巖溶山區(qū)某地崩塌發(fā)育特征及形成機(jī)制淺析

魏 巍

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一一二地質(zhì)大隊(duì)，貴州安順561000）

地質(zhì)災(zāi)害是在自然或者人為因素作用下，對人類生命財(cái)產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境造成損失的地質(zhì)現(xiàn)象。主要類型包括滑坡、崩塌、危巖、泥石流、巖溶塌陷、采空塌陷、不穩(wěn)定斜坡、地裂縫等，災(zāi)害種類多樣、復(fù)雜。為了更好地防控地質(zhì)災(zāi)害，降低發(fā)生時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)和損失，人們需要對災(zāi)害類型進(jìn)行實(shí)地勘查，分析其活動(dòng)變形情況及發(fā)育特征[1]，準(zhǔn)確掌握其形成機(jī)制，以便在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)科學(xué)、靈活地應(yīng)對。地質(zhì)災(zāi)害種類繁多且較為復(fù)雜，本文從日常發(fā)生頻率較高的災(zāi)種角度考慮，著重選擇滑坡、崩塌、危巖三個(gè)災(zāi)種，分析其發(fā)育特征及形成機(jī)制。

1 崩塌發(fā)育特征

1.1 崩塌規(guī)模及基本特征

該崩塌（危巖體）位于木趟組后山，共發(fā)育有2個(gè)危巖發(fā)育帶（WY1、WY2）。其中WY1 發(fā)育長度約20m，寬度5～10m，屬于松散堆積體，最大單體3m3，一般0.2～1.0m3，總方量約30m3。WY2 位于WY1北側(cè)靠上位置，發(fā)育長度約30m，發(fā)育寬度8～10m，危巖體主要發(fā)育在靠近臨空面的1～2m 范圍內(nèi)，總方量約60m3。WY1屬于松散堆積型危巖帶，WY2屬于由陡傾裂隙（層理）及臨空面控制下形成的危巖體發(fā)育帶。詳見圖1。

根據(jù)危巖體的位置，結(jié)合危巖體所在區(qū)域的微地貌特征、危巖體的節(jié)理裂隙發(fā)育特點(diǎn)、變形特征等最終確定危巖體的邊界條件，現(xiàn)狀條件發(fā)育的2處危巖體破碎帶分述如下（詳見圖2）：

圖1 危巖體/帶分布位置

圖2 危巖帶（WY1）堆積狀態(tài)

1號危巖帶（WY1）：位于靠近山頂部位，坡腳即為木趟組，該危巖帶發(fā)育長度約20m，寬度5～10m，屬于松散堆積體，最大單體3m3，一般0.2～1.0m3，總方量約30m3。最大單體約1m×2m×1.5m 大小，整個(gè)巖塊松散地堆放在一個(gè)較平緩的臺(tái)階處，靠近臨空面位置亦為同樣松散堆積的巖塊組成，巖塊呈參差交錯(cuò)，形成接觸型堆砌狀態(tài)，整體穩(wěn)定性較差。一旦受到惡劣氣候影響或擾動(dòng)，發(fā)生二次崩塌的可能性大。

2 號危巖帶（WY2）：位于WY1 北側(cè)靠上位置，發(fā)育長度約30m，發(fā)育寬度8～10m，危巖體主要發(fā)育在靠近臨空面的1～2m范圍內(nèi)，總方量約60m3。WY2屬于由陡傾裂隙（層理）及臨空面控制下形成的危巖體發(fā)育帶。后緣縱向溶蝕裂隙發(fā)育，產(chǎn)狀陡傾，局部可達(dá)到80°，在差異風(fēng)化及溶蝕的共同作用下，沿層理發(fā)育的風(fēng)化裂隙，裂隙寬度約1～10cm 之間，發(fā)育長度1～3m 不等，可探測的發(fā)育深度在1～2m 不等，最大寬度可達(dá)50cm，裂隙整體上呈“V”型尖滅。裂隙間多充填有塊石、碎石及植物根系等，詳見圖3。

圖3 危巖帶（WY2）發(fā)育現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，巖石呈薄—中厚層狀，產(chǎn)狀陡傾。巖層產(chǎn)狀與坡向基本一致。在溶蝕及風(fēng)化作用下，形成水平裂隙，裂隙密度1～3 條/m，在陡傾層面及水平裂隙的作用下，薄—中厚層巖體被切割斷裂，形成崩塌（危巖體/帶）。由于該地區(qū)植被發(fā)育，多高大喬木，喬木多生長在裂隙之間，對危巖體的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不利的影響。

