易縣高莊村危巖穩(wěn)定性評價及防治建議

封 靜

（華北地質勘查局五一九大隊，河北 保定 071051）

易縣高莊村危巖穩(wěn)定性評價及防治建議

封 靜

（華北地質勘查局五一九大隊，河北 保定 071051）

危巖體是潛在的崩塌體，雖然還沒有發(fā)生崩塌，但具備發(fā)生崩塌的主要條件，不久可能發(fā)生崩塌。2012年7月21日暴雨期間，易縣高莊村發(fā)生崩塌地質災害，導致危巖體問題突出，嚴重影響當?shù)卮迕竦纳踩?。本文從危巖區(qū)地質環(huán)境條件入手，綜合分析危巖的基本特征及形成機理，進行定性分析和定量計算，對危巖體進行穩(wěn)定性評價和危害評價，并針對危巖的穩(wěn)定性評價提出防治措施。

地質環(huán)境條件；危巖基本特征；危巖穩(wěn)定性；評價；防治

2012年7月21日暴雨期間，易縣高莊村發(fā)生了崩塌地質災害，嚴重影響交通，威脅居民的生命安全。為了防治崩塌地質災害，筆者對該災害點危巖進行了地質災害勘查工作，查明了危巖區(qū)的地質環(huán)境條件、危巖的基本特征及形成機理。本文通過資料綜合分析，做出了危巖穩(wěn)定性評價，并針對其危害性提出了防治措施。

1 危巖區(qū)地質環(huán)境條件

1.1 自然地理位置

高莊村危巖體位于易縣紫荊關鎮(zhèn)高莊村鄉(xiāng)村公路北側。中心地理坐標為東經115°12′36″，北緯39°26′ 31″。

1.2 地形地貌

勘查區(qū)為侵蝕構造中山區(qū)，高程為483.71～585.45 m，相對高程為101.74 m。溝谷不發(fā)育，坡度較陡，坡度為75～85°。第四系殘坡積層厚度為0～0.5 m，主要成分為殘坡積土。山坡植被覆蓋率約為20%，以雜草、荊條為主。

勘查區(qū)山體陡立的地形特征，對治理工程的施工條件起到很大限制，給危巖體治理帶來較大的難度。

1.3 地層巖性

勘查區(qū)內出露的地層主要為薊縣系霧迷山組及第四系。

薊縣系霧迷山組（Jxw）：巖性為巨厚層白云巖，含角礫表層，裂隙較發(fā)育，風化強烈，巖層產狀284°∠17°。

第四系：主要為殘坡積土，覆蓋基巖之上，厚度為0～0.5 m。

1.4 地質構造

勘查區(qū)所處的地質構造單元為中朝準地臺（Ⅰ級）燕山臺褶帶（Ⅱ級）軍都山巖漿巖帶（Ⅲ級）大河南臺斜斷塊（Ⅳ級）,區(qū)內斷裂構造不發(fā)育。

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010），本區(qū)設計基本地震加速度值為0.10 g，抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第二組，區(qū)域地殼基本穩(wěn)定。

2 危巖基本特征及形成機制

2.1 危巖分布、類型及形態(tài)特征

2.1.1 危巖體分布及形態(tài)特征

易縣紫荊關鎮(zhèn)高莊村崩塌由1個危巖帶（WYD1）組成，巖性為薊縣系霧迷山組白云巖，產狀：284°∠17°，坡度75°～85°，風化強烈，裂隙較發(fā)育，坡頂有0～0.4 m厚的第四系殘坡積土。該危巖帶主要有兩組裂隙發(fā)育明顯，第一組75°∠85°，裂隙間距為0.4～0.8 m，無填充；第二組105°∠87°，裂隙間距為0.5～1.1 m，無填充。在危巖帶范圍內基巖中發(fā)育有多組無序裂隙，并存在大量風化裂隙，裂隙深度較淺，深度為0.1～0.4 m。

