珠海市海島孤石特征及防治措施

摘要：孤石在廣東省分布廣泛，尤其是珠三角地區(qū)。珠海市位于廣東省南部、珠江口西岸、瀕臨南海。隨著對海島區(qū)域的開發(fā)建設，孤石災害愈發(fā)頻繁。本文依托珠海市海島孤石調(diào)查項目，著重研究珠海市海島孤石形成機理和特性，對孤石提出了具體的防治建議，可供類似工程借鑒。

關鍵詞：海島孤石；珠海市

1引言

珠海市萬山群島位于珠江口東側，西距珠海市區(qū)27.5海里，當廣州至香港、粵東沿海港口航線要沖。受后期構造抬升和侵蝕切割，有較明顯的山鞍，峰頂多呈穹隆狀，較平緩圓滑，山坡坡度20°～30°，局部有陡崖展布；島中央主峰伶仃峰高311.8m。山腰和山腳部位坡度稍大，達30°～40°；溝谷中等切割，多呈“V”字型。由燕山期花崗巖構成，地勢東西高，北和中間稍低。山體大部分保持原始地形地貌，坡面植被覆蓋率高，地表殘存較多花崗巖孤石，孤石直徑1～5m，個別大者5m以上。

2.海島孤石的發(fā)育分布特征

2.1調(diào)查對象

目前，對于“孤石”的概念尚無準確或權威的定義，孤石即為受不均勻風化或地質(zhì)構造作用，脫離于母巖且部分或全部裸露于地表的中—微風化狀巖體。有潛在的威脅對象及潛在不穩(wěn)定性，在一段時間內(nèi)外力或自重作用下有發(fā)生破壞的趨勢，可能威脅到居民區(qū)、交通干道或人員安全。

2.2孤石的發(fā)育分布特征

海島孤石分布范圍較廣，相對比較集中。

（1）在垂直方向，從山腳一直到山頂總體上分布較為均勻（表1、圖2），主要集中在80.0m高程以下的坡面。

（2）從平面上劃分，孤石相對集中分布在三個區(qū)域。

（3）從埋深來看，孤石埋深都很淺，大部分直接出露于地面，且多呈堆疊狀。

3.海島孤石形成原因分析

3.1地質(zhì)構造對海島孤石形成的影響

海島區(qū)內(nèi)褶皺構造較少（詳見圖4），但受蓮花山深大斷裂影響，區(qū)內(nèi)次級小斷裂較發(fā)育，以北東向斷裂為主。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和附近其它項目地質(zhì)勘查及區(qū)域地質(zhì)資料，海島基巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，且存在明顯的外傾結構面。該島基巖主要發(fā)育的節(jié)理有3組，產(chǎn)狀分別為：①332°∠43°、②325°∠39°、③25°∠84°，為硬性結構面，延展性一般—較好，多呈閉合狀，滿足3組節(jié)理切割巖體的假說的條件?；◢弾r體裂隙使巖體在風化帶中交易破碎、抗風化能力降低，同時形成良好的地下水通道，加速了風化作用的進行，形成孤石在呈疊狀向坡腳排列。被切割的巖塊和貫通的節(jié)理、裂隙為花崗巖的深入風化提供了充分條件，是外伶仃島花崗巖風化層發(fā)育孤石的重要外因。

3.2礦物對海島孤石形成的影響

海島構造巖體為燕山三期侵入巖，主要為中粗粒黑云母花崗巖，呈巖株及巖基產(chǎn)出。巖石結構一般為中粗粒狀結構，局部呈斑狀或類斑狀結構，巖性很不均勻，這些是孤石形成的內(nèi)在條件。中心相巖石的主要礦物為長石（60%）、石英（30%）、綠泥石和角閃石、黑云母等其它礦物（10%），長石、石英礦物晶形為自形—半自形，硬度較大，抗風化能力較強。綠泥石和角閃石、黑云母等其它礦物的抗風化能力較弱。礦物間抗風化能力差異大。

3.3氣候水文對海島孤石形成的影響

氣候是風化作用進行的外因。氣候影響主要包括兩個方面：溫度和水文。珠海市地處北回歸線以南，冬夏季風交替明顯，終年氣溫較高，氣溫的年際變化一般在21.6℃～23.2℃之間。珠海市雨量充沛，1979年～2016年，年平均降雨量為2066.1mm，降雨最多的2008年為2894.6mm，最少的1991年為1312.6mm。逐年雨量對歷年平均值的百分率在+50%～-45%之間變動，特別是在每年的7月～9月份，多臺風與暴雨。綠泥石和角閃石、黑云母等其它礦物在濕熱環(huán)境中，在水作用下極易被溶蝕變成高嶺石、絹云母等，增加了巖體裂隙發(fā)育程度，進而加劇其它礦物的風化。

