評估兔兒坡邊坡崩塌的地質(zhì)災害危險性與應對方案

夏 冬

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0五隊，湖南 吉首 416000）

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，加劇了人類工程活動的強度，對經(jīng)人工開挖后形成的邊坡發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災害的可能性大，在進行工程建筑之前，我們應對該類型邊坡進行地質(zhì)災害危險性評估，對存在產(chǎn)生地質(zhì)災害的邊坡應先治理再建設的原則，有效進行源頭管控，應采取預防為主，防治結合的方法，保證老百姓的生命財產(chǎn)安全放在第一位。然而相關的地災調(diào)查結果顯示，在上世紀九十年代以前的工程建設活動中，大部分的工程建設活動為了追求速度，加快工期，忽略了產(chǎn)生地質(zhì)災害的因素，特別是老百姓的自建房，沒有嚴格按照一定的放坡坡比開挖建設，大部分為垂直開挖方式。隨著地質(zhì)災害的案列越來越多，在本世紀之初，地質(zhì)災害一詞慢慢被大家所熟悉，自1999年以來，湖南省先后完成了1:10萬、1:5萬詳查任務，我省成為地質(zhì)災害最嚴重的省份之一，地質(zhì)災害防治工作任務十分嚴峻，我省先后啟動了重大地質(zhì)災害立項、城鎮(zhèn)勘查、中小學地災調(diào)查、變更調(diào)查等任務。到目前為止，我省地質(zhì)災害防治工作基本規(guī)范化，許多地質(zhì)工作者為地質(zhì)災害的防治工作規(guī)范化貢獻了他們的智慧，本人也將兔兒坡邊坡的危險性和應對方案進行闡述。

1 自然地理條件及地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 自然地理條件

兔兒坡邊坡崩塌位于吉首市乾州街道小溪橋社區(qū)，地形地貌為低山斜坡地貌，微地貌類型為陡崖，分布標高約272.4m～214.5m，相對高差約58m，由于坡面不規(guī)整，按坡度、坡向不同可分為三段邊坡，為了便于區(qū)分，本文中采用英文字母編號為AB段、BC段和CD段：

AB段長約86m，邊坡走向55°，傾向145°，坡角80-86°，局部反傾，坡頂標高227.28m～265.30m，坡底標高220.1m～223.1m ，坡高7.2m～42.0m，下方為安置區(qū)居民點，居民點邊緣距坡腳約9.50m～18.0m。

BC段長約38.2m，邊坡走向107°，傾向197°，坡角16°～86°，平均57°，呈臺階狀，坡頂標高265.30m～257.68m，坡底標高223.1m～215.01m ，坡高40.0～42.0，居民點邊緣距坡腳約6m～18m。

CD段長約187m，邊坡走向34°，傾向124°，坡角67°～88°，坡頂標高246.30m～265.98m，坡底標高214.5m～217.97m ，坡高31.1m～51.20m，居民點邊緣距坡腳僅3.7m～20m。

1.2 地質(zhì)環(huán)境條件

該崩塌區(qū)位于吉首倒轉(zhuǎn)向斜的北西翼，吉首-古丈大斷裂從附近通過，對場區(qū)影響較大，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀變化較大，巖層總體傾向北西（傾向為315°～328°），邊坡下部局部傾向南東，傾角很陡，為76°～88°，一般為86°，近直立狀。其中AB、BC段主要發(fā)育三組裂隙：j1：50°∠26°，該組裂隙較發(fā)育3～4條/m，節(jié)理面平直，較光滑，無填充，j2:145°∠85°，該組裂隙較發(fā)育3～4條/m，j3：190°∠15°該組裂隙較發(fā)育4條/m。其中j2、j3與坡向順斜交，為外傾結構面，該三組節(jié)理與層理面將邊坡巖體切割成塊狀巖塊，是邊坡巖體產(chǎn)生崩塌的主要結構面。

CD段段南西側巖層產(chǎn)狀320°∠76°，北東側巖層產(chǎn)狀328°∠86°，主要發(fā)育4組裂隙：j1:145°∠28°，該組裂隙較發(fā)育3-4條/m，j2：138°∠12°，該組裂隙較發(fā)育4條/m，j3：200°∠40°，該組裂隙較發(fā)育2-3條/m，j4：140°∠86°，該組裂隙較發(fā)育3～4條/m。該四組節(jié)理與層理面將邊坡巖體切割成塊狀巖塊，是邊坡巖體產(chǎn)生崩塌的主要結構面。

