老亮子崩塌特征分析及防治建議

武玉璞 錢龍 王琪 李演 鄭軍

摘要： 在詳述區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，對(duì)該崩塌危巖分布、類型、特征及形成機(jī)制進(jìn)行了分析研究。針對(duì)表層巖體風(fēng)化破碎程度高，危石多以滑移、墜落方式失穩(wěn)等特點(diǎn)，結(jié)合威脅對(duì)象及整體布局，因地制宜，提出了清危結(jié)合主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)和被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的防治建議。

Abstract： On the basis of the detailed description of the regional geological environment conditions， the distribution， type， features and formation mechanism of the collapse are analyzed and studied. In the light of those features， highly airslaked and shettered surface rocks， the main instability ways of the rocks are sliding and falling， in consideration of the threatened objects and overall layout， taking the most suitable actions to local circumstances， this paper offers a proposal of cleaning up the unstable rocks， setting active and passive prevention nets.

關(guān)鍵詞： 崩塌；特征；形成機(jī)制；防治建議

Key words： collapse；feature；formation mechanism；prevention suggestion

中圖分類號(hào)：P642.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）16-0242-03

0 引言

寬城滿族自治縣位于承德市東南部，燕山山脈東段，長(zhǎng)城北側(cè)，屬承德市管轄。寬城龍須門鎮(zhèn)老亮子村7組崩塌災(zāi)害點(diǎn)位于老亮子村7組后山陡崖和陡坡上，全長(zhǎng)約280m，高40～120m，主要威脅老亮子村7組村民共13戶61人，威脅財(cái)產(chǎn)約360萬元。近年來，在降雨、風(fēng)化、震動(dòng)等作用下，該災(zāi)害點(diǎn)有局部落石現(xiàn)象造成部分村民住戶房屋毀壞。2011年6月，崩落巨石塊徑達(dá)1.8m×2.0m×1.7m，落于村民住戶房?jī)?nèi)，將房屋毀壞完全無法使用。由于老亮子村7組崩塌災(zāi)害的存在，當(dāng)?shù)鼐用裆?cái)產(chǎn)受到極大威脅。

1 地形地貌

該崩塌位于近東西走向山脊的中部，斜坡整體呈上陡下緩趨勢(shì)，高程540～674m，坡向75～120°。總體而言，危巖多位于上部陡坡或者陡崖上，坡度55～70°，局部陡直，標(biāo)高580～673m；崩落塊石堆積區(qū)位于下部，坡度稍緩，一般30～40°，標(biāo)高540～580m。崩落塊石塊徑達(dá)數(shù)米、小塊一般30～50cm，分布區(qū)域相對(duì)比較分散。老亮子村7組居民區(qū)位于坡腳平緩處。斜坡植被較發(fā)育，植被以桉樹、灌木為主，另有少量桃樹。大量的植被對(duì)阻止或減緩崩塌落石起到一定作用。

2 地層巖性

該區(qū)域主要出露地層為第四系崩坡積松散堆積層和奧陶系地層。

第四系崩坡積層（Q4col+dl）：斜坡中下部為崩坡積物，以碎塊石為主，夾含砂粉土，碎石含量約70～80%，碎石粒徑一般2～30cm，最大達(dá)2.5m以上，主要巖石成分為泥質(zhì)灰?guī)r等，主要為陡峭巖層風(fēng)化、崩落形成的堆積物，結(jié)構(gòu)松散，無分選，棱角狀，分布于危巖帶下方至坡腳處，層厚變化較大，在斜坡較陡處較薄，坡腳地帶較厚，一般厚度1.0～5m。

奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）：斜坡中上部巖性主要以灰色中厚層灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，局部夾角礫狀灰?guī)r。塊狀結(jié)構(gòu)，有隱晶方解石組成，長(zhǎng)含少量燧石，地層產(chǎn)狀260°∠25°。巖石溶蝕溶洞發(fā)育，節(jié)理裂隙發(fā)育。表層巖體多被分割成塊狀，塊徑0.5～2.5m。下部出露淺灰、黃灰色薄層鈣質(zhì)、泥質(zhì)微粒白云巖，含少量角礫，該層位于中厚層灰?guī)r下部，屬于奧陶系灰?guī)r夾層，厚度約8.5m。

3 地質(zhì)構(gòu)造

該區(qū)域內(nèi)巖體裂隙、節(jié)理發(fā)育，破壞了巖體完整性，降低了巖體力學(xué)強(qiáng)度。當(dāng)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)部位將發(fā)生位移變形，不但巖體中的節(jié)理、裂隙會(huì)擴(kuò)展，新的裂隙也將發(fā)生、發(fā)展，促使危巖體脫離母巖，加之其他因素的影響，巖體失穩(wěn)而發(fā)生崩落。

