三峽庫區(qū)萬州區(qū)四層巖危巖帶發(fā)育特征、穩(wěn)定性評價及防治對策

冉 濤，宋 志，蔣 正，李 丹，胡 健

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心（西南地質(zhì)科技創(chuàng)新中心），四川 成都 610218；2.四川省地質(zhì)工程勘察院集團有限公司，四川 成都 610072；3.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川 成都 610059）

0 引言

三峽庫區(qū)是我國危巖災(zāi)害發(fā)育較為集中的地區(qū)，其數(shù)量多、分布廣、危害嚴重，其中以位于庫區(qū)腹地的萬州區(qū)最具代表性（董好剛等，2010；鄧珊珊等，2012；陳洪凱和王圣娟，2017；周云濤等，2017；黃達等，2018；廖偉杰等，2018；閆舉生和譚建民，2018；肖瞳，2019；賀凱等，2020；唐紅梅等，2021）。據(jù)不完全統(tǒng)計，萬州城區(qū)及周邊分布有太白巖、天生城、枇杷坪、翠屏山、首立山、石峰、石門、龍冠山等20 余處危巖帶，大小危巖體3 000 余個，對萬州的城市安全造成巨大隱患（葉四橋等，2007）。因此，許多學(xué)者對萬州區(qū)的危巖崩塌災(zāi)害進行了研究，內(nèi)容涉及危巖的形成機理、失穩(wěn)模式、穩(wěn)定性分析、防治措施以及風(fēng)險評價等方面。

葉四橋等（2007）認為，地質(zhì)構(gòu)造、河谷階地和方山臺地地貌、軟硬相間的砂泥巖互層、巖腔和裂隙發(fā)育等是萬州區(qū)危巖形成的內(nèi)在原因；河流切割、卸荷和風(fēng)化作用是危巖發(fā)育的外部原因；暴雨和人類工程活動是危巖失穩(wěn)的主要激發(fā)因素。陳洪凱等（2008）以萬州區(qū)太白巖為例，將三峽庫區(qū)群發(fā)性危巖的演繹過程歸納為河流下切—差異風(fēng)化—危巖形成—單一危巖崩落—多個危巖形成及崩落5個階段。蘇天明等（2006）從危巖體的巖性、崩塌運動方式、崩塌發(fā)展順序、危巖形成的力學(xué)機制等方面對萬州區(qū)高邊坡失穩(wěn)模式進行了詳細分類。劉廣寧等（2012）基于萬州區(qū)53 處危巖體的調(diào)查分析，將危巖失穩(wěn)模式歸納為剪切-滑移式、風(fēng)化-墜落式和拉裂-傾倒式3 類。唐紅梅等（2005）基于巖石蠕變本構(gòu)關(guān)系建立了危巖微觀鏈蠕變穩(wěn)定時間計算式和陡崖長期穩(wěn)定性預(yù)測方法，并計算得出太白巖陡崖微觀鏈穩(wěn)定時間在891～15904 年之間、在8 萬年內(nèi)將會有危巖體逐漸發(fā)育的結(jié)論。邵其東（2011）介紹了預(yù)應(yīng)力錨索、排水溝、攔石墻等措施在萬州天生城危巖治理中的應(yīng)用，指出錨固技術(shù)是行之有效的主動防治危巖的技術(shù)。唐紅梅（2005，2006）對太白巖危巖帶進行有限元數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)“自重+暴雨狀態(tài)裂隙水壓力”是影響滑塌式和傾倒式危巖的最不利工況，從而為確定危巖治理工程的設(shè)計工況提供了依據(jù)。劉長春和殷坤龍（2014）以萬州區(qū)戴家?guī)r危巖為研究對象，建立了危巖災(zāi)害的風(fēng)險評價模型，并提出了危巖災(zāi)害風(fēng)險管理對策建議。

