四川南江縣三百錢溝危巖體特征及穩(wěn)定性分析

鄒小虎

四川南江縣三百錢溝危巖體特征及穩(wěn)定性分析

鄒小虎

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開發(fā)局物探隊(duì)，成都 610000）

三百錢溝危巖區(qū)位于縣城內(nèi)南江河左岸三百錢溝溝口附近，是南江縣危巖崩塌地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)地帶，目前三百錢溝危巖區(qū)在長約1500m范圍內(nèi)主要發(fā)育有13個(gè)危巖體。墜落式、傾倒式和滑移式三種類型為區(qū)內(nèi)危巖的主要失穩(wěn)破壞方式。本文通過危巖體穩(wěn)定性進(jìn)行定量計(jì)算，結(jié)合危巖體崩壞機(jī)制，提出采用主被動(dòng)相結(jié)合的綜合工程措施對三百錢溝的危巖體進(jìn)行針對性治理。

危巖體；穩(wěn)定性計(jì)算；防治對策；三百錢溝

危巖體在短時(shí)性或持續(xù)性降雨等外在因素誘發(fā)條件下，極有可能進(jìn)一步發(fā)生演變，甚至發(fā)生崩塌，其潛在危害程度重大[1]。以南江縣三百錢溝危巖體為研究對象，在研究其地質(zhì)環(huán)境條件和變形崩壞機(jī)制基礎(chǔ)上，對其穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析，提出相應(yīng)的防治對策與建議，為區(qū)內(nèi)潛在危巖體的治理提供參考。

表1 危巖體特征表

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

危巖區(qū)為中-淺切割的低山丘陵地形，地面高程450～615m，相對高差165m，溝谷縱橫，以“V”字型為主。三百錢溝危巖體位于南江河左岸及其一級支流三百錢溝兩岸，多為逆向坡和橫向坡，斜坡坡度較大，一般35°～50°，局部基巖陡壁，坡度在70°以上，在斜坡中部有較窄的緩坡平臺，坡度一般15°～25°，寬3～10m。斜坡腳處為南江河和三百錢溝，南江河河谷寬70～140m，三百錢溝河谷寬10～20m。

1.2 地層巖性

根據(jù)現(xiàn)場鉆探揭露及工程地質(zhì)測繪調(diào)查，區(qū)內(nèi)地層主要出露有侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組二段（J2s）的泥巖、砂巖和第四系殘坡積層、崩坡積層、沖洪積層。巖性特征主要為灰紫、紫色泥巖與淺灰色、黃灰色厚層中-細(xì)粒長石砂巖、長石石英砂巖互層。泥巖成層性差，平均厚約4～5m，最薄0.2m，最厚達(dá)10.0m。砂巖厚度一般3～4m，最薄0.5m，最厚可達(dá)8.0m。地層傾向140°～150°，傾角7°～12°。

第四系（Q）有殘坡積層（Q4）：為粉質(zhì)粘土，含碎塊石，厚度0.2～2m；崩坡積層（Q4）：主要為碎塊石土，厚0.1～1m；沖洪積層（Q）：為砂卵碎石土和砂卵石層，主要分布在河漫灘及河谷階地中。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

南江縣位于兩復(fù)背斜次級褶皺的南翼和新華向斜北翼的轉(zhuǎn)折處，總體構(gòu)造應(yīng)力較弱，地層平緩，構(gòu)造形跡不明顯，一般為緩傾的單斜構(gòu)造，斷裂不發(fā)育，但裂隙較發(fā)育。城區(qū)基巖節(jié)理裂隙主要為構(gòu)造裂隙和風(fēng)化卸荷裂隙，各段危巖體基巖中主要發(fā)育有2～3組主控節(jié)理裂隙。南江縣城新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為大面積斷續(xù)上升，形成現(xiàn)在河流的多級階地及狹窄的“V”型溝谷。危巖區(qū)及其附近未發(fā)現(xiàn)斷裂活動(dòng)跡象，據(jù)1∶300萬《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，危巖區(qū)地震基本烈度Ⅵ度，地震動(dòng)峰值加速度0.05g。

2 危巖體基本特征及失穩(wěn)方式

2.1 基本特征

區(qū)內(nèi)危巖體的形態(tài)以柱狀、塊狀、楔形狀為主，其中柱狀危巖體5處，占總數(shù)38.5%，塊狀（楔形狀）危巖體共計(jì)8處，占危巖體總點(diǎn)數(shù)的61.5%。

