石桌子崩塌特征分析、形成機(jī)制及防治研究

王思鐸（核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 成都 610001）

石桌子崩塌特征分析、形成機(jī)制及防治研究

王思鐸
（核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 成都 610001）

石桌子崩塌位于宜賓市長(zhǎng)寧縣雙河鎮(zhèn)，2013年4月25日，興文、長(zhǎng)寧交界處發(fā)生5.1級(jí)地震，石桌子崩塌發(fā)生大規(guī)模塊石崩落，嚴(yán)重威脅坡下居民房屋及公路安全。本文從石桌子崩塌的基本特征出發(fā)分析了崩塌的形成機(jī)制，并提出對(duì)應(yīng)的治理措施。

崩塌；特征分析；形成機(jī)制

1 崩塌發(fā)生過(guò)程

石桌子崩塌位于宜賓市長(zhǎng)寧縣雙河鎮(zhèn)朝陽(yáng)村1社。巖體受結(jié)構(gòu)面切割的影響，裸露的淺表層巖體風(fēng)化嚴(yán)重。自2008年5.12汶川地震之后，石桌子崩塌每年都有不同程度的崩落，近兩年進(jìn)一步加劇。2011年8月，一次暴雨后多處崩落塊石滾落至坡腳砸毀大片莊稼；2012年6月，連續(xù)幾天暴雨后，危巖體開始崩落，滾石砸毀坡腳莊稼及竹林；2013年4月25日，興文、長(zhǎng)寧交界處發(fā)生5.1級(jí)地震，石桌子崩塌發(fā)生塊石大方量崩落，嚴(yán)重威脅坡腳朝陽(yáng)村56間居民房屋安全及坡下公路行車安全。崩塌體發(fā)育斜坡高程為340m～620m，崩塌落差約280m。

2 危巖體基本特征

表1 各危巖帶特征統(tǒng)計(jì)表

石桌子崩塌危巖體發(fā)育于低山區(qū)，其前沿為平壩區(qū)，崩塌發(fā)育斜坡高程為340m～620m，最大相對(duì)高差280m，坡體后陡前緩，邊坡中后部坡度60°～85°，坡體中部為土坎，坡度為20°～35°，崩塌范圍后緣至坡頂分水嶺，西側(cè)為沖溝，東側(cè)為山脊，前緣至平壩，長(zhǎng)460m，橫寬480m～530m，區(qū)內(nèi)地層巖性為寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)組、高臺(tái)組（∈2-3ls+g）白云質(zhì)灰?guī)r，薄-中厚層狀，層面產(chǎn)狀為165°∠9°，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，崩塌區(qū)內(nèi)共發(fā)育6處危巖帶，其中4#危巖帶為采石修路形成，其余均為自然形成。

3 危巖的形成因素及破壞機(jī)制

3.1 危巖形成的因素分析

1、主導(dǎo)因素

影響區(qū)內(nèi)危巖體形成的因素主要是自然因素，人類工程活動(dòng)（如修路采石）等人為因素對(duì)危巖帶的形成有一定影響。自然因素主要包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、降雨及地震等。其中地形地貌、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造是內(nèi)因，對(duì)危巖的形成和發(fā)展起控制性作用。

（1）地形地貌

巖體形成危巖體的必要條件是具有陡峭的地形。危巖區(qū)自然坡度在50～84°，局部近直立，巖體外側(cè)臨空卸荷，產(chǎn)生應(yīng)力釋放，后部斜坡體內(nèi)巖層應(yīng)力重新調(diào)整，產(chǎn)生向臨空方向的傾倒拉裂和變形，隨著變形時(shí)間增長(zhǎng)，張裂隙逐漸向深部擴(kuò)展，以致巖體從上至下形成破碎（破裂巖體）—較破碎（塊裂巖體）—較完整（基巖）的分布規(guī)律。隨著風(fēng)化、侵蝕等地質(zhì)作用的進(jìn)一步加劇，應(yīng)力加劇調(diào)整積累，拉張裂隙進(jìn)一步擴(kuò)張，并逐步向深部發(fā)展，從而完成整個(gè)裂隙面的貫通。

（2）地層巖性

區(qū)內(nèi)出露基巖主要為寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)組、高臺(tái)組白云質(zhì)灰?guī)r。由于風(fēng)化卸荷作用，白云質(zhì)灰?guī)r中節(jié)理裂隙發(fā)育，下部巖體風(fēng)化后崩落，于底部形成風(fēng)化凹腔，將進(jìn)一步加劇上部巖體的卸荷作用。最終誘發(fā)白云質(zhì)灰?guī)r在節(jié)理裂隙、風(fēng)化凹腔的控制以及卸荷作用下產(chǎn)生失穩(wěn)變形破壞。

（3）地質(zhì)構(gòu)造

崩塌區(qū)內(nèi)無(wú)大型構(gòu)造，巖體中發(fā)育兩組明顯節(jié)理，節(jié)理裂隙的發(fā)育，破壞了巖體的完整性，降低了巖體力學(xué)強(qiáng)度。當(dāng)斜坡上巖體重力卸荷作用大于巖體強(qiáng)度抗力作用時(shí)，由于巖體內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整，節(jié)理、裂隙等軟弱結(jié)構(gòu)面部位將發(fā)生位移變形，使危巖體脫離母體，沿著傾向臨空面的陡裂隙面產(chǎn)生變形破壞，形成危巖。