4 危巖分布、類型及形態(tài)特征

4.1 危巖分布范圍

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘分析，該崩塌危巖體分布在老亮子村7組西側(cè)山坡，地貌形態(tài)上表現(xiàn)為陡崖和陡坡，山腳住戶處與坡頂最大高差132m，危巖分布于陡崖頂部、側(cè)壁和陡坡地帶上，主要呈片狀、帶狀出現(xiàn)，面積2041m2。

4.2 危巖體（帶）基本特征

該崩塌主要以危巖成片、成帶狀形式出現(xiàn)，危巖帶內(nèi)表層巖體受風(fēng)化、節(jié)理裂隙影響，破碎成碎塊狀。根據(jù)調(diào)查、勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)共有5處危巖帶（WYD1～WYD5）和4塊危巖體（WYT1～WYT4）。其中，WYT1、WYT2、WYT3位于WYD1內(nèi)，WYT4位于WYD5內(nèi)。

4.2.1 危巖帶基本特征

①WYD1危巖帶：位于山坡陡崖上部，近北北東向不規(guī)則條帶狀展布，危巖帶所在陡崖坡向90～125°，坡度72～80°。危巖帶巖層產(chǎn)狀250～286°∠15°～31°，節(jié)理裂隙發(fā)育，其規(guī)律性較差，順向、斜向、逆向裂隙均較發(fā)育（具體裂隙發(fā)育情況詳見該危巖帶內(nèi)WYT1、WYT2、WYT3描述）。該區(qū)域曾多次發(fā)生塊石墜落現(xiàn)象，落石一度將村民房屋砸，目前仍可見崩落處痕跡，其當(dāng)時(shí)崩落方式多以滑移、墜落式為主。

以溶洞大致為界，其西南側(cè)坡向90～110°，危巖以表層風(fēng)化破碎塊石為主，塊徑一般0.5～2.0m，部分巖體呈突出狀，崩落方式以墜落為主；溶洞東側(cè)為一小型山脊，山脊走向平均約120°，主要受產(chǎn)狀125～145°∠65～71°陡傾裂隙控制，該裂隙縫寬1～2cm，局部雜草、碎石充填，其上下貫通性較強(qiáng)，由危巖帶下部貫穿至頂部，同時(shí)受它他裂隙作用，形成危巖，其崩落方式以滑移為主。

巖石以塊狀產(chǎn)出，危巖受層理、構(gòu)造、風(fēng)化和卸荷等因素控制，節(jié)理裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)面間距0.25～0.5m，巖體完整性破壞較大，巖體較破碎，塊徑一般0.5～2.0m，部分危巖體呈突出狀，根據(jù)實(shí)地調(diào)查危巖帶內(nèi)危巖卸荷帶寬度一般1.5m～3m、局部達(dá)到5.5m。初步判斷其崩塌方向90～150°。

②WYD2危巖帶：位于山坡中部陡坡上、WYD1危巖帶下部。該危巖帶近南北向沿陡坡坡面分布。危巖帶所在陡坡坡度70°，臨空坡向120°，主要發(fā)育有三組節(jié)理、裂隙：①130°∠90°，密度2條/m；②320°∠50°，密度1條/m；③210°∠45°，密度2條/m。危巖帶塊石以塊狀產(chǎn)出，局部塊石脫離母巖，塊徑一般0.3～1.2m，平均0.6m，主崩方向約120°。

③WYD3危巖帶：位于山坡北側(cè)陡崖崖頂。該危巖帶南北向呈細(xì)條帶狀分布，危巖帶所在陡坡坡度83°，臨空坡向90°，危巖帶塊石以塊狀產(chǎn)出，局部塊石脫離母巖，塊徑一般0.3～1.5m，平均0.8m。

④WYD4危巖帶：位于陡坡中下部，住戶房子上方，所處位置較低。其平面形態(tài)近南北向呈細(xì)條帶狀分布，危巖帶所在陡坡坡度75°，臨空坡向80°，危巖帶塊石以塊狀產(chǎn)出，局部塊石脫離母巖，塊徑一般0.3～1.5m，平均0.8m，主崩方向約80°。

⑤WYD5危巖帶：位于山坡南側(cè)陡陡坡上，住戶房子上方，其所處位置較低。其平面形態(tài)近南北向呈細(xì)條帶狀分布，危巖帶所在陡坡坡度75～88°，臨空坡向90～110°，危巖帶內(nèi)巖石主要發(fā)育有以下3組節(jié)理、裂隙：①組裂隙產(chǎn)狀110°∠76～46°，為主控裂隙，長(zhǎng)約6m，裂隙寬2～5cm，造成危巖底部與母巖脫離；②組節(jié)理產(chǎn)狀80°∠44°，發(fā)育密度1～2條/m；③組節(jié)理產(chǎn)狀315°∠75°～80，發(fā)育密度1～2條/m。危巖帶塊石以塊狀產(chǎn)出，局部塊石脫離母巖，塊徑一般0.3～1.5m，平均0.8m，主崩方向約104°。