位于萬州主城區(qū)的四層巖陡崖帶發(fā)育眾多危巖體，歷史上崩塌落石時有發(fā)生，對下方的城市道路和居民區(qū)構(gòu)成嚴重威脅。該危巖帶作為發(fā)育在三峽庫區(qū)砂、泥巖互層地層中的典型危巖災(zāi)害，對其進行深入研究不僅可以進一步豐富庫區(qū)危巖災(zāi)害的研究案例、深化對庫區(qū)危巖災(zāi)害成災(zāi)機理和成災(zāi)規(guī)律的認識，而且可以減輕災(zāi)害帶來的風(fēng)險和損失，因此，亟需對其開展研究評價工作。本文基于詳細的野外調(diào)查和勘查，查明了危巖帶發(fā)育的工程地質(zhì)條件以及危巖體的發(fā)育特征，分析了危巖形成的主要因素，并采用定性分析和定量計算相結(jié)合的方法，對危巖帶的宏觀整體穩(wěn)定性以及危巖單體的穩(wěn)定性進行了評價。最后，針對危巖體的發(fā)育特征、破壞模式以及場地施工條件，提出了相應(yīng)的防治措施建議，以期為三峽庫區(qū)類似危巖災(zāi)害的防治和研究提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 地形地貌

萬州區(qū)屬構(gòu)造剝蝕、河流侵蝕低山丘陵地貌，境內(nèi)最高點普子鄉(xiāng)沙坪峰海拔1 762 m，最低點位于黃柏鄉(xiāng)長江邊，海拔106 m。受巖性和構(gòu)造控制，區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)總體呈臺階狀，砂巖一般形成陡崖，泥巖形成緩坡平臺。陡崖大致分布于高程300～400 m 的區(qū)域，呈條帶狀分布，多與河道方向一致。河谷岸坡普遍分布崩塌、滑坡堆積物，崩塌、滑坡地貌特征明顯。

1.2 地層巖性

萬州區(qū)出露地層主要是侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）、侏羅系上統(tǒng)遂寧組（J3sn）、以及不同成因的第四系松散堆積物（Q4）。上沙溪廟組巖性主要為灰白—灰黃色巨厚長石石英砂巖和紫紅色薄層泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等，是城區(qū)出露的主要地層。遂寧組巖性主要為紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與褐紅色粉砂巖不等厚互層，夾紫灰色細粒長石砂巖，出露于城區(qū)陡崖帶山頂?shù)囟?。第四系堆積物包括殘坡積、崩坡積、河流沖積、滑坡堆積和人工堆積等。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造上，萬州區(qū)位于川東褶皺束萬縣復(fù)向斜北東端，北臨鐵峰山背斜，南靠方斗山背斜（圖1）。川東褶皺束走向北東，為一系列梳狀高背斜和寬緩向斜相間排列，形成隔擋式構(gòu)造。萬縣向斜走向NE20°～NE75°，斜穿萬州城區(qū)，核部地層極為平緩，兩翼地層在靠近外圍背斜核部處產(chǎn)狀急劇變陡。城區(qū)斷層不發(fā)育。

圖1 萬州區(qū)構(gòu)造綱要圖（修改自重慶市高新工程勘察設(shè)計院有限公司，2016）Fig.1 Structure outline map of Wanzhou District（modified from Chongqing Gaoxin Engineering Survey and Design Institute Co.,Ltd.,2016）

1.4 氣象水文

萬州區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，夏秋多暴雨，冬春多干旱（陳啟國等，2011）。區(qū)內(nèi)年均氣溫18.1℃，最高溫度43℃（2006 年8 月23 日），最低溫度-3.7℃（1969 年2 月5 日）。降雨集中在每年5～9 月，約占全年降雨量70%。年均降雨量1 191.3 mm，多年最大降雨量1 635.7 mm（1982 年），城區(qū)最大日降雨量243.3 mm（1982 年7 月16 日）。

