新疆溫宿縣天山大峽谷景區(qū)崩塌危巖體破壞機(jī)制及運(yùn)動學(xué)特征分析

摘" "要：新疆溫宿縣天山大峽谷景區(qū)峽谷兩側(cè)崩塌災(zāi)害較發(fā)育，滾石崩落至峽谷內(nèi)將威脅過往車輛和游客。崩塌災(zāi)害受多種因素影響，具極大的隨機(jī)性，故探究崩塌危巖體運(yùn)動學(xué)特征參數(shù)的強(qiáng)弱對當(dāng)?shù)乇浪鸀?zāi)害防治至關(guān)重要。本文選取1號峽谷入口西側(cè)典型崩塌危巖體為研究對象，在現(xiàn)場調(diào)查基礎(chǔ)上分析崩塌災(zāi)害的形成機(jī)制，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)對現(xiàn)狀危巖體穩(wěn)定性進(jìn)行分析，利用Rockfall軟件對危巖體的崩落運(yùn)動特征進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果表明：現(xiàn)狀危巖體基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)測危巖體發(fā)生崩落后會與坡腳堆積體坡面或峽谷地表發(fā)生劇烈碰撞并產(chǎn)生強(qiáng)烈反彈，在碰撞瞬間落石的動能和速度均達(dá)到峰值，發(fā)生碰撞后因能量損耗導(dǎo)致動能和運(yùn)動速度逐漸降低。預(yù)測發(fā)生崩塌破壞后落石最大反彈高度為2.44 m，最大平移速度15.51 m/s，最大動能1 365.16 J，最大影響范圍11.68 m。研究結(jié)果對該區(qū)域危巖體影響范圍的確定及崩塌災(zāi)害的防治提供重要參考，對峽谷內(nèi)其他崩塌危巖體研究具指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：崩塌危巖體；形成機(jī)制；運(yùn)動特征；Rockfall；天山大峽谷

巖質(zhì)崩塌是指通過滑動、翻轉(zhuǎn)或墜落而脫落的巖石碎片沿垂直或次垂直斜坡崩落，沿軌跡彈跳或飛行，或在巖屑或巖屑斜坡上滾動，是山區(qū)最主要的地質(zhì)災(zāi)害之一[1-2]。崩塌災(zāi)害主要受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等內(nèi)在因素影響，且受地形地貌、風(fēng)化、侵蝕、降雨、凍融循環(huán)、地震、人類工程活動等外在因素影響[3]，具隨機(jī)性高、速度快、發(fā)生突然的特點(diǎn)[4]。崩塌是山區(qū)最主要的地質(zhì)災(zāi)害之一，也是最常見的地貌演化產(chǎn)物之一，嚴(yán)重威脅著人類的生存環(huán)境，造成人類生命和財(cái)產(chǎn)損失[5-7]，為防止人類居住環(huán)境受崩塌災(zāi)害侵?jǐn)_，首要關(guān)注崩塌災(zāi)害形成機(jī)制，其次是評估崩塌危巖體的穩(wěn)定性并分析危巖體運(yùn)動學(xué)特征。

關(guān)于崩塌災(zāi)害形成機(jī)制與模式的總結(jié)，胡厚田將崩塌破壞模式分為5類[8]：傾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓脹式崩塌、拉裂式崩塌和錯(cuò)斷式崩塌，目前國內(nèi)的崩塌研究大多采用該分類標(biāo)準(zhǔn)。國外對巖質(zhì)危巖體的失穩(wěn)破壞進(jìn)行了不同分類，分為3種類型：落石、巖崩和巖質(zhì)滑坡，這些分類標(biāo)準(zhǔn)在國外的崩塌研究和工程實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用[9]。