2.2 危巖體失穩(wěn)方式

危巖體崩落形式受多方面影響，根據(jù)對區(qū)內(nèi)危巖形態(tài)、發(fā)育規(guī)律、基底和底界層特征分析，區(qū)內(nèi)主要存在墜落式、傾倒式和滑移式三種類型危巖的失穩(wěn)破壞方式。

1）滑移式危巖，附于母巖上，以一定角度的裂隙（卸荷裂隙）面接觸，在危巖體自重和地表水滲入裂隙等因素的作用下，裂隙面鎖固部位被貫通，危巖體沿母巖（或基座）發(fā)生剪切滑移破壞[2]。此種破壞方式往往有漸變特征，破壞后果受危巖臨空條件影響，臨空高度越大，后果越嚴(yán)重。區(qū)內(nèi)這種破壞方式的危巖共5處，分別為W01、W05、W06、W07-2、W10，總體積約1 523m3，分別占危巖總體積和總點(diǎn)數(shù)的40.6%和38.5%。

2）傾倒式危巖，泥巖基座的差異風(fēng)化和裂隙的切割使危巖體局部懸空，從而使危巖體在自重或外荷載作用下發(fā)生破壞。變形破壞時(shí)，危巖體的頂部首先脫離母體，然后沿基座支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而發(fā)生傾倒式破壞[3]。區(qū)內(nèi)傾倒式危巖體有2處，包含W11、W12，總體積272m3，分別占危巖總體積和總點(diǎn)數(shù)的7.2%和15.4%。若巖腔非常發(fā)育，使危巖體全部懸空，傾倒式危巖轉(zhuǎn)化為墜落式危巖。

三百錢溝危巖體分布圖

3）墜落式危巖，受裂隙切割和下部巖腔影響，高懸于陡巖上端和巖腔頂部的危巖體，隨卸荷裂隙不斷發(fā)育，一旦裂隙切割危巖體，使其脫離母體[3]，而底界臨空條件良好，通常有巖腔存在，或者是作為危巖體基座的泥巖風(fēng)化程度高，承載力較低，危巖體在重力作用下基本不受阻擋而失穩(wěn)產(chǎn)生崩塌。區(qū)內(nèi)統(tǒng)計(jì)墜落式崩塌危巖體共6處，分別為W02、W03、W04、W07-1、W08、W09，總體積1960m3，單體危巖較大，作為區(qū)內(nèi)危巖體主要破壞方式，分別占危巖總體積與總點(diǎn)數(shù)的52.2%和46.2%。

3 危巖體變形崩壞機(jī)制

3.1 影響因素

巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，較破碎，節(jié)理主要受大氣降水、風(fēng)化作用、孔隙（裂隙）水與地震等影響因素，導(dǎo)致其進(jìn)一步發(fā)育、破碎與貫通。巖腔上部砂巖形成倒懸體的過程主要是受陡崖上砂巖間的泥巖差異風(fēng)化而形成，巖腔內(nèi)部被逐漸風(fēng)化掏空，其上部形成倒懸體，造成危巖崩塌隱患。

3.2 變形破壞機(jī)制

危巖體較完整-較破碎時(shí)，當(dāng)節(jié)理裂隙面與最大主應(yīng)力間夾角適宜時(shí)，巖體則沿節(jié)理裂隙面剪切滑動(dòng)[8]。應(yīng)力集中帶產(chǎn)生拉裂面,主要受差異風(fēng)化形成巖腔和“5·12”地震及以前已經(jīng)發(fā)生崩塌卸荷面附近巖體應(yīng)力影響。節(jié)理裂隙貫通同時(shí)受大氣降水、孔隙（裂隙）水與節(jié)理裂隙結(jié)構(gòu)面發(fā)生物理、化學(xué)和機(jī)械作用，地震和人工挖坡等作用加劇結(jié)構(gòu)面的發(fā)展，危巖體在重力作用下發(fā)生崩塌。

4 危巖體穩(wěn)定性評價(jià)

現(xiàn)行分類標(biāo)準(zhǔn)下，危巖分類系統(tǒng)多種多樣。本文按照工程防治的角度將危巖失穩(wěn)類型進(jìn)行分類，可將危巖概化分為三種主要類型，分別為：滑移式、傾倒式和墜落式。針對研究區(qū)內(nèi)危巖體破壞方式，提出以下計(jì)算公式，計(jì)算公式參考重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》（DB50/143-2003）。

4.1 單個(gè)危巖體穩(wěn)定性計(jì)算

1）傾倒式危巖計(jì)算：

a、危巖體重心在傾覆點(diǎn)之外時(shí)：

b、危巖體重心在傾覆點(diǎn)之內(nèi)時(shí)：

2）墜落式危巖計(jì)算，根據(jù)實(shí)際危巖體調(diào)查情況，墜落式危巖采用后緣陡傾裂隙計(jì)算公式，下列兩式計(jì)算，取兩種計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定性系數(shù)中的偏少值：

