危巖崩塌地質(zhì)災(zāi)害勘查與治理

路正昆，楊 松

（重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局107 地質(zhì)隊(duì)，重慶 400000）

0 引言

危巖崩塌是一種由于一些出現(xiàn)在陡峻斜坡上的巖（土）體突然之間發(fā)生傾倒或瞬間脫落的現(xiàn)象。根據(jù)崩塌類型劃分危巖可大致分為傾倒式崩塌、滑移式崩塌以及墜落式崩塌3 種形式。判斷危巖崩塌發(fā)育特征時(shí)，要結(jié)合邊坡的內(nèi)在結(jié)構(gòu)要素和外在因素進(jìn)行綜合分析[1]。我國(guó)地理特征從西到東各地差異較大，總體上呈現(xiàn)西高東低的趨勢(shì)。總的來(lái)說(shuō)，地層發(fā)育齊全，活動(dòng)帶與穩(wěn)定區(qū)并存，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害泛生。為了能夠從容地應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，降低危巖崩塌發(fā)生時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)和損失，人們需要對(duì)災(zāi)害進(jìn)行實(shí)地勘查，分析其活動(dòng)變形情況[2]，為了能在災(zāi)害發(fā)生時(shí)科學(xué)靈活、從容不迫地應(yīng)對(duì)，應(yīng)該準(zhǔn)確掌握其成因機(jī)制。

1 危巖成因機(jī)制

有關(guān)崩塌的成因可以簡(jiǎn)化為根據(jù)不同的裂隙面和結(jié)構(gòu)面的組合與切割導(dǎo)致，其實(shí)其成因種類繁多，成因也十分復(fù)雜。有關(guān)學(xué)者曾對(duì)我國(guó)天山山脈9 個(gè)特大型巖質(zhì)邊坡進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)破壞位于危巖的活動(dòng)斷層附近，這些學(xué)者認(rèn)為強(qiáng)烈度震級(jí)可能使這些大規(guī)模的巖體出現(xiàn)滑動(dòng)破壞現(xiàn)象。另外，有其他學(xué)者對(duì)魯?shù)榈卣饘?dǎo)致的紅石巖崩塌災(zāi)害進(jìn)行分析，認(rèn)為紅石巖山體發(fā)生破壞的主要原因是地震持續(xù)時(shí)長(zhǎng)和地震加速度引起。一些學(xué)者在評(píng)價(jià)工程巖體穩(wěn)定性研究中得出陡崖底部泥巖內(nèi)腔的形成會(huì)發(fā)生崩塌災(zāi)害。再有一些行業(yè)人員對(duì)鎮(zhèn)地壩古崩塌進(jìn)行分析，總結(jié)出在崩塌形成過(guò)程中前后依次經(jīng)歷了以下6 個(gè)階段：地層形成、地殼抬升、溶蝕初期、溶洞擴(kuò)大、溶洞垮塌、傾倒崩塌，提出崩塌的直接原因歸屬于地下溶洞垮塌。此外，一些地質(zhì)人員對(duì)南川甑子巖山體崩塌案例進(jìn)行研究得出，崩塌的原因主要有巖溶風(fēng)化、巖石自然孕育以及人類活動(dòng)等多個(gè)方面。最開(kāi)始在巖體中出現(xiàn)傾斜節(jié)理發(fā)育，隨后陡崖邊緣在卸荷作用下會(huì)形成張拉裂隙，加上地下采空加速軟弱造成基座破壞變形，當(dāng)應(yīng)力疊加超過(guò)巖體抗破壞強(qiáng)度時(shí)發(fā)生崩塌現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，不同地區(qū)發(fā)生崩塌災(zāi)害的成因機(jī)理都不盡相同，不僅會(huì)受到多個(gè)內(nèi)部主控因素的耦合作用的影響，如巖體自身強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)以及邊界條件等，還會(huì)受到來(lái)自降雨、冰凍、地震、月球和太陽(yáng)對(duì)地球產(chǎn)生的固體潮及人類活動(dòng)等一些外部致災(zāi)成因的影響[3]。