目前，崩塌穩(wěn)定性分析評價(jià)方法有地質(zhì)分析、數(shù)理分析、概率分析、模型試驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)及利用動態(tài)監(jiān)測資料分析判斷等，地質(zhì)分析是穩(wěn)定性評價(jià)的基本方法，具有決策意義。國內(nèi)諸多學(xué)者應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論提出了一種危巖塊體穩(wěn)定性的灰色聚類評價(jià)方法，該方法結(jié)合了可靠性理論和時(shí)序分析方法，可對危巖塊體穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評價(jià)，通過對危巖塊體相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集和分析，利用灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算出塊體穩(wěn)定性指標(biāo)值，進(jìn)行聚類分析，此方法能夠較好地評估危巖塊體穩(wěn)定性，并為相關(guān)工程提供科學(xué)依據(jù)[10-12]。經(jīng)過詳細(xì)推導(dǎo)，也有研究學(xué)者基于極限平衡理論提出了滑塌式危巖、傾倒式危巖和墜落式危巖在不同荷載組合下穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算方法，結(jié)合穩(wěn)定性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立系統(tǒng)的危巖穩(wěn)定性分析方法[13-14]。近年來，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)得到全面推廣，特別是普適型監(jiān)測設(shè)備的普及，能夠?qū)崟r(shí)獲取災(zāi)害體的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)定的閾值精準(zhǔn)預(yù)警，為地質(zhì)災(zāi)害防治及后續(xù)減災(zāi)工作奠定了良好基礎(chǔ)[15]。馮振和張曉勇等學(xué)者以三峽庫區(qū)山區(qū)城鎮(zhèn)重大地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警示范區(qū)為研究區(qū)[16-17]，利用常規(guī)地面監(jiān)測設(shè)備如伸縮位移計(jì)和應(yīng)力計(jì)，對地表裂縫的相對位移和危巖體基座的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測；此外，結(jié)合CR-InSAR技術(shù)進(jìn)行調(diào)查與監(jiān)測，以實(shí)現(xiàn)對典型山區(qū)城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害變形的高精度、動態(tài)立體化監(jiān)測，該研究為山區(qū)城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)警提供了重要支持，提升對地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)警能力，動態(tài)監(jiān)測資料分析成為地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性分析評價(jià)的重要手段和方法。

目前關(guān)于崩塌危巖體影響范圍及運(yùn)動特征的研究，國內(nèi)外常采用野外調(diào)查（落石試驗(yàn)）、理論分析和數(shù)值分析3種方法，且大多依賴Hertz彈性碰撞理論和碰撞恢復(fù)系數(shù)[18]。謝金等基于Rocfall數(shù)值模擬軟件[19]，以貴州省赤水市葫市鎮(zhèn)唐家屋基高陡邊坡危巖體為研究對象，得出落石對坡腳學(xué)校和公路等建筑物的影響概率。國外學(xué)者B.Pichler等總結(jié)了一種沖擊力計(jì)算公式[20]，應(yīng)用于落石模擬中，可較為準(zhǔn)確得描述落石對砂礫土質(zhì)墊層的沖擊力。楊龍偉等利用DAN-W動力學(xué)軟件和F-F-V模型模擬計(jì)算[21]，對新疆烏恰縣康蘇紅層崩塌運(yùn)動學(xué)特征進(jìn)行了研究，分析崩塌碎屑流運(yùn)動學(xué)特征及形態(tài)變化、堆積體厚度變化，為紅層地區(qū)類似潛在崩塌碎屑流災(zāi)害的形成特征和運(yùn)動效應(yīng)分析提供借鑒。

新疆山地面積廣、河流溝谷眾多、氣候干旱少雨，山地切割強(qiáng)烈，造就了眾多峽谷景觀資源[22]。峽谷氣勢恢宏，無論從自然景觀還是人文景觀來看，峽谷景觀資源均是極其重要的旅游資源，充滿著神秘的誘惑力，峽谷旅游也伴隨著國內(nèi)觀光旅游鼎盛而發(fā)展起來[23]。峽谷內(nèi)外地質(zhì)作用活動強(qiáng)烈，具有獨(dú)特的地形地貌特征，切割強(qiáng)烈，兩側(cè)多為基巖高陡邊坡，構(gòu)造活動性大、巖體穩(wěn)定性差，區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育，主要包括崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害，其中，崩塌是峽谷地區(qū)普遍發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害之一，在地質(zhì)環(huán)境漸變過程中，裸露的巖體易被多組結(jié)構(gòu)面切割，形成臨空，在重力、風(fēng)化、地震、降雨等作用下失穩(wěn)，具有隨機(jī)性、突發(fā)性、危害性較大等特點(diǎn)[24]。