3）滑移式危巖計(jì)算，區(qū)內(nèi)滑移式危巖后緣有陡傾裂隙、滑面緩傾，故采用下列穩(wěn)定性計(jì)算公式：

4.2 計(jì)算參數(shù)確定

表2 穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)

4.3 穩(wěn)定性結(jié)果分析

按照上述計(jì)算方法，得出以下計(jì)算結(jié)果：

通過對比計(jì)算結(jié)果與實(shí)際現(xiàn)場勘查結(jié)果，對三百錢溝危巖體穩(wěn)定性宏觀初步定性判斷與定量計(jì)算結(jié)果較一致。通過分析危巖體的潛在破壞形式、體積方量、計(jì)算在不同工況下的穩(wěn)定性系數(shù)與各個(gè)危巖體的安全系數(shù)對比，可得出在三種工況下（自然、暴雨、地震）危巖體的穩(wěn)定情況。

在自然工況下，W04的穩(wěn)定性好，處于穩(wěn)定狀態(tài)，W01-03,W05-12均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨不利工況下，只存在W04處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，其余危巖體均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。在地震不利工況下，W03與W08兩處危巖體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其余均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)果分析與防治對策建議

5.1 三百錢溝危巖體結(jié)果分析

三百錢溝崩塌危巖體位于南江縣城南江河左岸三百錢溝內(nèi)外，共發(fā)育有危巖體13個(gè)，危巖體及潛在不穩(wěn)定危巖體總體積超過8×104m3。危巖區(qū)為中～淺切割的低山丘陵地形，主要出露侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組二段（J2s2）泥巖、砂巖及第四系殘坡積層（Qel+dl）、崩坡積層（Qcol+dl）、沖洪積層（Qal+pl）。在基巖中主要發(fā)育兩組節(jié)理，產(chǎn)狀分別為：308°～330°∠70°～85°、256°～297°∠52°～86°，受兩組裂隙相互切割，將巖體切割成塊體，塊徑一般為0.5～1m。

表3 危巖體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

三百錢夠危巖區(qū)近2 000m長陡崖段共發(fā)育有危巖體13個(gè)，總方量3 755m3。其中較大規(guī)模（體積大于500m3）危巖體有4處，占危巖點(diǎn)總數(shù)30.8%；中等規(guī)模（體積100～500m3）危巖體5處，占總危巖體總數(shù)38.4%；較小規(guī)模（體積小于100m3）的危巖體4處，占總危巖點(diǎn)總數(shù)的30.8%，危巖體最大體積為800m3，最小者體積為48m3，平均288.8m3/個(gè)。區(qū)內(nèi)危巖體總體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，其中W03與W08危巖體穩(wěn)定性較差，對坡下居民及公路具有較大威脅。

5.2 防治對策建議

針對三百錢溝危巖體發(fā)育特征及危害對象，結(jié)合周邊區(qū)域已治理類似危巖的治理實(shí)踐，建議對三百錢溝溝危巖體治理方案采用：卸荷帶及后緣裂縫灌漿封閉+被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+錨桿錨固+巖腔填充+攔石墻等工程措施用于防護(hù)。治理工程全面實(shí)施完成后，三百錢溝危巖災(zāi)害將得到有效控制，保護(hù)當(dāng)?shù)鼐用窦肮沸纬砂踩?/p>

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The Sanbaiqian’gou Unstable Rock Mass and Its Stability in Nanjiang, Sichuan

ZOU Xiao-hu

(Geophysical Exploration Team, SBGEEMR, Chengdu 610072)

The Sanbaiqian’gou unstable rock mass area is located near the Sanbaiqian Gulley mouth on the left bank of the Nanjiang River in Nanjiang County. The unstable rock mass area is a high-risk area of unstable rock mass collapse in Nanjiang County. The unstable rock mass area is composed of 13 unstable rock masses, with a length of about 1500 m. Falling, dumping and sliding failures are three main destabilizing patterns of the unstable rock masses. Comprehensive control measure based on quantitative calculation of stability of the unstable rock masses in combination with mechanism of collapse of the unstable rock masses is put forward.

unstable rock mass; stability calculation; control measure; Sanbaiqian Gulley

2018-11-02

鄒小虎（1964-），男，漢族，高級工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦山勘查評價(jià)相關(guān)工作

P642

A

1006-0995（2019）02-0315-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.02.028