1.2 崩塌巖體結(jié)構(gòu)與變形特征

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，勘查區(qū)地層為三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組（T1-2j）巖性為灰色薄—中厚層狀白云巖，層理清晰。巖體受風(fēng)化及溶蝕作用影響較嚴(yán)重，溶隙及風(fēng)化較發(fā)育，水平節(jié)理較發(fā)育。崩塌（危巖體）發(fā)育地段，節(jié)理、裂隙較發(fā)育。主體上呈南東—北西向發(fā)育（巖層走向），傾向基本與坡向相同，傾角70°～80°不等，危巖體分布地段平均密度2～5 條/m。裂隙將巖體切割成塊狀并形成明顯的陡傾結(jié)構(gòu)面，水平方向的節(jié)理裂隙對巖體產(chǎn)生切割，形成破碎帶。在陡傾結(jié)構(gòu)面、臨空面及風(fēng)化節(jié)理裂隙的共同作用下，巖體的破碎程度，為危巖體的形成及崩塌創(chuàng)造了有利的地形及地質(zhì)條件。

危巖體由裂隙切割巖體而成，未徹底脫離母巖時(shí)形成了由裂縫控制的危巖體，徹底脫離母巖的危巖體由支撐巖土體控制的孤、塊石或者堆積體控制。這些危巖體在雨水的裂隙水壓力及支撐巖體風(fēng)化卸荷作用下或在雨水的侵蝕、沖刷作用下，易產(chǎn)生崩塌。

2 崩塌（危巖體）形成的影響因素及形成機(jī)制分析

2.1 崩塌（危巖體）形成的影響因素

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，由后緣裂隙及底部支撐巖土體的影響的危巖塊體，在風(fēng)化及雨水滲入巖石裂縫的過程中，可能出現(xiàn)后緣裂縫貫通，在雨水的沖刷下底部支撐被掏空，在重力作用下，危巖體將出現(xiàn)滑移式破壞及傾倒式破壞。

在高陡斜坡上容易出現(xiàn)危巖體，危巖體的形成與坡度及臨空面有緊密關(guān)系。影響該危巖體形成的因素有內(nèi)在因素和外在因素兩個(gè)方面。

（1）內(nèi)在因素：

①該區(qū)巖石單體主要地層為三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組（T1-2j）巖性為灰色，薄—中厚層狀白云巖，層理清晰，存在明顯的差異風(fēng)化現(xiàn)象。由于場區(qū)多雨，在大氣降水的作用下，沿陡傾結(jié)構(gòu)面發(fā)育的溶蝕裂隙極其普遍，這些裂隙的貫通性及巖體的破碎程度直接影響著巖體的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

②危巖體發(fā)育區(qū)域位于山體中上部，在臨空面及陡傾層理的控制下，形成了一組沿山脊走向發(fā)育的陡傾節(jié)理。在外傾節(jié)理、臨空面及溶蝕裂隙的共同控制下，為危巖體的形成創(chuàng)造了有利條件。

（2）外在因素：

①植物的根劈作用：植物的根劈作用使巖體裂隙受到擠壓，使巖石裂隙擴(kuò)大，從而引起巖石破壞。

②降雨：巖體中節(jié)理裂隙較為發(fā)育，大氣降雨沿地表裂隙下滲，一是入滲危巖體外傾結(jié)構(gòu)面內(nèi)軟化結(jié)構(gòu)面，大大降低了結(jié)構(gòu)面的粘結(jié)強(qiáng)度，使得危巖在雨季的穩(wěn)定性大幅下降；二是在陡崖后緣的裂縫中的水柱形成靜水壓力。

2.2 崩塌（危巖體）形成機(jī)制分析

危巖體是由裂隙切割形成，前階段變形破壞形式主要為基底掏蝕和裂隙擴(kuò)張。調(diào)查區(qū)內(nèi)裂隙多呈張開狀，其延伸和貫通具備一定規(guī)模。主要為層間裂隙和縱向發(fā)育的卸荷裂隙。當(dāng)近垂直拉張裂隙未貫通，危巖體與母體未分離則形成切割體。在其他外力及自重應(yīng)力等因素影響下，裂隙繼續(xù)擴(kuò)大，后緣連續(xù)貫通之后，使得巖塊與基巖分離。

調(diào)查區(qū)內(nèi)切割體或孤、塊石、堆積體基座由于卸荷或支反力降低，使危巖前緣懸空，形成危巖體，崩塌（危巖體）特征、后緣裂隙發(fā)育特征、前緣臨空狀況、各危巖體的變形破壞方式，當(dāng)危巖體基礎(chǔ)支撐點(diǎn)達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，在地震、強(qiáng)降雨等外力作用下會(huì)產(chǎn)生巖體崩塌。在變形破壞時(shí)，發(fā)生傾倒式、墜落式破壞；受基巖支撐力控制的孤、塊石或者堆積體，在雨水的沖刷、侵蝕作用下，支撐巖土體的支反力降低，將使危巖體產(chǎn)生滑移式破壞。

