九寨溝景區(qū)某崩塌點(diǎn)穩(wěn)定性分析及治理方案

楊迪惠，楊 啡

（1.四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八一大隊(duì)，四川 西昌 615000；2.核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610095）

崩塌是山地常見一種地質(zhì)災(zāi)害。其主要因素是地質(zhì)條件，其次由地震、融雪、地下水楊壓力和不合理的人類活動(dòng)等所引起[1]。崩塌是斜坡巖土體在自重及上述綜合因素作用下脫離母巖體運(yùn)動(dòng)及堆積在坡腳或溝谷的地質(zhì)現(xiàn)象，有滑塌、墜落和傾倒三種破壞模式[2-7]。崩塌往往造成建筑物的損毀、道路破壞及人員傷亡。崩塌已成為危害人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全的嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害之一[8-10]。

2017年8月8日21時(shí)19分，四川省阿壩州九寨溝縣發(fā)生里氏7.0級(jí)地震。受地震影響，九寨溝景區(qū)引發(fā)了大量崩塌、滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅則查洼、樹正、荷葉以及扎如等溝域內(nèi)人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全以及景區(qū)內(nèi)景點(diǎn)、公路、棧道等自然風(fēng)光和基礎(chǔ)設(shè)施的安全[8]。對(duì)該景區(qū)的崩塌點(diǎn)展開科學(xué)調(diào)查、并提供治理建議。本文以該景區(qū)某崩塌點(diǎn)為例，初步總結(jié)開展崩塌穩(wěn)定性評(píng)估和治理工作。

1 工程概況

圖1 危巖帶（危石）分布遠(yuǎn)眺

1.1 崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)概況

該崩塌點(diǎn)位于九寨溝縣九寨溝景區(qū)距上季節(jié)海100m處東側(cè)，該點(diǎn)坡腳中段位置坐標(biāo)為E：103°56′03″、N：33°03′04″。斜坡頂部高程為3 325m，坡腳高程為3 040m高差285m，危巖體主要位于斜坡中上部，范圍較大。斜坡中下部坡度約20°～30°，中上部坡度45°～55°，局部基巖出露，共發(fā)育有4處危巖帶。巖體較完整，裂隙較發(fā)育，危巖帶與坡腳相對(duì)高差較大。斜坡坡腳為景區(qū)道路?？辈閰^(qū)植被發(fā)育，以高大喬木為主。主要威脅對(duì)象為景區(qū)公路、游客及景區(qū)工作人員。本文對(duì)該崩塌點(diǎn)的2處危巖帶（編號(hào)：WYD2，WYD3）的成因、破壞模式及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，危巖帶分布情況如（圖1）所示。

1.2 危巖帶地質(zhì)環(huán)境特征

整體地勢(shì)北高南低，地形自上而下呈“陡-緩-陡”之勢(shì)，頂部為陡崖地貌，地形坡度60°～80°，局部近直立；陡崖下部發(fā)育一處長70 m，寬60m 倒石堆(古崩塌堆積)，坡度40°；倒石堆下部發(fā)育較寬緩平臺(tái)，平臺(tái)寬80～160m，坡度15°，局部10°。主要地層有第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4-1ml）、第四系全新統(tǒng)崩坡積層（Q4-1col+dl）、石炭系下統(tǒng)岷河組灰?guī)r（Cm1）。危巖區(qū)出露的巖層為石炭系下統(tǒng)岷河組灰?guī)r，深灰色，巨厚層狀，巖層產(chǎn)狀：230°～280°∠80°～85°。

2 危巖帶形成因素分析

1）地震?！?·8 九寨溝地震”使景區(qū)溝內(nèi)危巖體，危巖帶產(chǎn)生新的裂隙面，原張開度0.5～2cm，地震后最大達(dá)到10cm，發(fā)生降雨、地震、凍融等影響因素綜合作用，很可能發(fā)生傾倒、墜落式失穩(wěn)破壞。