2 關(guān)于某部區(qū)域危巖地質(zhì)災(zāi)害勘查工作開(kāi)展

2.1 項(xiàng)目概況

重慶市某部區(qū)域位于距重慶市中以城區(qū)12.5km處，其鄉(xiāng)內(nèi)古鎮(zhèn)建于重慶某河畔陡峭的危巖之上，背倚青山，三面環(huán)水，砌石為門(mén)，壘石為墻，自然地質(zhì)條件十分復(fù)雜，地形起伏大，地質(zhì)環(huán)境總體較脆弱，加之近年來(lái)人類對(duì)環(huán)境的破壞以及地震、大風(fēng)、降雨等各種不利氣候，極大地加劇了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。某部區(qū)域危巖位于學(xué)校南面陡坡上，其危害的主要對(duì)象有學(xué)校的600多余名師生、居民、道路、農(nóng)作物、學(xué)校固定資產(chǎn)等。歷史上，該地屢次發(fā)生剝落、墜落事件，這對(duì)某部區(qū)域人民而言是極大的威脅。目前，經(jīng)勘查，某部區(qū)域各地危巖體隱患點(diǎn)都處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時(shí)都有產(chǎn)生崩塌的可能，若不及時(shí)采取防止措施，將嚴(yán)重危脅某部區(qū)域人民生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，科學(xué)的規(guī)劃崩塌（危巖）地質(zhì)災(zāi)害防治工作，科學(xué)、合理地開(kāi)發(fā)利用地質(zhì)環(huán)境資源，最大限度地避免和減少地質(zhì)災(zāi)害給人們生命財(cái)產(chǎn)造成的損失，可以切實(shí)落實(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、有效利用地質(zhì)環(huán)境資源，促進(jìn)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的思路，實(shí)現(xiàn)人和大自熱的和諧相處具有重要指導(dǎo)和借鑒意義。

2.2 危巖地質(zhì)災(zāi)害勘查方法及內(nèi)容

從2014 年開(kāi)始研發(fā)團(tuán)隊(duì)就對(duì)某部區(qū)域地質(zhì)情況展開(kāi)勘查，其中某部區(qū)域勘查范圍包括南側(cè)以斜坡坡頂為界、北側(cè)以重慶河為界，東側(cè)及西側(cè)已某部區(qū)域范圍外延100m 為界的所有區(qū)域。

2.2.1 勘察方法與手段

根據(jù)某部區(qū)域南側(cè)危巖帶的出露條件及特征，勘察工作采取了資料收集（在勘查前，通過(guò)遙感圖及歷史資料分析，收集了危巖所在地區(qū)的地形圖、地質(zhì)資料、水文氣象字、威脅對(duì)象等資料）、地質(zhì)測(cè)繪（對(duì)巖體結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)面特征等進(jìn)行收集，對(duì)危巖體產(chǎn)出的位置、形態(tài)、大小、規(guī)模、物質(zhì)組成以及其可能發(fā)生的破壞方式、崩塌破壞的規(guī)模和范圍、滾石的落距、災(zāi)情及險(xiǎn)情核實(shí)等進(jìn)行測(cè)繪預(yù)算）、勘探與實(shí)驗(yàn)（對(duì)頂部覆蓋層的危巖便捷條件、變形嚴(yán)重的邊坡、可能可以采取的防護(hù)措施等進(jìn)行了計(jì)算和模擬）等種勘查方法[4]。設(shè)置E 級(jí)GPS 控制點(diǎn) 2 個(gè)，1:1000 工程地質(zhì)測(cè)量 1.99km2，1:1000剖面線測(cè)量1.559km，砂巖物理力學(xué)試驗(yàn)9 件，如圖1所示。