研究區(qū)標高高于長江水面，且距長江較遠，因此水文地質(zhì)條件不受長江水位影響。場區(qū)內(nèi)無地表水體，地下水主要為第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水，水量貧乏。地下水主要接受大氣降水補給，隨季節(jié)變化較大。

1.5 新構(gòu)造運動與地震

萬州區(qū)新構(gòu)造運動不強烈，第四紀以來表現(xiàn)為大面積間歇性抬升，無明顯差異性活動。萬縣向斜內(nèi)未發(fā)現(xiàn)活動斷裂，區(qū)域構(gòu)造整體穩(wěn)定。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2015）（中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會，2015），本區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，屬于弱震區(qū)。

2 危巖發(fā)育特征

2.1 危巖帶總體特征

四層巖危巖帶位于萬州主城區(qū)金龍路西側(cè)斜坡陡崖地帶，南起半山國際名都彎道處，北至清風(fēng)柳莊居民小區(qū)，全長約1 km，呈條帶狀展布，總體走向NW10°～NW20°。場地地勢西高東低，高差約116 m，從上到下呈平臺—陡崖—斜坡相結(jié)合的地貌形態(tài)（圖2）。

圖2 四層巖危巖帶工程地質(zhì)平面圖（重慶市高新工程勘察設(shè)計院有限公司，2016，有改動）Fig.2 Engineering geological plan of Sicengyan Dangerous Rock Zone (revised according to Chongqing Gaoxin Engineering Survey and Design Institute Co.,Ltd.,2016)

四層巖從上到下共發(fā)育三級陡崖帶：一級陡崖帶高26～37 m，坡度70°～86°，頂部以上為緩坡平臺，分布高程412～436 m；二級陡崖帶高10～22 m，坡度70°～85°；三級陡崖帶高15～27 m，坡度72°～85°；三級陡崖帶以下至金龍路之間為斜坡地形，分布高程305～350 m，坡度25°～35°（圖3）。

陡崖帶出露地層為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）灰白色巨厚層砂巖和紫紅色薄層泥巖（圖3）。砂巖是構(gòu)成陡崖帶的主要巖性，其中發(fā)育多處危巖單體。泥巖分布于陡崖底部，易風(fēng)化剝落，構(gòu)成陡崖帶的軟弱基座。由于砂、泥巖風(fēng)化速率不同，陡崖底部的泥巖中多形成空腔，深度0.5～3 m，最深達5 m 以上。各級陡崖之間以及下部斜坡區(qū)地表覆蓋第四系崩坡積物，成分為粉質(zhì)粘土夾碎塊石，碎塊石粒徑一般1～4 m。鉆探揭露崩坡積層厚度0.3～10.2 m，局部土層較厚的區(qū)域在暴雨條件下易發(fā)生土溜。

研究區(qū)位于萬縣向斜南東翼近軸部，巖層平緩，產(chǎn)狀為（305°～315°）∠（2°～6°）。巖體中發(fā)育兩組和坡面斜交或垂直的構(gòu)造節(jié)理S1和S2，以及一組順坡向的卸荷裂隙S3（圖4）。其中，S1產(chǎn)狀為（325°～357°）∠（73°～86°），間距2～5 m，延伸約10 m，張開1～10 mm，局部植物根系充填；S2產(chǎn)狀為（250°～267°）∠（71°～88°），間距4～6 m，延伸約7 m，張開10～30 mm，局部鈣質(zhì)、泥質(zhì)充填；S3產(chǎn)狀為（94°～104°）∠（79°～87°），間距1～4 m，延伸約10 m，閉合無充填。

圖4 節(jié)理走向玫瑰花圖Fig.4 The rosette diagram of strikes of the joints

2.2 危巖體發(fā)育特征

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，四層巖危巖帶共發(fā)育危巖單體21 處，編號WY1～WY21。其中，一級陡崖帶發(fā)育5 處，二級陡崖帶8 處，三級陡崖帶8 處（表1）。