地質災害區(qū)坡腳鄉(xiāng)村道路高程約為483 m，危巖帶分布在高程507～540 m，坡度為75°～85°，主崩方向為200°。危巖帶總體走向110°左右，長120 m，高20～54 m，厚0.5～3 m。

高莊村崩塌由1個危巖帶（WYD1）組成，總體積約為8 400 m3，依據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0218-2006）分類標準，危巖體災害規(guī)模為小型。危巖體分布情況及特征如表1所示。

表1 危巖帶分布及形態(tài)特征表

2.1.2 危巖破壞方式

危巖體失穩(wěn)方式，受多方面因素的影響。根據(jù)對勘查區(qū)內崩塌危巖帶總體形態(tài)、發(fā)育規(guī)模、基底和底界層特征、空間分布特征，危巖破壞方式分析如下：

巖體基座的差異風化和裂隙的切割使危巖體局部懸空，危巖體底界臨空條件好，在變形破壞時，危巖體的頂部首先脫離母體，然后沿基座支點轉動，從而發(fā)生傾倒式破壞。該危巖帶被拉張裂縫切割出的危巖體沿不利結構面或組合面發(fā)生傾倒式崩塌破壞。

2.2 危巖形成的影響因素及形成機制

2.2.1 危巖形成的影響因素分析

勘查區(qū)崩塌的形成除地形地貌、地層巖性、節(jié)理裂隙等因素外，還受以下外部因素影響：

風化、凍脹作用：可以加速裂隙貫通，致使巖石失穩(wěn)。

暴雨：由于裂隙貫通性均較好，沿走向及垂向延伸長度大，張開性較好，暴雨期大量地表水滲入巖體裂縫后產生動力壓力，危巖體后緣產生向外的水平推力，增大巖體的松動程度，使危巖體穩(wěn)定性下降，甚至失穩(wěn)破壞[1]。

2.2.2 危巖形成機制分析

勘查區(qū)崩塌是在特定的自然條件下形成的。地形地貌、地層巖性和地質構造是崩塌的物質基礎；降雨、地震、風化作用、人類工程活動對崩塌的形成和發(fā)展起著重要作用。

危巖發(fā)生地段斜坡高陡，臨空條件好，為危巖的形成提供了勢能，有利于巖體的重力卸荷，是危巖形成的主要條件；巖石堅硬性脆，屬于易崩巖層，是危巖發(fā)生的物質基礎；節(jié)理裂隙發(fā)育，破壞了巖體的完整性，風化、凍脹作用將加速裂隙貫通，降低巖體的力學強度。除此之外，暴雨、地震等外力作用將進一步破壞斜坡結構與巖體穩(wěn)定性，改變危巖體自然應力平衡，促進崩塌發(fā)生[2]。

3 危巖穩(wěn)定性評價

3.1 危巖變形現(xiàn)狀

根據(jù)調查訪問，該地質災害點曾發(fā)生過崩塌，但規(guī)模不大，無人員傷亡。最近一次是在2012年7月21日，在遭遇強降雨后，大量浮石脫落，形成長85 m、寬6 m、高2～3 m的崩積物，一般塊徑5～10 cm，最大塊徑1.5 m，造成了當?shù)毓烽L時間中斷。該地質災害點目前無較大規(guī)模崩塌發(fā)生，但常有零星巖塊崩落。

危巖帶整體現(xiàn)狀處于穩(wěn)定狀態(tài)，坡面浮石隨時可發(fā)生崩塌地質災害。

3.2 定性分析評價

根據(jù)現(xiàn)場勘查，危巖帶總體走向110°左右，長120 m，高20～54 m，厚0.5～3 m。巖體較完整，有兩組裂隙發(fā)育明顯，第一組75°∠85°，裂隙間距為0.4～0.8 m，無填充；第二組105°∠87°，裂隙間距為0.5～1.1 m，無填充。在危巖帶范圍內基巖中發(fā)育有多組無序裂隙，并存在大量風化裂隙，裂隙深度較淺，深度為0.1～0.4 m。結構面結合良好，張開度1～3 mm，膠結良好，無填充，整體判斷處于穩(wěn)定狀態(tài)[3]。

