduces the characteristics of geological disaster and treatment measures for the dangerous rockmass (belt), and discusses the appropriate selection of treatment measures for dangerous rockmass (belt) about natural valley type scenic spot.

Underground space exploitation and utilization; Geological environment; Constraints; Ningbo

P642.23

A

1007-1903（2016）04-0044-06

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.04.008

基金課題：旅游景區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理工程勘查設(shè)計(jì)項(xiàng)目（懷柔區(qū)）

劉伍（1965- ），男，高工，主要從事巖土工程勘察、設(shè)計(jì)及地災(zāi)治理工作。E-mail：liuwu1832＠163.com