表1 危巖體基本特征統(tǒng)計表Table 1 Characteristics of the dangerous rocks

2.2.1 形態(tài)特征

由于巖體中的巖層面、構(gòu)造節(jié)理、卸荷裂隙等結(jié)構(gòu)面相互組合，切割出形態(tài)各異的危巖體，其形態(tài)特征大致可以劃分為塊狀、板狀及不規(guī)則狀3 類。

（1）塊狀危巖體

此類危巖體的形態(tài)特征是縱長、橫寬以及豎高三個方向的尺寸差別不大，正面形態(tài)大致呈矩形（圖5a）。四層巖危巖帶大多數(shù)危巖體屬于這類形態(tài)。

圖5 危巖體的三種典型形態(tài)Fig.5 Three kinds of typical shapes of dangerous rocks

（2）板狀危巖體

此類危巖體的形態(tài)特征是縱長方向尺寸顯著小于橫寬和豎高兩個方向的尺寸，其厚度薄，厚高比一般小于1/6，側(cè)面形態(tài)為窄長方形，危巖體WY10 屬于此類形態(tài)（圖5b）。這類危巖體通常后緣卸荷裂隙陡立，且延伸較遠。

（3）不規(guī)則狀危巖體

此類危巖體多受方位隨機的風(fēng)化裂隙切割影響，正面和斷面形態(tài)呈不規(guī)則多邊形（圖5c）。危巖體WY2、WY11、WY13、WY14 屬于此類形態(tài)。

2.2.2 規(guī)模特征

四層巖陡崖帶發(fā)育的危巖體的體積規(guī)模相差較大，最大的WY9 達8 752 m3，最小的WY11 僅76 m3。據(jù)統(tǒng)計，四層巖發(fā)育的21 處危巖單體總體積約19 636 m3（表1）。根據(jù)《三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘查技術(shù)要求》（三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作指揮部，2014）中的危巖分類表，四層巖危巖帶的規(guī)模屬于中型。

2.3 危巖體破壞模式

根據(jù)四層巖危巖體的發(fā)育特征，可將危巖體的破壞模式歸納為墜落式和傾倒式2 類（表1）。

2.3.1 墜落式

此類危巖體主要發(fā)育在陡崖中上部的巨厚層砂巖中。危巖體左右兩側(cè)受構(gòu)造節(jié)理切割而脫離母巖，后緣受陡傾坡外的卸荷裂隙控制。由于陡崖下部的巖體先行墜落，導(dǎo)致危巖體底部臨空，其主要依靠未貫通的巖橋和裂隙的抗剪強度暫時穩(wěn)定。隨著風(fēng)化、地下水、植物根劈等環(huán)境因素持續(xù)作用，裂隙最終貫通，危巖體在自身重力作用下發(fā)生自由落體運動，形成墜落式崩塌（圖6a）。四層巖危巖帶發(fā)育的墜落式危巖共有13 處，占整個危巖體破壞模式的比例為61.9%。

圖6 兩類危巖的形成演化過程Fig.6 Formation and evolution process of the two kinds of dangerous rocks

2.3.2 傾倒式

此類危巖體主要發(fā)育在泥巖凹腔上部。同樣地，危巖體左右兩側(cè)受構(gòu)造節(jié)理切割而脫離母巖，后緣受陡傾坡外的卸荷裂隙切割，但尚未完全與母巖分離。隨著風(fēng)化、地下水、植物根劈等環(huán)境因素持續(xù)作用，以及泥巖剝蝕、崩解導(dǎo)致巖腔加深，危巖體重心逐漸移向坡外，后緣裂隙張拉擴展，此時危巖體主要依靠后緣裂隙下部巖橋暫時穩(wěn)定。當后緣裂隙完全拉斷后，危巖體將以泥巖基座頂部為支點向臨空方向發(fā)生轉(zhuǎn)動，形成傾倒式崩塌（圖6b）。四層巖危巖帶發(fā)育的傾倒式危巖共有8 處，占整個危巖體破壞模式的比例為38.1%。