根據(jù)危巖帶裂隙發(fā)育情況、巖體完整性及各結構面特征對其進行宏觀定性分析，在此基礎上做現(xiàn)狀穩(wěn)定性評價，并預測其穩(wěn)定性發(fā)展趨勢。危巖帶宏觀定性分析評價如表2所示。

3.3 定量計算及評價

3.3.1 巖土物理力學參數(shù)分析與評價

本次取得6組白云巖巖樣，試驗項目主要有：塊體密度、吸水率、抗壓強度、抗剪切強度、抗拉強度。試驗單位為國土資源部保定礦產資源監(jiān)督檢測中心。試驗結果如表3所示。

巖土室內試驗嚴格按照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）、《土工試驗方法標準》（GB50123-1999）、《工程巖體試驗方法標準》（GB50266-2013）有關條文進行，試驗資料精度滿足本次勘查及設計階段要求。

3.3.2 危巖整體穩(wěn)定性計算及評價

根據(jù)《建筑邊坡工程設計規(guī)范》（GB50330-2002）[4]確定，該區(qū)屬于Ⅱ類巖質邊坡，結構面抗剪強度指標標準值如表4所示。

表2 危巖帶宏觀定性分析評價結果表

表3 巖石物理力學指標統(tǒng)計表

表4 結構面抗剪強度指標標準值

采用平面滑動法時，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)計算公式為：

式中：γ——巖土體的重度（Kn/m3）；c——結構面的粘聚力（kPa）；α——結構面的內摩擦角（°）；A——結構面的面積（m2）；V——結構面的體積（m3）；θ——結構面的傾角（°）。

按《建筑邊坡工程設計規(guī)范》（GB50330-2002）中的邊坡穩(wěn)定性驗算時，其穩(wěn)定性系數(shù)不小于表5規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)的要求，否則應對邊坡進行處理。

表5 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)

經計算，Ks=1.48，由此判斷，該區(qū)山體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3.3 危巖單體穩(wěn)定性計算及評價

該區(qū)整體劃分為1個危巖帶，不存在危巖單體的計算及評價，坡面上的浮石處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3.4 綜合穩(wěn)定性分析評價

根據(jù)定性分析及穩(wěn)定性計算的定量分析結果，危巖帶整體現(xiàn)狀處于穩(wěn)定狀態(tài)，坡面上的浮石處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，隨時可發(fā)生崩塌地質災害。

4 地質災害防治措施建議

為了提高應對突發(fā)性地質災害的能力，保障人民群眾的生命財產安全，維護社會穩(wěn)定，根據(jù)國土資源廳要求，結合本地實際，特制定本防災預案。

4.1 監(jiān)測方案

建立地質災害監(jiān)測系統(tǒng)，完善由縣政府組建、分管縣長負責、縣國土資源局具體實施的多級多層次的監(jiān)測體系。監(jiān)測體系的組織機構分為村組級監(jiān)測網（群測群防三級網）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級監(jiān)測網（二級網）和縣級監(jiān)測網（一級網）三級。二、三級監(jiān)測網用于對地質災害體實施長期監(jiān)測，分別負責本鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村地域內的地質災害隱患點的監(jiān)測預警，其監(jiān)測手段主要是定人、定點、定時進行巡查和簡易量測，并做好記錄，定期向上一級監(jiān)測站上報。一級監(jiān)測網負責全縣的監(jiān)測系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和預警系統(tǒng)的管理，組織地質災害應急調查、應急監(jiān)測、險情預報、搶險救災以及應急避讓工作；組織群測群防人員的業(yè)務培訓等。