4.孤石防治措施建議

4.1孤石防治主要措施

孤石的破壞形式主要是崩塌，因此對孤石的防治措施也主要參考崩塌地質(zhì)災害的防治措施，目前使用最多的措施主要有如下幾種：

（1）加強巡查，即安排人員對孤石進行巡查，并布設一定的監(jiān)測手段，發(fā)現(xiàn)問題及時上報并采取應急措施；

（2）專業(yè)技術監(jiān)測，即通過監(jiān)測技術掌握孤石變形位移及其周邊環(huán)境的變化情況；

（3）清除潛在災害點，即消除隱患，采取靜態(tài)爆破、機械或人工破碎和搬運等手段；

（4）就地加固，即采取工程手段對災害點進行支護或加固，主要工程措施有：SNS柔性網(wǎng)防護、錨桿錨索加固、基座支撐、砂漿填縫、掛網(wǎng)噴射混凝土等。

4.2孤石就地加固主要工程措施

（1）SNS柔性網(wǎng)防護

SNS柔性防護網(wǎng)是在邊坡整體穩(wěn)定的情況下，防治各種斜坡坡面崩塌、落石地質(zhì)災害的柔性安全防護系統(tǒng)。邊坡防護網(wǎng)按其結構形式、防護功能和作用方式的不同分為以覆蓋、包裹斜坡或巖石的主動防護系統(tǒng)和阻攔斜坡上滾落石的被動防護系統(tǒng)。

（2）錨桿（索）加固

錨桿（索）加固是把不穩(wěn)定巖土體錨固在穩(wěn)定的巖土層上，使其互相連接，以傳遞拉力和剪力的技術。錨桿的長度應穿過滑動面或軟弱結構面，為保證錨桿（索）加固的效果，在每兩根錨桿（索）之間布設鋼筋混凝土橫梁，并在錨頭和橫梁上掛設鋼絲網(wǎng)，然后在鋼絲網(wǎng)上噴上水泥漿，以防止坡面碎石滾落，并使邊坡巖石構成一個與錨桿（索）加固的完整系統(tǒng)，加強了坡面的穩(wěn)定性。

（3）基座支撐

基座支撐是指在孤石的底部加設支撐系統(tǒng)，用以支撐或托住孤石。支撐系統(tǒng)必須滿足自身結構穩(wěn)定、基礎牢固、連接可靠，且強度必須滿足要求。根據(jù)支撐系統(tǒng)使用的材料不同主要可分為：鋼結構支撐、鋼筋混凝土支撐、漿砌石支撐等，也可多種支撐系統(tǒng)綜合使用。

（4）砂漿填縫

即采用水泥砂漿將孤石中的風化、節(jié)理裂隙或孤石間的裂縫或孤石與基巖間的裂縫填滿封閉，以避免雨水滲入或沖刷。

（5）掛網(wǎng)噴射混凝土

掛網(wǎng)噴射混凝土是將孤石及其周邊坡面整體處理的一種措施。它可以及時封閉坡面的巖石，免受風化、潮解和剝落，同時又可以加固巖石提高巖石的強度。掛網(wǎng)噴射混凝土可單獨用來加固孤石及其周邊坡面，也可以和錨桿配合使用，噴層厚度一般為10cm～15cm。

以上介紹的五種防治措施可單獨使用也可以多種措施綜合使用。

5.結論

（1）孤石的穩(wěn)定性受諸多因素影響，且多為動態(tài)因素，故孤石的穩(wěn)定狀態(tài)亦是動態(tài)的。隨著地質(zhì)環(huán)境條件、氣候的變化以及人類工程活動的加劇，孤石的穩(wěn)定性很容易受到影響而發(fā)生改變。

（2）海島北東向斷裂等作用下，區(qū)域內(nèi)形成了多組平行或相交的節(jié)理、裂隙組，為花崗巖孤石發(fā)育提供了形成巖塊的地質(zhì)條件，是花崗巖孤石形成的外因。

（3）燕山三期巖漿活動強烈，侵入巖極為發(fā)育，侵入巖的結構相帶較為明顯，在巖體從邊緣相向中心相，巖石化學變化明顯，巖石內(nèi)礦物含量的不均勻分布，礦物間其抗風化能力差異大。

（4）氣候水文條件是花崗巖孤石分布的重要環(huán)境條件。

（5）本文對海島孤石的特征和形成原因進行初步分析，提出了多種防治措施，為類似地質(zhì)條件的孤石防治提供了參考。

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