2、危巖失穩(wěn)誘發(fā)因素

誘發(fā)區(qū)內(nèi)危巖體形成災(zāi)害的主要因素是降雨和地震。

降雨是促使危巖形成崩塌災(zāi)害的重要激發(fā)因素之一。暴雨條件下地表水體下滲危巖體，將降低危巖塊體物理力學(xué)性質(zhì)并增加危巖裂隙水壓力，降低危巖穩(wěn)定性直至誘發(fā)危巖崩塌變形。

地震時(shí)將產(chǎn)生強(qiáng)大的水平推力，致使松動(dòng)巖體向臨空面變形破壞，形成新的崩落。因此，地震也是形成崩塌的重要激發(fā)因素。

由于本區(qū)斜坡地形高陡，巖體風(fēng)化卸荷作用強(qiáng)烈。風(fēng)化卸荷作用破壞了坡體結(jié)構(gòu)，加劇了斜坡的變形破壞。從以上影響因素分析可知，降雨、地震是影響危巖體穩(wěn)定性的誘發(fā)因素，風(fēng)化作用是影響危巖體穩(wěn)定性的主要因素。

3.2 形成機(jī)制

該崩塌發(fā)育于寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)組、高臺(tái)組白云質(zhì)灰?guī)r中，邊坡坡向 315°～335°，坡體后陡前緩，邊坡中后部坡度60°～85°，巖層層面產(chǎn)狀為165° ∠9°，緩傾坡內(nèi)，為逆向坡，巖體內(nèi)發(fā)育兩組明顯節(jié)理，分別為：①314°～342°∠75°～87°，節(jié)理面較平直，延伸長(zhǎng)度為1～7m，張開度為0.1～4.5cm，局部充填有巖屑，控制后緣邊界；②50°～80°∠78°～85°，節(jié)理面較平直，延伸長(zhǎng)度為0.5～4.8m，張開度為0.2～3.0cm，局部充填有巖屑，控制兩側(cè)邊界。在層面及兩組節(jié)理組合下，巖體局部較破碎，并在底部形成凹巖腔，最終在暴雨或地震作用下失穩(wěn)破壞。危巖體有可能產(chǎn)生整體破壞失穩(wěn)，除危巖體外的其余崩塌區(qū)域內(nèi)也有可能產(chǎn)生零星的崩落。

圖1 危巖體坡面方向與巖層產(chǎn)狀、裂隙產(chǎn)狀赤平投影圖

該崩塌破壞類型主要包括墜落式和傾倒式兩類：

1、外凸巖體受結(jié)構(gòu)面切割形成危巖帶、危巖體堆積于坡面，底部小方量塊石沿層面崩落后上部危巖體隨之發(fā)生累進(jìn)式墜落破壞。

危巖帶為外凸白云質(zhì)灰?guī)r，物理力學(xué)性質(zhì)較差，受風(fēng)化剝蝕及結(jié)構(gòu)面切割作用，完整巖體被分解為塊狀結(jié)構(gòu)的危巖體，與母巖聯(lián)結(jié)強(qiáng)度低。多數(shù)危巖體底部塊石已崩落，上部危巖體處于臨空狀態(tài)，在雨水侵蝕下發(fā)生累進(jìn)式墜落(圖2)。

2、外凸巖體后緣卸荷裂隙發(fā)育，危巖體發(fā)生傾倒式破壞；

該類變形主要受卸荷裂隙控制，后緣卸荷裂隙及平緩層面均為傾坡外巖層，雨水滲入結(jié)構(gòu)面后軟化充填物，降低抗剪強(qiáng)度，并形成水頭壓力推擠危巖體發(fā)生傾倒破壞(圖3)。

圖2 墜落式崩塌立面圖

圖3 傾倒式崩塌立面圖

4 防治措施

根據(jù)石桌子崩塌特點(diǎn)，結(jié)合坡下房屋公路分布位置，提出下列治理措施：

(1)在崩塌威脅居民區(qū)屋后設(shè)置攔石墻，防治崩落石塊砸毀房屋。

(2)清除邊坡松動(dòng)的危巖山體及零星的孤石，采用人工清除，施工時(shí)應(yīng)采取必要安全措施，保證施工及下面房屋安全。

(3)對(duì)于面積較大又無(wú)法完全清除的危巖帶采用主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)。

(4)不排除雨季崩塌范圍的繼續(xù)擴(kuò)大，應(yīng)建立群防群測(cè)體系，在雨季安排專人監(jiān)測(cè)，了解崩塌活動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)并及時(shí)作出預(yù)報(bào)，指導(dǎo)村民繼續(xù)疏散撤離及采取應(yīng)急處理措施。

[1]張倬元，王士天，王蘭生等.工程地質(zhì)分析原理(第二版)[M]. 北京：地質(zhì)出版社, 1994.

[2]王成,黃勇,劉濤. 天山公路 K701+850路段危巖體防治對(duì)策研究[J]. 公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版), 2011, 06: 98-100.

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G322

B

1007-6344（2016）06-0337-02

孫云（1992-），男，河南南陽(yáng)，河南大學(xué)2015級(jí)在讀研究生，研究方向：大跨空間結(jié)構(gòu)。