3 防控地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)鍵策略

根據(jù)該崩塌（危巖體）的基本特征，在分析各危巖體形成機(jī)制、穩(wěn)定性評價(jià)的基礎(chǔ)上，以及坡腳建筑物的重要性、對群眾生命安全危害的社會(huì)影響性，建議本次崩塌（危巖體）地質(zhì)災(zāi)害防治方案為：

方案一：對WY1及WY2危巖帶進(jìn)行局部清除，并在木趟組村后方較為平緩的地段設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行綜合處理。

方案一治理設(shè)計(jì)的理念為對危巖體及松散堆積塊石進(jìn)行局部清除，并在木趟村后方較平緩的地段設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)；針對欠穩(wěn)定的危巖塊體及坡面松動(dòng)的塊石、孤石進(jìn)行防護(hù)。根據(jù)危巖帶的規(guī)模、形態(tài)特征及施工可操作性進(jìn)行全面的治理，以確保坡腳前19戶村民生命財(cái)產(chǎn)安全不受影響。

方案二：搬遷避讓措施。對危巖帶崩塌影響范圍內(nèi)的村民進(jìn)行搬遷避讓。直接對崩塌威脅的居民實(shí)施搬遷，永久性消除災(zāi)害對居民影響。

4 結(jié)論

本次勘查為崩塌（危巖體）地質(zhì)災(zāi)害防治工程施工圖設(shè)計(jì)詳細(xì)勘查階段，通過野外實(shí)地勘查及室內(nèi)資料整理，得到以下結(jié)論：

（1）本次勘查工作方法主要包括資料收集、地形測量、地面調(diào)查、水工環(huán)地質(zhì)綜合測繪等。

（2）該崩塌（危巖體）嚴(yán)重威脅木趟組19戶62人的生命財(cái)產(chǎn)安全，經(jīng)濟(jì)損失損失約300萬元，地質(zhì)災(zāi)害危害對象等級為三級。

（3）勘查區(qū)內(nèi)地形起伏大，地貌類型單一，卸荷裂隙發(fā)育，植被較發(fā)育，堆積體較多，地表水及地下水對危巖體的影響小。根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0218-2006）6.4 條表 7 規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場勘查資料，確定工作區(qū)地質(zhì)復(fù)雜程度分級為較復(fù)雜。

（4）該崩塌（危巖體）位于木趟組后山，共發(fā)育有2個(gè)危巖發(fā)育帶（WY1、WY2）。其中WY1 發(fā)育長度約20m，寬度5～10m，最大單體3m3，一般0.2～1.0m3，總方量約30m3。WY2 位于WY1 北側(cè)靠上位置，發(fā)育長度約30m，發(fā)育寬度8～10m，危巖體主要發(fā)育在靠近臨空面的1～2m范圍內(nèi)，總方量約60m3。

（5）勘查區(qū)危巖帶所處巖性為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組（T1yn）白云巖，呈薄—中厚層狀結(jié)構(gòu)，層理發(fā)育。巖層產(chǎn)狀90°～100°∠50°～70°?？v向節(jié)理沿巖石的層面進(jìn)行發(fā)育，節(jié)理走向呈北西—南東向。該巖層為崩塌（危巖體）發(fā)育的主要地層，該層力學(xué)強(qiáng)度較高，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，在受節(jié)理裂隙及臨空面的控制下發(fā)育成為崩塌（危巖體）。WY1屬于松散堆積型危巖帶，WY2屬于由陡傾裂隙（層理）及臨空面控制下形成的危巖體發(fā)育帶。

（6）通過對危巖體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明，崩塌（危巖體）在天然狀態(tài)工況1作用下處于穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài)，但在暴雨?duì)顟B(tài)工況2作用下則處于基本穩(wěn)定—欠穩(wěn)定狀態(tài)。崩塌（危巖體）在長期的暴雨侵蝕、風(fēng)化、雨水入滲等作用下，其穩(wěn)定性將逐步降低直至失穩(wěn)發(fā)生崩塌。危巖下方的居民區(qū)直接受到崩塌（危巖體）的威脅，而危巖的崩落具有突發(fā)性、難以預(yù)測等特點(diǎn)，若一旦發(fā)生崩塌破壞其后果是十分嚴(yán)重的，危害性極大。