2 災害類型及分布特征

該區(qū)已發(fā)生的地質(zhì)災害主要有巖質(zhì)崩塌，區(qū)內(nèi)今后可能發(fā)生的地質(zhì)災害主要有崩塌?？臻g分布立面上危巖體主要分布在邊坡的中上部地段，尤其是距坡頂10m范圍內(nèi)最多，平面上危巖體一般分布在離坡頂3m～12m之內(nèi)。根據(jù)野外觀測、鉆孔及槽探驗證，結合卸荷裂隙形成機理分析，卸荷帶寬度與坡高有關，一般邊坡越高，卸荷帶寬度越大，一般為邊坡高度的0.2～0.3倍，但不會超過邊坡高度的0.5倍。場區(qū)卸荷裂隙主要沿巖層面分布，上寬下窄，基本無充填。卸荷裂隙深度與坡高及離坡的距離有關，距坡頂邊緣越遠，卸荷裂隙深度越小，一般深度為坡高的0.2～0.3倍，最大深度不會超過邊坡高度的0.5倍。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，在兔兒坡邊坡上共形成了5處危巖體（編號w1-w5），其中w1位于AB、BC和CD段上部坡頂范圍，分布標高233.2m～268.5m，巖層傾向反傾狀，傾角86°，卸荷裂隙發(fā)育，且發(fā)育有外傾的節(jié)理裂隙，長約310m，厚度約4m，寬約30m，體積約37200m3。

危巖體w2-w5位于邊坡中上部位置，主要為不規(guī)則開挖形成，分布標高220.5m～253.8m，形狀不規(guī)則形，巖層傾向呈反傾或直立狀，傾角75°～86°，節(jié)理及卸荷裂隙發(fā)育，體積最小270m3，最大4200m3。

3 形成機制分析

崩塌形成機制包括內(nèi)因和外因兩個方面，它們是相互聯(lián)系，相互補充的。危巖體的破壞機理是由各種因素綜合確定的，其中內(nèi)因方面的地質(zhì)因素包括：地形地貌因素、地質(zhì)因素等；外因方面因素包括：持續(xù)強降雨及人類活動(包括農(nóng)業(yè)及工程活動)。

3.1 地形地貌因素

崩塌區(qū)斜邊高度大，最高達50m，坡度陡，一般為65°～80°左右，局部近直立乃至反傾，高陡斜坡上部殘留大范圍危巖體，是崩塌形成的重要因素之一。

3.2 地質(zhì)因素

由于場地所處構造部位特殊，處于吉首倒轉(zhuǎn)向斜的北西翼，且靠近向斜軸部，加之，離吉首-古丈區(qū)域性斷層不遠，受構造的影響，巖層傾角陡立，傾向變化較大，總體傾向坡內(nèi)（反向坡），邊坡下部局部巖層發(fā)生嚴重扭曲，傾向與坡向相同，節(jié)理裂隙及卸荷裂隙發(fā)育，巖體完整性遭受破壞。此外，場地巖性為可溶巖灰?guī)r，屬硬質(zhì)巖石，應力場改變時易產(chǎn)生裂隙，巖層傾角近直立，淺部易沿層面形成溶溝溶槽及溶蝕裂隙等不良地質(zhì)作用。這些裂隙將巖層切斷成塊狀，使巖體質(zhì)量等級大大降低，完整性差，巖體強度低，在有臨空面的條件下，容易形成崩塌。因此，地質(zhì)條件是該崩塌形成的重要因素之一。

3.3 降雨因素

該區(qū)沒有地表水體，大氣降水是區(qū)內(nèi)地下水唯一補給來源。大氣降水入滲至巖體裂隙中產(chǎn)生裂隙靜水壓力及動水壓力，同時，也降低了巖體內(nèi)結構面的抗剪強度，使坡體穩(wěn)定性降低，尤其是暴雨期間，裂隙水位的突然升高，對坡體穩(wěn)定性降低明顯，導致斜坡巖體變形失穩(wěn)滑塌。因此，大氣降水是崩塌形成的重要因素。

3.4 人類活動因素

人工采石形成了高陡邊坡，改變了斜坡的應力狀態(tài)，應力松馳及卸荷回彈作用沿陡傾的巖層面形成卸荷裂隙，為崩塌危巖發(fā)展提供了條件。卸荷裂隙的形成，有利于降雨的下滲，從而使斜坡整體穩(wěn)定性降低。人為因素是該崩塌形成的主要因素。