2）暴雨。巖性為灰?guī)r，受暴雨影響較大，雨季中危巖體受到降雨和溶蝕，裂隙中靜水壓力增大、加速危巖體發(fā)展過程[10]。

圖2 WYD2 危巖剖面圖、立面圖圖1跡線與窗口交切關(guān)系

3 危巖帶基本特征及破壞模式

3.1 WYD2

危巖帶頂部標(biāo)高3 052m，底部標(biāo)高3 044m，巖層產(chǎn)狀：232°∠85°，危巖處坡度72°，危巖頂寬8.1m，底寬4.3m，高7.5m，厚4.5m，主崩方向240°，體積240m3。由灰?guī)r組成，受兩組裂隙和層面切割，整體陡傾坡外，陡傾坡外結(jié)構(gòu)面發(fā)育，局部張開度加大，巖體被切割成多個(gè)塊體；西側(cè)為陡坡凹槽，底部為碎塊石土，上部巖體卸荷明顯，根劈作用明顯。

通過結(jié)構(gòu)面赤平投影圖可知，坡向與巖層產(chǎn)狀小角度相交形成欠穩(wěn)定組合，受 LX1 與LX2 裂隙切割，表層巖體較破碎局部裂隙張開度較大，凹腔發(fā)育在風(fēng)化、降雨、地震及其它外部應(yīng)力作用下，危巖帶穩(wěn)定性將降低，可能發(fā)生滑移、墜落式破壞。

3.2 WYD3

危巖帶頂部標(biāo)3 093m，底部標(biāo)高3 080m，巖層產(chǎn)狀：232°∠85°，危巖處坡度82°，危巖頂寬3.5m，底寬3.0m，高6.9m厚3.2m，主崩方向?yàn)?55°；危巖由灰?guī)r組成，受兩組裂隙和層面切割，整體陡傾坡外，陡傾坡外結(jié)構(gòu)面發(fā)育，局部張開度加大把巖體切割成多個(gè)塊體；且其西側(cè)為陡坡凹槽，底部為碎塊石土，上部巖體卸荷明顯。

圖5 WYD3 野外照片及結(jié)構(gòu)面赤平投影圖

根據(jù)赤平投影圖分析，危巖體主要受兩組豎向結(jié)構(gòu)面控制，巖體被切割呈塊狀。危巖體重心處于坡體內(nèi)側(cè)，整體處于較穩(wěn)定狀態(tài)，危巖體下部有凹腔，但凹腔尚未深入，但隨著巖體后側(cè)裂隙進(jìn)一步擴(kuò)大，在降雨、地震、凍融等作用下，可能發(fā)生墜落式或傾倒式破壞。

表1 危巖單體穩(wěn)定性分析計(jì)算成果表

4 危巖穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)資料顯示，本次對(duì)WYD2 采用“后緣無陡傾裂隙的滑移式危巖模型”，對(duì)WYD3 采用“后緣有陡傾裂隙的傾倒式危巖模型”進(jìn)行計(jì)算[12]。危巖體穩(wěn)定性計(jì)算（略）。

區(qū)內(nèi)出露第四系崩坡積層碎塊石外，主要為巨厚層灰?guī)r，巖體整體穩(wěn)定性較好，但受地形地貌及巖體結(jié)構(gòu)影響，在中下部局部地方發(fā)育危巖（危石）。通過穩(wěn)定性計(jì)算定性、定量分析評(píng)價(jià)，在天然狀態(tài)下各危巖（危石）處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況和地震工況下處于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)。威脅斜坡前緣景區(qū)道路及游客行人安全。

表2 各坡段參數(shù)的取值

5 運(yùn)用Rocfall軟件計(jì)算分析

對(duì)WYD3 運(yùn)用Rocfall軟件進(jìn)行模擬分析落石運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行簡介[13]。

5.1 模擬參數(shù)

按要求，輸入Rocfall的剖面比例尺為1∶1000；將已建立的地質(zhì)剖面模型（比例1∶500）修改為1∶1000；后從危巖邊坡起始點(diǎn)到坡腳終止點(diǎn)的變坡點(diǎn)依次進(jìn)行編號(hào)（1～15號(hào)）；再在Rocfall軟件里輸入各坡段的法向恢復(fù)系數(shù)Rn和切向恢復(fù)系數(shù)Rt及滾動(dòng)摩擦系數(shù)等參數(shù)。模擬參數(shù)值如表2所示；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查資料對(duì)局部凸起的位置擬定出落石點(diǎn)，擬定一束質(zhì)量為50kg、初始速度為0的落石，計(jì)算出最危險(xiǎn)的落石集中區(qū)和落石的最大彈跳高度，確定合理的落石攔截防護(hù)措施。