3 危巖形成因素

導(dǎo)致危巖體形成的因素通常包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、降雨、地震以及人類工程活動等（胡厚田，1989）。通過分析四層巖危巖帶發(fā)育的工程地質(zhì)條件與環(huán)境因素，認為危巖體的形成主要受以下因素影響。

3.1 多級陡崖帶地貌特征

萬州區(qū)第四紀以來經(jīng)歷了大面積地殼抬升，在長江下切過程中，城區(qū)及周緣形成了多級地形高而陡的陡崖帶。四層巖陡崖帶坡度普遍達70°以上，局部近于直立，單級陡崖最高達37 m。因此，高陡的地形地貌為危巖的形成和失穩(wěn)運動提供了良好的地形條件。

3.2 上硬下軟的巖性組合特征

四層巖陡崖帶由上部的巨厚層砂巖和下部的薄層泥巖組成。砂巖強度高、抗風(fēng)化能力強；泥巖強度低、易風(fēng)化剝蝕。由于砂、泥巖的差異風(fēng)化，泥巖中多形成空腔，從而導(dǎo)致上部砂巖失去支撐而形成危巖。因此，陡崖帶上硬下軟的巖性組合為危巖的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.3 結(jié)構(gòu)面的組合切割

研究區(qū)靠近萬縣向斜核部，陡崖帶地層近水平。平緩的巖層面通常構(gòu)成危巖體的頂?shù)走吔?。在長江下切過程中，岸坡巖體產(chǎn)生卸荷變形，巖體中形成陡傾坡外的卸荷裂隙，構(gòu)成危巖體的后緣控制性邊界。此外，巖體中還普遍發(fā)育2 組和坡面垂直或斜交的構(gòu)造節(jié)理，構(gòu)成危巖體的左右側(cè)邊界。這些結(jié)構(gòu)面相互組合，切割出形態(tài)和規(guī)模各異的危巖體。

3.4 水的作用

萬州區(qū)雨量充沛，雨季通常是當?shù)乇浪涫癁?zāi)害的多發(fā)季節(jié)（葉四橋等，2007）。萬州區(qū)的紅層泥巖由于富含蒙脫石、伊利石等親水性粘土礦物，具有遇水軟化、浸水崩解的特殊水理性質(zhì)（簡文星等，2005）。在水的作用下，泥巖逐漸崩解、剝落，致使巖腔范圍增大，在其上部形成危巖。砂巖中的節(jié)理裂隙是降雨入滲的良好通道，雨水一方面軟化、溶解充填物，降低裂隙強度；另一方面產(chǎn)生靜水壓力擠壓壁巖，導(dǎo)致裂隙擴展、貫通（冉濤等，2012）。

3.5 植物根劈作用

四層巖陡崖帶植被茂盛，深入巖縫的植物根系擠壓兩側(cè)壁巖，導(dǎo)致裂隙擴展、貫通。另外，位于危巖上方的樹木會增加危巖荷重，還向其傳遞風(fēng)荷載，促進危巖破壞。

4 危巖穩(wěn)定性評價

4.1 陡崖帶宏觀穩(wěn)定性分析

現(xiàn)場調(diào)查和勘查揭示，四層巖陡崖帶后緣在橫向上未發(fā)育整體貫通性裂縫，也不存在整體變形破壞跡象，因而判斷陡崖帶整體目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)陡崖面及巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀要素作赤平投影圖（圖7）。從圖中可以看出，陡崖面大體上與卸荷裂隙S3呈順向關(guān)系，與構(gòu)造裂隙S2呈反向關(guān)系，與構(gòu)造裂隙S1呈垂直關(guān)系，陡崖面、S1、S2及S3易組合切割形成危巖單體。危巖體受S3控制易發(fā)生傾倒破壞，受S1和S3的交線控制易發(fā)生墜落破壞。