3.5 其它

除上述因素外，風化作用、溶蝕作用，凍融、震動，臺風，植物根系等均可以降低危巖體穩(wěn)定性。

4 破壞模式分析

崩塌隱患體所在的斜坡體巖層總體為反向坡，巖層傾角陡立，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要結構面有：巖層面，三組節(jié)理裂隙面，卸荷裂隙面。其中巖層產(chǎn)狀與坡向構成逆向坡，不會產(chǎn)生順層滑動；節(jié)理面：j1：50°∠26°，該組裂隙較發(fā)育3～4條/m，j2:145°∠85°，該組裂隙較發(fā)育3～4條/m，j3：190°∠15°該組裂隙較發(fā)育4條/m。其中j2、j3與坡向順斜交，為外傾結構面，該三組節(jié)理與層理面將邊坡巖體切割成塊狀巖塊，是邊坡巖體產(chǎn)生崩塌的主要結構面；卸荷裂隙面主要沿陡傾巖層面及外傾節(jié)理面發(fā)展而成，主要分布在邊坡上部，是邊坡巖體產(chǎn)生崩塌的主要結構面。巖層面、卸荷裂隙面及外傾節(jié)理面的組合關系是決定該崩塌體的破壞模式的控制因素，根據(jù)其組合關系，破壞模式有：滑移式崩塌、傾倒式崩塌及墜落式崩塌，以前兩者模式為主，少量墜落式崩塌。

5 崩塌穩(wěn)定性分析

該邊坡已發(fā)生過多次小型崩塌，其中2008年7月，滾石造成了包蒙苑一住戶的窗戶被打破，并造成了一些財產(chǎn)損失。目前，邊坡上松動危巖較多，卸荷裂隙及外傾節(jié)理裂隙等結構面較發(fā)育，自然狀態(tài)下邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，局部欠穩(wěn)定；在暴雨期間或強烈震動等不利工況下，崩塌體整體處于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)，單體危巖處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

目前崩塌隱患體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定性主要取決于降水、凍融、人類工程活動，因此其穩(wěn)定性具有隨季節(jié)交替而變化及長期趨于不穩(wěn)定狀態(tài)的特點。崩塌在降雨條件下，隨著雨水入滲至巖體裂隙中產(chǎn)生裂隙靜水壓力及動水壓力，同時，也降低了巖體內(nèi)結構面的抗剪強度，使坡體穩(wěn)定性降低，尤其是暴雨期間，裂隙水位的突然升高，對坡體穩(wěn)定性降低明顯，導致斜坡巖體變形失穩(wěn)滑塌或傾倒破壞。隨時間增加，崩塌穩(wěn)定性進一步降低，發(fā)展趨勢為不穩(wěn)定。

6 應對方案措施建議

應對措施方案一般分2種，一是搬遷，二是工程治理兩種，但是搬遷方案一般針對于偏遠山區(qū)人員較少，搬遷費用少于工程治理費用的情況下，大部分住戶自愿的情況下優(yōu)先選擇，故在本文提到的兔兒坡為城區(qū)，且搬遷費用昂貴，不做考慮。

崩塌落石防治措施較多，從防治方式可分為主動防護（防止發(fā)生），被動防護（避免危害）及預測預報與報警等。根據(jù)實際情況，提出2種工程治理方案：方案一為格構預應力錨桿、錨索擋墻+危巖清除+截排水溝；方案二為攔石墻+被動防護系統(tǒng)。下面詳細闡述2中方案的可行性。

方案一適合于高位崩塌，首先清除危巖體，對于應急搶險來說基本上滿足了排危出險的要求，在許多應急治理工程中常采用，其次再采用預應力錨桿或錨索嵌入中風化灰?guī)r一定深度，能夠保證崩塌區(qū)危巖體的整體穩(wěn)定性得到保證，同時在崩塌區(qū)外圍修建截排水溝，能夠有效減輕地表水對危巖體形成的影響，達到了防治結合的目的，可作為治理工程一次性解決隱患的目的，相對于方案二來說，造價相對高。

方案二主要在坡腳采用重力擋土墻及緩沖填土阻攔滾石掉落，在斜坡中部和坡腳采用被動防護網(wǎng)攔截滾石方案。該方案對本崩塌的治理效果較差，并且危巖體較高，離居民區(qū)較近（3.7-20m），危巖體高度大，滾石崩落、滾動的距離較遠，不能保證起到有效保護作用。

7 環(huán)境影響評估

采用“格構預應力錨桿、錨索擋墻+危巖清除+截排水溝”的方法進行綜合防治，不會占用過多土地資源，不會大面積的工程開挖。在施工過程中加強對大氣、噪聲、污水、廢料排放可減少對環(huán)境的不利影響；在治理工程實施后，進行崩塌區(qū)的生態(tài)恢復，保持水土、改善當?shù)刈匀画h(huán)境、生活環(huán)境等方面效果明顯。

8 社會效益評估

本崩塌造成的災害一定程度影響了當?shù)厝罕娨约罢恼Ｉa(chǎn)、生活，造成了一定的社會影響。通過地質(zhì)災害的防治工程的實施，不但可以消除或最大限度降低地質(zhì)災害對當?shù)厝罕姷奈：Γ纳凭用裆a(chǎn)、生活環(huán)境，消除了不良社會影響，穩(wěn)定了社會秩序，同時有限的土地資源獲得充分利用，體現(xiàn)了“以人為本”和“構建和諧社會”的核心內(nèi)容，社會效益巨大。