4.2.2 危巖體基本特征

①WYT1危巖體：位于WYD1危巖帶內(nèi)，溶洞東側(cè)偏下處，懸空于陡崖壁上，臨空方向158°。受縱向裂隙及斜向裂隙切割，目前該巖體與母體已完全脫離，僅靠底部小塊石及巖縫中枯樹支撐，一旦底部支撐發(fā)生變化，巖石將完全崩落。

②WYT2危巖體：位于WYD1危巖帶內(nèi)，溶洞東側(cè)山脊處，坡向約120°。主要受近順向主裂隙145°∠70°控制，該裂隙上下基本貫通，貫通段占總長(zhǎng)的2/3，裂隙寬度1～2cm，發(fā)育密度2～3條/m，局部雜草、碎石充填。該處地層產(chǎn)狀286°∠31°，同時(shí)受180°∠80°（密度1條/m）、240°∠41°（密度0.7條/m）、125°∠65°（密度1條/m）節(jié)理控制。危巖下部巖石已經(jīng)脫落，在降雨或震動(dòng)條件下很容易發(fā)生滑移崩落。

③WYT3危巖體：位于WYD1危巖帶內(nèi)，溶洞東側(cè)山脊處，WYT2北側(cè)，坡向約115°。主要受縱向裂隙145°∠70°、90°∠76°（密度1條/m）及底部110°∠44°裂隙控制，后緣縱向陡傾裂隙與底部?jī)A斜裂隙將巖體切割，形成危巖體，該危巖體基本與母巖脫離。在降雨或震動(dòng)條件下很容易發(fā)生滑移崩落。

④WYT4危巖體：位于WYD5危巖帶內(nèi)，坡向104°，所在陡崖坡度85°。巖石以塊狀產(chǎn)出，危巖受層理、構(gòu)造、風(fēng)化和卸荷等因素控制。節(jié)理裂隙發(fā)育，主卸荷裂隙110°∠76°，發(fā)育長(zhǎng)約6m，寬2～5cm，底部張開與母巖脫離，造成危巖大部分脫離母體、懸空；次裂隙80°∠44°，密度發(fā)育密度1～2條/m；次裂隙315°∠75°～80°，密度發(fā)育密度1～2條/m。（表1、表2）

5 危巖形成機(jī)制分析

該崩塌危巖體為巖質(zhì)陡邊坡，由于巖體構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙發(fā)育，受節(jié)理裂隙、結(jié)構(gòu)面、坡面等控制，其表層破碎巖塊極易沿與坡向一致的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生整體剝落，從而形成大小不一、不穩(wěn)定巖塊的滑移，局部伴有小型傾倒，故其崩落特征以滑移式為主，局部為傾倒、墜落式；加之陡坡高度大，危巖中巖塊發(fā)生崩落后，巖塊沿陡坡翻滾而下，加速運(yùn)動(dòng)，沖擊力迅速增加，破壞性強(qiáng)。崩落物質(zhì)沿陡坡坡腳地帶呈錐形堆積。該危巖邊坡的形成與發(fā)展受多種因素的影響，有其潛在的內(nèi)在因素和外動(dòng)力因素。

5.1 內(nèi)在因素主要有地形地貌、巖性、構(gòu)造裂隙發(fā)育等

地形地貌：該危巖體處于中、高山地區(qū)，坡面陡峻，上部形成陡坡、陡崖，高陡的斜坡為危巖體的崩落提供勢(shì)能場(chǎng)。由于斜坡坡度大，地形陡峻，勢(shì)能大，重力卸荷作用強(qiáng)，且坡面粗糙，凹凸不平，故山體頂部及坡面上的的松動(dòng)巖塊，在向下運(yùn)動(dòng)的過程中，發(fā)生加速運(yùn)動(dòng)翻滾、墜落，增大其破壞力。

巖性：區(qū)域內(nèi)斜坡上部出露基巖巖性為奧陶系灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，巖體本身硬脆，局部有褐黃色頁巖軟弱夾層（夾層厚2～5cm，發(fā)育密度1～3條/m不等），裂隙發(fā)育、表層風(fēng)化強(qiáng)烈，表層巖體多被切割呈塊狀、部分脫離母巖形成危巖，為巖塊滑落的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

構(gòu)造裂隙：該區(qū)域巖體裂隙發(fā)育，破壞了巖體完整性，降低了巖體力學(xué)強(qiáng)度。當(dāng)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)部位將發(fā)生位移變形，不但巖體中的節(jié)理、裂隙會(huì)擴(kuò)展，新的裂隙也將發(fā)生、發(fā)展，促使危巖體脫離母巖，加之其他因素的影響，巖體失穩(wěn)而發(fā)生崩落。因此，構(gòu)造裂隙的發(fā)育控制著危巖崩落的形成。