圖7 陡崖帶赤平投影圖Fig.7 The stereographic projection of the cliff zone

4.2 危巖單體穩(wěn)定性評價

4.2.1 計算模型

采用《三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘查技術(shù)要求》（三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作指揮部，2014）給出的危巖體穩(wěn)定性計算模型進行計算，各危巖體根據(jù)其破壞模式、邊界條件及受力狀態(tài)選擇相應(yīng)的計算模型。

（1）傾倒式危巖計算模型1

危巖體后緣裂隙未貫通、穩(wěn)定性由未貫通的砂巖抗拉強度控制（圖8a），按下列二式計算：

圖8 危巖穩(wěn)定性計算模型Fig.8 The Calculated models for stability evaluation of the dangerous rocks

a.危巖體重心在傾覆點之外

b.危巖體重心在傾覆點之內(nèi)

（2）傾倒式危巖計算模型2

危巖體后緣裂隙已貫通、穩(wěn)定性由底部泥巖抗拉強度控制。四層巖發(fā)育的此類危巖體重心均在傾覆點之外（圖8b），穩(wěn)定性按以下公式計算：

（3）墜落式危巖計算模型

四層巖發(fā)育的墜落式危巖，其后緣均存在陡傾裂隙（圖8c），危巖體穩(wěn)定性由后緣裂隙未貫通的砂巖抗拉強度控制。按下列二式計算穩(wěn)定系數(shù)，結(jié)果取二者的較小值：

以上公式中：F—危巖穩(wěn)定系數(shù)；W—危巖自重（kN/m）；flk—巖體抗拉強度（kPa）；H—后緣裂隙上端到未貫通段下端的垂直距離（m）；h—后緣裂隙貫通深度（m）；hw—后緣裂隙充水高度（m）；h0—危巖重心到傾覆點的垂直距離（m）；γw—水的重度，10 kN/m3；V—后緣裂隙水壓力（kN/m），V=（1/2）γw·hw2；α—水平地震系數(shù)，水平地震力Q=α·W（kN/m）；ζ—危巖抗彎力矩系數(shù)，依據(jù)破壞面形態(tài)取1/12～1/6；a—危巖重心到傾覆點的水平距離（m）；b—后緣裂隙未貫通段下端到傾覆點的水平距離（m）；a0—危巖重心到潛在破壞面的水平距離（m）；b0—危巖重心到過潛在破壞面形心的垂直距離（m）；c—砂巖粘聚力（kPa）；φ—砂巖內(nèi)摩擦角（°）。

4.2.2 計算工況和計算參數(shù)

根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件，計算中考慮天然、暴雨和地震三種工況。天然工況考慮危巖自重和天然狀態(tài)裂隙水壓力；暴雨工況考慮危巖飽和自重和暴雨狀態(tài)裂隙水壓力；地震工況考慮危巖自重、天然狀態(tài)裂隙水壓力和地震力。

其中，危巖自重為危巖體積與重度的乘積。裂隙水壓力按照最危險情況取值，即天然狀態(tài)裂隙充水高度取1/3 裂隙深度，暴雨狀態(tài)取2/3 裂隙深度(劉長春和殷坤龍，2014)。地震作用主要考慮水平地震力，為危巖自重與水平地震系數(shù)的乘積，萬州區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，水平地震系數(shù)取值0.05(中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會，2015)。其他巖體物理力學(xué)參數(shù)通過室內(nèi)試驗獲得(表2)。

表2 巖體物理力學(xué)參數(shù)Table 2 Physical and mechanical parameters of the rock masses

4.2.3 穩(wěn)定性計算評價

采用上述計算模型和計算參數(shù)，對各危巖單體在三種工況下的穩(wěn)定系數(shù)進行計算，并按照表3 對危巖體在不同工況下的穩(wěn)定狀態(tài)進行評價。表3中傾倒式和墜落式危巖的安全系數(shù)（Ft）取值，以及危巖穩(wěn)定狀態(tài)劃分標準均參照《三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘查技術(shù)要求》（三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作指揮部，2014）。