隨著峽谷旅游資源的開發(fā)，峽谷地質(zhì)災(zāi)害問題也日益突出，地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重威脅峽谷景區(qū)內(nèi)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文選取溫宿縣天山大峽谷1號峽谷入口西側(cè)典型崩塌危巖體進(jìn)行研究，在總結(jié)前人對危巖體崩塌災(zāi)害研究基礎(chǔ)上，根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查和研究區(qū)工程地質(zhì)條件，結(jié)合無人機(jī)航拍影像和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)，分析危巖體的特征、破壞機(jī)制及現(xiàn)狀穩(wěn)定性。通過運(yùn)用Rocfall軟件對典型危巖體運(yùn)動特征進(jìn)行模擬，分析崩塌滾（落）石能量、速度、運(yùn)動高度及停積點(diǎn)。同時(shí)預(yù)測崩塌運(yùn)動軌跡和影響范圍，在崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治方面提供科學(xué)依據(jù)，為促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜渭敖?jīng)濟(jì)發(fā)展提供支撐[25]。

1" 崩塌孕災(zāi)環(huán)境分析

溫宿縣天山大峽谷位于天山中段南麓新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣（圖1），為淺切割低山丘陵地貌，微地貌為深切割峽谷陡崖，峽谷崖壁相對高差40～60 m，坡面坡度達(dá)75°～85°，局部直立，坡腳溝谷寬15～30 m，兩側(cè)分布崩塌堆積體；地層巖性為新近系中新統(tǒng)上部紅色巖組砂巖、礫巖、泥巖互層，厚層-塊狀構(gòu)造，地層產(chǎn)狀60°∠12°，屬緩傾斜地層，峽谷兩側(cè)邊坡屬反傾邊坡，地層巖性分布界線清晰。工程地質(zhì)巖組為層狀、互層狀較軟弱-軟弱碎屑巖巖組，易形成剪切、拉張裂縫。地質(zhì)構(gòu)造位于塔里木地臺-北部凹陷-庫車凹陷，總體近EW向延伸，北與巴什蘇洪復(fù)背斜相鄰，南與柯坪斷隆、阿瓦提斷陷相鄰，中、新生代經(jīng)歷多次構(gòu)造變動，主要表現(xiàn)為褶皺運(yùn)動，因強(qiáng)烈地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動形成了一系列規(guī)模不等、軸向大致平行的褶曲。新構(gòu)造運(yùn)動隸屬天山南緣構(gòu)造運(yùn)動，主要表現(xiàn)為升降運(yùn)動，區(qū)域上位于南天山地震帶，屬地震多發(fā)區(qū)。地下水類型為碎屑巖類裂隙孔隙水，水量極貧乏，水位埋深大于5 m。人類工程活動主要為旅游開發(fā)建設(shè)、牧業(yè)活動。該地氣候?qū)俚湫偷拇箨懶詼貛Ц珊禋夂?，四季分明，晝夜溫差較大，巖體遭受強(qiáng)烈的熱脹和凍融作用。

2" 崩塌危巖體特征及破壞機(jī)制分析

2.1" 發(fā)育特征

1號峽谷入口西側(cè)崩塌危巖帶長約100 m，高60 m，寬度約40 m，邊坡坡向135°∠85°，巖層產(chǎn)狀約60°∠12°，邊坡為反傾邊坡，危巖體總體積約13 000 m3，崩塌規(guī)模為中型。崩塌單體塊度0.6 m×2.0 m×0.4 m為主，單體體積多為0.2～1 m3。坡體垂向節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育兩組貫通節(jié)理裂隙，傾角70°～85°，產(chǎn)狀分別為314°∠80°，240°∠75°，將巖體切割形成不規(guī)則塊狀危巖體，可能失穩(wěn)因素包括降雨、地震、坡腳侵蝕、凍脹、工程擾動等。本次研究典型危巖體為一坡度近直立的危巖體，高約15 m，寬約2 m，體積約9 m3。由新近系中新統(tǒng)紅色巖組砂巖、礫巖、泥巖互層組成，危巖體邊界為張開的裂隙，裂隙從上部貫穿至基座，走向224°，坡度85°，裂隙寬度約0.5～10 cm，局部充填風(fēng)化碎石及砂土?，F(xiàn)狀崩塌危巖帶堆積體堆積于坡腳，沿溝谷帶狀分布，部分塊體散落于溝谷，崩塌危巖帶堆積體體積約800 m3，坡度約32°～60°，最大崩落塊體尺寸2.0 m×1.2 m×0.6 m，體積1.5 m3。