5.2 外部條件主要包括降雨、地震及風(fēng)化作用等

降雨：寬城縣多年平均降水量662.5mm（1956～2012年），年最大降水量1056.9mm（1978年），一日最大降水量296mm（2012年7月21日）且年內(nèi)降水不均勻，降水多集中于6～8月份，占全年的75～80%。夏季降水集中，易形成暴雨，雨水滲入巖體裂縫產(chǎn)生動(dòng)水壓力，并侵蝕加寬加深裂縫，降低巖體之間結(jié)合力。

地震（震動(dòng)）：該崩塌所在區(qū)域?yàn)?度地震基本烈度區(qū)。自第三紀(jì)以來，本區(qū)一直處于抬升狀態(tài)。根據(jù)地震歷史記載，該區(qū)域及附近地區(qū)地震災(zāi)害相對(duì)輕微，未發(fā)生過大的源發(fā)性地震。此外，該崩塌周圍有數(shù)十家露天采石場(chǎng)，礦業(yè)活動(dòng)較為頻繁。長(zhǎng)期的采礦爆破震動(dòng)使得巖體已有的節(jié)理裂隙張開度加大或產(chǎn)生新的裂隙，導(dǎo)致表層巖體穩(wěn)定性大大降低。

6 防治建議

根據(jù)上述危巖體（帶）特征及形成機(jī)制分析，結(jié)合區(qū)域空間及施工條件，因地制宜，建議采取“清危+WYD1～WYD4被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+WYD5主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)”的方式對(duì)該崩塌進(jìn)行防治。

6.1 清危

主要針對(duì)危巖帶內(nèi)危石、活石及早期崩塌由于灌木阻擋散落于斜坡上的浮石。包括以下三方面：①崩塌危巖帶風(fēng)化、破碎程度高，危巖帶卸荷裂隙寬度較大，受節(jié)理、裂隙切割及部分塊體脫落影響，巖體表層形成的多處懸空、孤立的0.5～1m的小巖塊；②斜坡上存在少量浮石；③本次現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)的WYT1～WYT4四塊危巖單體。其中，WYT1可采用人工直接清除；WYT2、WYT3、WYT4危巖塊體較大，可采用靜態(tài)爆破清除。此外，為保證主動(dòng)網(wǎng)施工安全，對(duì)施工過程擾動(dòng)可能產(chǎn)生掉落的危石進(jìn)行清除。清危前需要做好臨時(shí)性防護(hù)，防止危石清理過程中落石砸壞房屋。

6.2 被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，居民區(qū)上方斜坡坡度一般在30～40°，多處存在小陡坎，無較大緩坡，修建攔擋墻或攔石平臺(tái)無空間，適宜修建被動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)，主要設(shè)置于WYD1、WYD2、WYD3、WYD4直接威脅的住戶上方斜坡處。根據(jù)邊坡體上危巖的發(fā)育特征，以及危巖滾落至工程部位的沖擊力，建議采用RXI-2000型防護(hù)網(wǎng)分段進(jìn)行攔擋。

6.3 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)

WYD5下方威脅對(duì)象距離較近，無被動(dòng)防護(hù)空間，建議對(duì)WYD5進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)。主動(dòng)網(wǎng)系統(tǒng)建議采用GSS2A型，帶錨墊板的鋼筋錨桿將絞索網(wǎng)張緊固定覆蓋于邊坡上，絞索網(wǎng)由高強(qiáng)度防腐鋼絲成索后編制，抗腐蝕能力為50年以上。

7 結(jié)論

經(jīng)分析區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件，通過實(shí)地勘測(cè)，查明了該崩塌災(zāi)害危巖具有帶狀分布、風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理裂隙發(fā)育等特征；結(jié)合形成機(jī)制的分析，該崩塌受降雨、風(fēng)化、震動(dòng)影響較大；針對(duì)危石多以滑移、墜落方式失穩(wěn)等特點(diǎn)，因地制宜，區(qū)別施策，提出了清危結(jié)合主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)和被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的防治建議。研究結(jié)果可為地質(zhì)環(huán)境條件相似區(qū)域的崩塌特征分析及防治建議提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]張成兵，曾令海，等.河北省承德市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與與區(qū)劃報(bào)告[R].石家莊：河北省國土資源廳，2004，6：22-29.

[2]賈會(huì)會(huì)，傅大慶，楊林，陳芬芬，尹嵐.承德山區(qū)巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害特征及治理措施[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016（06）：279，281.

[3]錢龍，翟星，等.寬城縣龍須門鎮(zhèn)老亮子村7組后山崩塌勘查報(bào)告[R].石家莊：河北省環(huán)境地質(zhì)勘查院，2014，6.