重達(dá)50kg的似球形危石在重力作用下開始運(yùn)動(dòng)，起始段滾石動(dòng)能不大，速度較小，初始以貼坡滾動(dòng)、跳躍為主，如遇變坡點(diǎn)則會(huì)產(chǎn)生碰撞、彈跳，隨著滾石動(dòng)能增大，當(dāng)滾石滾動(dòng)到陡崖邊緣，進(jìn)入下一級(jí)陡崖，做拋體運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)碰撞、彈跳、滾動(dòng)，直至停止，模擬結(jié)果見圖6～8。

圖6 50kg 滾石終點(diǎn)水平位置

圖7 5kg 滾石最高彈跳高度分布圖

由落石滑落點(diǎn)到終點(diǎn)的水平位置圖可以得出最終停留區(qū)間：即危巖WYD3 落石從墜落開始掉落到到達(dá)坡底的水平距離為6.6m，落石最終停止運(yùn)動(dòng)的最大水平距離為11.6m；由彈跳高度分布圖可知，落石經(jīng)過x=5.54m處時(shí)，獲得最大彈跳高度，數(shù)值約為6.1m，此時(shí)，通過該點(diǎn)的落石數(shù)量為40。由包絡(luò)線圖可知，落石與坡面約經(jīng)過了三次碰撞，分別在編號(hào)11-12、12-13和14-15 這三段，滾石墜落、翻滾至坡底后，還會(huì)和公路路面碰撞產(chǎn)生彈跳，嚴(yán)重威脅景區(qū)公路行人和車輛的安全。通過以上模擬分析，可以在坡腳靠近公路邊上的較平緩坡面設(shè)置攔石墻、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等攔擋結(jié)構(gòu)。

圖8 50kg 滾石運(yùn)動(dòng)軌跡包絡(luò)線

6 治理工程方案

崩塌危害性較大，危險(xiǎn)性較大，采用“清危削方+被動(dòng)攔擋”為主的治理方案。

在崩塌點(diǎn)左右兩側(cè)分段延長已有的被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，已有被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)建立于景區(qū)道路上方5m處的斜坡前緣，現(xiàn)有長度47m，其中Ⅰ型被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)布設(shè)于道路左側(cè)的斜坡下部前緣，連接已有被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)左側(cè)，布設(shè)長度30m，選用RXI-100型，網(wǎng)高3m；同時(shí)延長道路右側(cè)斜坡下部前緣的被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，布設(shè)長度50m，選用RXI-100型，網(wǎng)高3m，連接已有被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)右側(cè)；左右兩側(cè)擬建的被動(dòng)網(wǎng)與既有被動(dòng)網(wǎng)分段布設(shè)，并適當(dāng)留出通道。

7 總結(jié)

1)災(zāi)害點(diǎn)沿坡面影響面積1 500m2，水平分布范圍60 m。包含3個(gè)危巖體，附近谷底狹窄，危巖體對(duì)谷底景區(qū)小路及過往游人構(gòu)成極大威脅。

2) 運(yùn)用Rocfall軟件對(duì)落石運(yùn)動(dòng)距離、落石彈跳高度模擬表明，滾石在遇到坡度突變段時(shí)，會(huì)發(fā)生彈跳，在空中做拋物運(yùn)動(dòng)。滾石最終落點(diǎn)范圍集中在坡腳平坦公路段，嚴(yán)重威脅景區(qū)邊坡公路上的行人及過往車輛安全。

3) 本次Rocfall軟件所取值由現(xiàn)場(chǎng)勘查情況和經(jīng)驗(yàn)值對(duì)比所得，選取較合理，軟件模擬的滾石運(yùn)動(dòng)軌跡較為真實(shí)，具有一定的輔助價(jià)值，可以較好、較快地為危巖防治提供依據(jù)。

4)經(jīng)綜合考慮，認(rèn)為宜對(duì)本地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行徹底治理，最終采用了“對(duì)危巖帶上部反傾區(qū)進(jìn)行削方，清除陡壁坡面浮石、松動(dòng)巖塊，對(duì)危巖帶(WYD)采用掛被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)治理措施?！?/p>