2.2" 形成機(jī)制

危巖體位于1號峽谷入口西側(cè)，現(xiàn)已安裝監(jiān)測預(yù)警設(shè)備（圖2-a），受峽谷切割作用，邊坡總體較陡，局部近于直立，坡腳堆積崩落碎塊石（圖2-b）。崩塌體地層巖性主要為砂巖、礫巖、泥巖互層，砂巖、礫巖天然單軸抗壓強(qiáng)度均值為3.02 MPa，天然抗剪強(qiáng)度均值為1.31 Mpa，力學(xué)強(qiáng)度相對較低，易風(fēng)化，在地質(zhì)應(yīng)力作用下破碎巖體易產(chǎn)生剪切和拉張裂隙（圖2-c），這類裂隙通常呈現(xiàn)穿越和切割巖層特征，并可能延伸至較深地層。

崩塌危巖體巖性為砂巖、礫巖、泥巖互層，具差異風(fēng)化特征，坡體易形成臨空面。巖體發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，產(chǎn)狀分別為314°∠80°、240°∠75°，兩組節(jié)理裂隙相互穿叉，對巖體具切割和破碎作用，這些裂面結(jié)合性較差，充填物較少，特別是臨近臨空面的位置，由于剪切和拉張作用影響，裂隙張開度較大，該結(jié)構(gòu)條件為崩塌的發(fā)生提供了有利條件[21]。

所處地貌為切割低山丘陵，年均降水量高達(dá)220 mm。每年的5～9月是相對集中的降水期，約占全年降水量的70%。冬季，巖體裂隙中積聚的水會結(jié)冰形成凍結(jié)滯水，由于凍脹作用，裂隙逐漸擴(kuò)大。隨著春季氣溫的上升，裂隙中的凍結(jié)滯水會融化，此外，地表上的融雪水也會沿裂隙滲入，導(dǎo)致裂隙內(nèi)部水壓增加，這也會降低裂隙面摩擦阻力，進(jìn)一步擴(kuò)大巖體裂隙，該水文地質(zhì)條件為崩塌的發(fā)生提供了良好條件[21]。

2.3" 破壞機(jī)制

通過野外地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合研究區(qū)崩塌形成因素，運(yùn)用崩塌演化運(yùn)動全過程方法分析1號峽谷入口西側(cè)崩塌失穩(wěn)破壞機(jī)制，并將崩塌體發(fā)生過程分為差異風(fēng)化剝蝕-裂隙發(fā)育、巖體結(jié)構(gòu)變形破壞、危巖體失穩(wěn)破壞-崩塌落下3個(gè)階段（圖3）。

差異風(fēng)化剝蝕、裂隙發(fā)育階段" 在降雨和風(fēng)力等外部地質(zhì)力作用下，由于抗風(fēng)化能力不同（砂巖、礫巖較強(qiáng)，泥巖較弱），砂巖、礫巖和泥巖的互層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的差異風(fēng)化剝蝕現(xiàn)象，巖體的節(jié)理裂隙開始形成（圖3-a）。

巖體結(jié)構(gòu)變形破壞階段" 主要為受降雨、融雪影響，雨水、融雪水滲入節(jié)理裂隙，交替發(fā)生凍脹作用，裂隙進(jìn)一步延伸發(fā)育，降低裂縫力學(xué)性能，臨空面周圍巖體發(fā)生卸荷回彈，出現(xiàn)應(yīng)力重新分布、分異現(xiàn)象，由于外部地質(zhì)力作用，導(dǎo)致臨空面附近形成拉應(yīng)力集中帶，危巖體底部出現(xiàn)剪應(yīng)力增高帶，在危巖體內(nèi)部朝向臨空方向，出現(xiàn)卸荷回彈現(xiàn)象，而坡體上部則進(jìn)一步沿節(jié)理裂隙發(fā)展形成卸荷裂隙帶（圖3-b）[21]。