監(jiān)測對象：坡體危巖頂部設置監(jiān)測點，坡體后緣及裂縫的變形。

監(jiān)測方法：用鋼尺對勘查設置的監(jiān)測點進行測量。臨災條件：長時間的大暴雨和地震等。

監(jiān)測信息管理（上傳、下達）：當監(jiān)測點出現(xiàn)位移，坡體出現(xiàn)裂縫時，尤其是雨后及震后，應及時將監(jiān)測信息報告村委會，根據(jù)程序啟動防災預案。一面及時組織危險村民向既定安全位移轉移，一面及時向上級主管部門會報。

監(jiān)測時間及頻率：非汛期15 d監(jiān)測一次；雨季7 d監(jiān)測一次；每次降雨及地震后即時監(jiān)測一次。

4.2 應對措施

4.2.1 應急防治措施

（1）成立應急指揮部，同時成立地質災害防范工作領導小組，由鎮(zhèn)長擔任組長，黨委副書記與副鎮(zhèn)長擔任副組長，各包村干部為組員，領導小組下設辦公室。此外，要建設全鎮(zhèn)地災防報信息員體系，信息員負責巡查、信息上報和險區(qū)安全防范工作。

（2）規(guī)定好報警信號，確定搶險人員，調用物資、交通工具和相關設施、設備。

4.2.2 應急處置措施

經過實地調查，將預定避災地點定為距坡體下方公路100 m之外等地。發(fā)現(xiàn)險情后，報警人要在第一時間內，采用廣播、鳴鑼、高聲呼喊等方式發(fā)出信號，告知欲過往行人及車輛，聽從指揮，按照指示遠離危險區(qū)，切勿在坡體下方的公路上停留。在險情排除后，車輛及行人方可通行。

4.3 防治工程方案布置原則

因害設防，突出重點，綜合治理，使災害得以控制。工程措施與非工程措施并舉。工程措施應遵循技術可行、經濟合理、一次性根治、不留后患的原則；非工程措施應加強政府職能，加大宣傳力度，提高地質環(huán)境保護意識，做好監(jiān)測、預報等。

4.4 防治方案建議

坡腳擬建支擋工程部位的地層巖性為：上部0.1～0.5 m厚為第四系殘坡積土，下部為中風化—微風化白云巖。擬建支擋工程基礎主要置于白云巖地層之中，室內試驗結合相關經驗值，其物理力學指標建議值為：白云巖重度為27.0 kn/m3,抗壓強度為164.5 MPa，抗拉強度為7.2 MPa，抗剪切強度為18.7 MPa，粘聚力為1 000 KPa，內摩擦角為35°，承載力特征值為2 000 KPa。

根據(jù)地質條件、危巖特征，制定防治方案，對危巖帶表面松動的巖體進行全面清理，設置主動防護網和攔石墻。建議采用“浮石”清理+主動防護網+攔石墻的防治方案。

1 《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊（第四版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

2 劉傳正.地質災害勘查指南[M].北京：地質出版社，2000.

3 中華人民共和國國土資源部.DZ/T0286-2015地質災害危險性評估規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2015.

4 中華人民共和國建設部，國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB50330-2002建筑邊坡工程設計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2002.

5 中華人民共和國建設部.GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2001.

Stability Evaluation and Prevention of Dangerous Rock in Gaoxing Village of Yixian County

Feng Jing
(519 Team of North China Geological Exploration Bureau, Baoding 071051, China)

The dangerous rock body is a potential collapse body. Although there has not been a collapse, the main condition of collapse may collapse soon. During the rainstorm in July 21, 2012, the collapse of geological disasters occurred in the village of Yixian County, which led to the problem of dangerous rock bodies, which seriously affected the safety of local villagers. From geological environment conditions in crag zone, this thesis analysis comprehensively the crag’s basic feature and its formation mechanism, to carry out qualitative analysis and quantitative calculation, and make a stability evaluation and risk assessment for the crag, and provide controlling measures for crag’s stability evaluation.

geological environmental conditions; basic characteristics of dangerous rock; stability of dangerous rock;evaluation; prevention and control

P736

A

1008-9500(2017)06-0095-04

2017-04-22

封靜（1974—），女，河北保定人，初級助理工程師，從事地質環(huán)境工作。