圖1 危巖體剖面

2.2.2 地形地質(zhì)條件

研究區(qū)屬侵蝕性低山河谷陡斜坡地貌類型，從地形上來(lái)看，整個(gè)學(xué)校位于河谷陡坎以下平臺(tái)地帶，現(xiàn)崩塌（危巖）就形成于該陡崖地帶。從其后來(lái)看，整個(gè)地區(qū)冬季春旱，夏季炎熱多伏旱，全年日照少，初夏晚秋多陰雨，年平均降水量為1286.8mm，主要集中在夏季，區(qū)域立體氣候和地區(qū)差異顯著。從地質(zhì)構(gòu)造來(lái)看，工作區(qū)無(wú)大的斷層通過(guò)，巖層呈單斜產(chǎn)出，區(qū)內(nèi)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，以 20°∠75°、112°∠85°兩組節(jié)理最為發(fā)育，共同組成“X”型共軛節(jié)理，節(jié)理面光滑，局部粗糙，裂隙寬0.1～1cm，局部有粘土充填，節(jié)理間距 10～40cm，平均密度2 條/m，最密處可達(dá)4 條/m，節(jié)理裂隙的密集發(fā)育致使整個(gè)危巖帶較為松動(dòng)破碎，為崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了條件。危巖帶巖石主要以白堊系嘉定群下段（Kjd1）：紫色紅色石英砂巖、偶夾泥巖為主，整體泥巖質(zhì)軟，易風(fēng)化、崩解、軟化，透水性差，易風(fēng)化，在外力作用下極易發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

2.2.3 研究區(qū)危巖勘察評(píng)價(jià)

某部區(qū)域某部區(qū)域危巖帶總長(zhǎng)約400m，傾向約15°，傾角約70°；區(qū)內(nèi)主要有危巖單體12 個(gè)，總體積約19928.7m3。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的危巖體均受外傾、陡傾裂隙控制，危巖體頂部陡傾裂隙為巖體內(nèi)部硬性結(jié)構(gòu)面，貫通性較好，裂隙走向基本與危巖帶走向接近，在114°～150°，傾角在 65°～82°不等，寬度 1～30cm 不等，大部分有泥土、石塊等充填，局部無(wú)充填。此類危巖體由于底部支撐巖石或土體側(cè)向約束力較小，頂部又發(fā)育陡傾裂隙，且基本貫通至危巖體底部，其處于極限平衡狀態(tài)，危險(xiǎn)性、危害性大。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問(wèn)得知，某部區(qū)域上方的危巖體歷史上曾發(fā)生過(guò)數(shù)次規(guī)模不等的零星崩塌，該危巖帶每次雨季后均會(huì)發(fā)生小規(guī)模剝、墜落跡象；根據(jù)勘察、分析、評(píng)價(jià)，區(qū)內(nèi)有10 處危巖體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，1 處危巖體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，如圖2 所示。

圖2 危巖體地質(zhì)災(zāi)害治理工程勘查立面

3 危巖防治目標(biāo)原則

3.1 防治原則

鑒于某部區(qū)域地質(zhì)環(huán)境脆弱，危巖體大部分處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，局部處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定，由于受該危巖體威脅對(duì)象重要，防治原則確定為工程措施與非工程措施并舉，綜合整治，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，作好預(yù)報(bào)。本次我們的工程措施應(yīng)執(zhí)行“突出重點(diǎn)、因害設(shè)防，技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，施工方便，工程結(jié)構(gòu)安全可靠，一次性根治不留后患”的原則，實(shí)施永久性防災(zāi)工程[5]。此外，還應(yīng)加強(qiáng)政府的職能管理，減少人為活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，提高防災(zāi)意識(shí)，保護(hù)地質(zhì)環(huán)境；同時(shí)作好監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)工作。

3.2 治理目標(biāo)

根據(jù)某部區(qū)域危巖體的發(fā)育規(guī)模及影響對(duì)象，本著“以人為本”的原則，采取有效的工程治理措施徹底根除安全隱患，同時(shí)選擇的工程類型要設(shè)防安全系數(shù)高，盡量減少不可預(yù)見(jiàn)因素，總體穩(wěn)定可靠度大。鑒于此，治理總體目標(biāo)為重點(diǎn)保護(hù)某部區(qū)域人民的生命財(cái)產(chǎn)安全[6]。

4 關(guān)于危巖的治理工作

目前常見(jiàn)的危巖的治理方法包括主動(dòng)防護(hù)（通過(guò)人為工程方式直接清除或加固危巖，使其變得穩(wěn)定）和被動(dòng)防護(hù)（在一定范圍內(nèi)攔截已經(jīng)失穩(wěn)的危巖體，使巖體崩塌后不會(huì)傷害到保護(hù)對(duì)象）兩種，具體治理方式如下。

4.1 主動(dòng)防護(hù)