危巖體失穩(wěn)破壞-崩塌落下階段" 隨著卸荷裂隙帶繼續(xù)擴(kuò)張，當(dāng)下滑力大于結(jié)構(gòu)面摩擦阻力時(shí)，危巖體出現(xiàn)拉裂破壞，在降雨、融雪、地震、工程擾動等外部作用下，危巖體失穩(wěn)墜落發(fā)生崩塌災(zāi)害，崩積物堆積于坡腳（圖3-c）。

綜上所述，溫宿縣天山大峽谷景區(qū)1號峽谷入口西側(cè)斜坡在峽谷切割、侵蝕和風(fēng)化等作用下坡腳形成凹腔，由于斜坡的主控結(jié)構(gòu)面順坡向近乎直立，其余兩組結(jié)構(gòu)面與主控結(jié)構(gòu)面共同切割巖體呈塊狀，且具有砂巖-礫巖-泥巖的互層結(jié)構(gòu)、節(jié)理裂隙控制面，斜坡巖體在自重、凍融循環(huán)和降雨等因素誘發(fā)下，形成墜落式崩塌。

3" 危巖體穩(wěn)定性評價(jià)

3.1" 赤平投影分析法

危巖體基巖為砂巖、礫巖、泥巖不等厚互層，地層產(chǎn)狀約60°∠12°，危巖體邊坡傾向135°，坡角約85°。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析，危巖體受兩組結(jié)構(gòu)面控制，產(chǎn)狀314°∠80°、240°∠75°。據(jù)赤平投影圖分析（圖4），危巖體兩組結(jié)構(gòu)面的交線位于邊坡外側(cè)，傾向與坡向大致相同，傾角相對較小，屬欠穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，危巖體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2" 監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)狀條件下危巖體臨空面已于2021年5月安裝普適型監(jiān)測設(shè)備（圖2-a），監(jiān)測設(shè)備采用深圳市北斗云信息技術(shù)有限公司設(shè)備，設(shè)備類型為傾角加速度計(jì)，雨量計(jì)與西北方向約1 km處監(jiān)測預(yù)警點(diǎn)共用。監(jiān)測預(yù)警內(nèi)容包括雨量、瞬間沖擊加速度、X（X軸與水平面的夾角絕對值）、Y（Y軸與水平面的夾角絕對值）、Z（Z軸與水平面的夾角絕對值）、AZI（方位角：X軸在水平面的投影與磁北夾角）、angle（XY軸所形成的平面與水平面的夾角）。監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)與中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院研發(fā)的監(jiān)測預(yù)警實(shí)時(shí)管理平臺銜接，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好，監(jiān)測儀器能夠?qū)崿F(xiàn)自動實(shí)時(shí)采集、存儲和發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)。

據(jù)監(jiān)測統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，自2022年10月1日—2023年10月1日該崩塌危巖體瞬間沖擊加速度最大值均為0，X、Y、AZI、angle數(shù)值均為0°，Z為90°（圖5）；單日（2023年5月20日）最大降雨量為12.2 mm，累計(jì)降雨量為23.8 mm（圖6），降雨主要集中在4—10月。據(jù)監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)分析，反映危巖體穩(wěn)定狀態(tài)的瞬間沖擊加速度、傾角（X、Y、Z、AZI、angle）無變化，現(xiàn)狀危巖體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

雖然現(xiàn)狀危巖體無監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)變化，但據(jù)該崩塌形成破壞機(jī)制，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查及赤平投影分析，隨著風(fēng)化剝蝕加劇，節(jié)理裂隙將進(jìn)一步延伸發(fā)展，危巖體穩(wěn)定性降低，在地震、降雨、工程擾動等外力作用下易發(fā)生崩塌破壞。

4" 危巖體運(yùn)動學(xué)特征分析

溫宿縣天山大峽谷景區(qū)1號峽谷入口西側(cè)崩塌失穩(wěn)破壞模式為滑移式。Rockfall模型是由蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院力學(xué)中心和WSL雪地和雪崩研究所SLF的RAMMS程序團(tuán)隊(duì)開發(fā)，用于研究下落巖石的剛體運(yùn)動，模擬巖石運(yùn)動軌跡及特征。通過Rockfall軟件，輸入相關(guān)參數(shù)，如巖坡形狀、巖體特性、地面摩擦系數(shù)等，再輸入崩塌事件的起始條件，如初始速度和方向等。軟件可通過數(shù)值模擬的方式，預(yù)測崩塌滾石在巖坡上的運(yùn)動軌跡、速度和能量等。分析對于崩塌地質(zhì)災(zāi)害的防治工作非常有幫助，可為相關(guān)工程和防災(zāi)措施提供科學(xué)依據(jù)[19]。

4.1" 危巖體及所在坡面參數(shù)

危巖體距離坡腳峽谷高差約60 m，峽谷寬15～30 m，危巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，一旦發(fā)生崩塌破壞，可能沿所在剖面向下滾落，對坡腳溝谷過往車輛、行人構(gòu)成威脅。通過模型分析可知，崩塌危巖體邊坡自上而下可分為4段，1坡段、2坡段（基巖露頭），3坡段（少量植被的崩塌堆積體），4坡段（植被土壤）。根據(jù)上述各段坡面特征選擇坡面的法向恢復(fù)系數(shù)（Rn）和切向恢復(fù)系數(shù)（Rt），據(jù)巖石特性，選擇相應(yīng)的基本系數(shù)（表1）。

4.2" 運(yùn)動特征模擬

本次使用Rockfall軟件模擬危巖體崩塌后落石的運(yùn)動軌跡，共設(shè)置50個(gè)落石進(jìn)行模擬，據(jù)野外調(diào)查，落石直徑設(shè)置為0～2.5 m。據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，崩塌體初始位置設(shè)計(jì)位于1、2坡段交界處，初始運(yùn)動速度、轉(zhuǎn)動速度均設(shè)為0。據(jù)模擬結(jié)果，落石脫離母巖后，沿2坡段做垂直運(yùn)動，碰到坡腳堆積體后做拋物線運(yùn)動，部分落入堆積體坡面后滾落至峽谷，部分直接落入峽谷后二次回彈，最終停止于峽谷，崩塌危巖體均落入峽谷，距離崩塌塊石、碎石堆積體坡腳5.75～11.68 m，最大影響范圍為11.68 m（圖7）。據(jù)模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)，危巖體停積位置分布見表2。

從危巖體彈跳高度、總動能和運(yùn)動速度分布曲線圖可看出（圖8），危巖體最大反彈高度2.44 m，危巖體在崩塌塊石、碎石堆積體坡腳向峽谷方向1.06 m處運(yùn)動速度和動能達(dá)峰值，最大平移速度為15.51 m/s，最大動能1 365.16 J。據(jù)模擬結(jié)果，落石彈跳高度曲線與總運(yùn)動能量、運(yùn)動速度曲線形態(tài)整體相似，說明危巖體發(fā)生崩塌后落石與坡腳堆積體坡面或峽谷地表發(fā)生劇烈碰撞并產(chǎn)生強(qiáng)烈反彈，在碰撞瞬間，落石的動能和速度均達(dá)到峰值，同時(shí)碰撞后因能量損耗導(dǎo)致動能和運(yùn)動速度開始逐漸降低。危巖體在距離崩塌塊石、碎石堆積體坡腳11.68m處運(yùn)動速度、彈跳高度和動能均減至0，此時(shí)落石運(yùn)動至最遠(yuǎn)距離，即危巖體最大影響范圍。景區(qū)游客通行道路寬度約25 m，危巖體最大影響范圍位于該范圍內(nèi)。

研究結(jié)果表明，危巖體發(fā)生崩塌破壞后均能到達(dá)坡腳峽谷，到達(dá)峽谷時(shí)具最大的動能和運(yùn)動速度，對峽谷過往車輛、人員等構(gòu)成威脅。因此，在加強(qiáng)危巖體監(jiān)測預(yù)警的同時(shí)，應(yīng)在坡腳設(shè)置攔石壩、攔石網(wǎng)等工程措施，同時(shí)要充分考慮攔石墻、攔石網(wǎng)的最大沖擊力，以起到對滾石阻擋攔截的作用。