在危巖的治理中，主動(dòng)防護(hù)適用于能準(zhǔn)確判斷的單個(gè)危巖體和危險(xiǎn)帶，指的是通過(guò)人工的干涉，對(duì)危巖進(jìn)行加固，其主要包括清除、錨固、嵌補(bǔ)支撐、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等。在某部區(qū)域的危巖治理地帶以一級(jí)陡巖（主要表現(xiàn)為陡巖底部巖腔及探頭巖體、柱體、塊狀危巖體）和三級(jí)陡巖（零星危巖體，個(gè)頭小，受風(fēng)化裂隙切割）為主，在治理防護(hù)過(guò)程中采取的是以底部支撐嵌補(bǔ)+錨固為主，清除、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)為輔的綜合治理方式，經(jīng)勘查，某部區(qū)域的危巖帶具備先關(guān)的施工條件，我們對(duì)其的治理措施是分別針對(duì)每個(gè)危巖單體和危巖帶采用“削方+嵌補(bǔ)+排水溝”的方式給予防護(hù)和治理[7]。

4.2 被動(dòng)防護(hù)

被動(dòng)防護(hù)主要是設(shè)置攔石結(jié)構(gòu)，包括石槽、被動(dòng)攔石網(wǎng)、攔石墻、棚洞等，這主要適用于地質(zhì)情況復(fù)雜、危巖分布密集地帶，這種治理方式對(duì)單個(gè)危巖治理難度較大，且不容易達(dá)到治理效果。在某部區(qū)域的危巖治理中，考慮到危巖帶下方為丙安小學(xué)，我們?cè)谛W(xué)上方布置了攔石網(wǎng)和攔石墻。這樣一來(lái)，一旦災(zāi)害發(fā)生，在主動(dòng)防護(hù)無(wú)效的情況下，能通過(guò)攔石網(wǎng)和攔石墻阻擋掉落的巖石，以確保周圍居民的生命財(cái)產(chǎn)安全[8]。

4.3 加強(qiáng)管理，促進(jìn)治理工作有效開(kāi)展

在勘測(cè)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)該區(qū)域在早年修建公路和斜坡下部的民房時(shí)房屋的切坡對(duì)斜坡坡腳曾造成影響，這也在一定程度上形成了危巖體崩塌的誘因。因此，某部區(qū)域危巖體隨時(shí)有崩塌的危險(xiǎn)，除了需要采取以上措施進(jìn)行主動(dòng)和被動(dòng)治理外，還需要從人文方面加強(qiáng)管理采取相關(guān)措施，在危險(xiǎn)區(qū)邊緣顯著地段設(shè)置警示牌，加大防災(zāi)宣傳力度，提高全民防災(zāi)意識(shí)。當(dāng)?shù)卣畱?yīng)做好并落實(shí)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)預(yù)案和應(yīng)急措施方案，以確保災(zāi)難發(fā)生時(shí)，能采取及時(shí)的措施，減少危巖災(zāi)害帶來(lái)的損失。根據(jù)目前地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，應(yīng)形成強(qiáng)有力的管理機(jī)制，依法嚴(yán)格控制地質(zhì)環(huán)境惡化和災(zāi)害隱患區(qū)的不規(guī)范開(kāi)荒、建筑等活動(dòng)，規(guī)范土地資源利用的行為。向片區(qū)周圍群眾廣泛宣傳保護(hù)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境、預(yù)防災(zāi)害的科普知識(shí)，宣傳法規(guī)和政策，提高全社會(huì)保護(hù)環(huán)境、防災(zāi)減災(zāi)的意識(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

某部區(qū)域的危巖帶直接威脅著周圍居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，也直接影響著政策教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，及時(shí)對(duì)其開(kāi)展防治工作，是確保師生和居民生命財(cái)產(chǎn)安全的唯一方式。但危巖的變形破壞受多種因素的影響，在多種因素的共同作用下，危巖帶的變形具有不可預(yù)見(jiàn)性和突發(fā)性，如何在最短的時(shí)間內(nèi)采取行之有效的治理方式，只有從各個(gè)方面綜合考慮，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，從多方做好預(yù)防和預(yù)警，才能充分做好地質(zhì)災(zāi)害的防治工作，為群眾創(chuàng)造良好的生活環(huán)境。