5" 結(jié)論

（1） 切割峽谷陡崖地貌、層狀互層狀較軟弱-軟弱碎屑巖巖組、碎屑巖類裂隙孔隙地下水及溫帶大陸性干旱氣候，決定了溫宿縣天山大峽谷景區(qū)峽谷兩側(cè)崩塌災(zāi)害發(fā)育，崩塌類型主要為滑移式崩塌，主要威脅坡腳峽谷過往車輛、游客生命財(cái)產(chǎn)安全。

（2） 危巖體巖性組合和坡體結(jié)構(gòu)面的組合是控制崩塌災(zāi)害的主要因素。砂巖-礫巖-泥巖互層結(jié)構(gòu)、兩組節(jié)理裂隙控制面、降雨和融雪的入滲及地震等因素，均在危巖體失穩(wěn)和破壞過程中起重要作用。崩塌失穩(wěn)破壞可劃分為3個(gè)階段：差異風(fēng)化剝蝕-裂隙發(fā)育階段、巖體結(jié)構(gòu)變形破壞階段及危巖體失穩(wěn)破壞-崩塌落下階段。

（3） 應(yīng)用赤平投影法對典型危巖體進(jìn)行定性分析，結(jié)果顯示該危巖體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。通過地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)分析，危巖體無瞬間沖擊加速度、傾角（X、Y、Z、AZI、angle）變化，現(xiàn)狀危巖體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。但隨著風(fēng)化剝蝕的加劇及節(jié)理裂隙的進(jìn)一步延伸發(fā)展，危巖體穩(wěn)定性將減弱。在地震、降雨、工程擾動等外部力作用下，易發(fā)生崩塌災(zāi)害。

（4） 利用Rocfall軟件對危巖體崩落運(yùn)動特征進(jìn)行模擬分析后，顯示危巖體最大反彈高度2.44 m，最大平移速度為15.51 m/s，最大動能1 365.16 J，最大影響范圍11.68 m，危巖體發(fā)生崩塌破壞后，落石均可到達(dá)坡腳峽谷，對峽谷過往車輛、人員等構(gòu)成威脅。

參" 考" 文" 獻(xiàn)

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The Destroy Mechanism and Kinematic Characteristics of Collapse Dangerous Rock

Mass in Tianshan Grand Canyon Scenic Area， Wensu County， Xinjiang

Liang Shichuan1，2， Wang Zhanhe1， Wei Xiancheng1， He Qiang1， Lv Dong1， Huang Shiyu1， Zeng Cexun2

（1.Xinjiang Uygur Autonomous Region Institute of Geological Environment Monitoring，Urumqi，Xinjiang，830000，China;

2.School of Geology and Mining Engineering， Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang，830046，China）

Abstract： Affected by the special geological environment such as geological structure， canyon landform and stratigraphic lithology， the collapse disasters on both sides of the canyon in Tianshan Grand Canyon Scenic Spot in Wensu County， Xinjiang are relatively developed. Rolling stones falling into the canyon will threaten passing vehicles and tourists. The collapse disaster is affected by many factors and has great randomness. Therefore， it is very important to explore the strength of the kinematic characteristic parameters of the collapse dangerous rock mass for the prevention and control of the local collapse disaster. In this paper， the typical collapse dangerous rock mass on the west side of No.1 canyon entrance is selected as the research object. On the basis of field investigation， the formation mechanism of collapse disaster is analyzed. Combined with the monitoring data， the stability of the current dangerous rock mass is analyzed， and the collapse movement characteristics of the dangerous rock mass are predicted by Rockfall software. The results show that the current dangerous rock mass is basically in a stable state. It is predicted that after the collapse of the dangerous rock mass， it will collide sharply with the slope surface or the canyon surface and produce a strong rebound. At the moment of collision， the kinetic energy and velocity of the rock fall reach the peak. After the collision， the kinetic energy and velocity gradually decrease due to energy loss. It is predicted that the maximum rebound height of rockfall after collapse is 2.44 m， the maximum translation speed is 15.51 m/s， the maximum kinetic energy is 1365.16 J， and the maximum influence range is 11.68 m. The research results provide an important reference for the determination of the influence range of the dangerous rock mass in this area and the prevention and control of the collapse disaster， and have guiding significance for the study of other collapse dangerous rock masses in the canyon.

Key words： Collapse of dangerous rock mass; Formation mechanism; Movement characteristics; Rockfall; The tianshan grand canyon