表3 危巖穩(wěn)定狀態(tài)劃分標準Table 3 The classification standard for the stability states of the dangerous rocks

4.2.4 計算結(jié)果分析

基于危巖體穩(wěn)定性計算評價結(jié)果，對不同工況下、不同穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體數(shù)量進行統(tǒng)計分析，如圖9 所示。從圖中可以看出，在天然狀態(tài)下，沒有處于不穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體；處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定的危巖體有13 處（占比68.4%），而處于欠穩(wěn)定的僅6 處（占比31.6%），由此可見，天然狀態(tài)下多數(shù)危巖體的穩(wěn)定性較好。

圖9 不同工況下危巖穩(wěn)定狀態(tài)統(tǒng)計Fig.9 Statistical stability states of the dangerous rocks under different calculation conditions

在暴雨條件下，沒有處于不穩(wěn)定和穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體，處于基本穩(wěn)定的危巖體有9 處，比天然狀態(tài)減少了1 處，而處于欠穩(wěn)定的有10 處，比天然狀態(tài)增加了4 處。因此，在暴雨條件下，危巖體穩(wěn)定性總體有所降低。

在地震條件下，新增了4 處不穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體數(shù)量和暴雨條件下持平，而處于基本穩(wěn)定狀態(tài)的僅有4 處，較天然狀態(tài)和暴雨條件下分別減少了6 處和5 處。由此可見，在地震作用下，危巖體穩(wěn)定性總體同樣降低。

另外，地震作用下處于不穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體數(shù)量較暴雨條件下增多，而處于基本穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體數(shù)量卻較暴雨條件下大幅減少，雖然地震條件下新增了1 處穩(wěn)定狀態(tài)的危巖體，但是總體來看，地震作用下穩(wěn)定性差（不穩(wěn)定+欠穩(wěn)定）的危巖體數(shù)量較暴雨條件下增多（14 比10），而穩(wěn)定性好（基本穩(wěn)定+穩(wěn)定）的危巖體數(shù)量卻較暴雨條件下減少（5 比9），因此，地震作用對危巖體穩(wěn)定性的影響比暴雨更大。

天然狀況下處于欠穩(wěn)定的危巖體，其破壞面已基本形成，在暴雨、地震等外動力作用下失穩(wěn)破壞的可能性較大。而處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定的危巖體，其破壞面尚未完全形成，但在風(fēng)化、降雨、植物根劈等因素持續(xù)作用下，破壞面將逐漸貫通，因此需要加強監(jiān)測并及時進行工程治理。

5 防治措施建議

綜合考慮四層巖危巖帶的發(fā)育特征、破壞模式以及場地施工條件，提出以下防治措施建議：

對于規(guī)模較小、易于清理的危巖體，如WY2、WY4、WY5、WY7、WY8、WY10、WY11、WY21，建議將其清除。

陡崖底部的巖腔對危巖體穩(wěn)定性具有重要影響，應(yīng)對其進行加固治理。對于范圍較小的巖腔，建議采用漿砌片石（或塊石）對其進行嵌補，如WY1、WY13、WY15、WY16；對于規(guī)模較大者，建議采用鋼筋砼支撐對其進行加固，如WY3、WY9、WY12、WY14、WY18、WY19、WY20。

對于控制危巖體穩(wěn)定性的長大裂隙，應(yīng)進行灌漿處理，以增加巖體完整性和防止降雨入滲。對于規(guī)模較大（體積大于1 000 m3）以及穩(wěn)定性較差（三種工況下均處于欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)）的危巖體，如WY6、WY8、WY9、WY10、WY11、WY14、WY18、WY19、WY21，建議增加適當?shù)腻^固工程，以提高危巖的安全儲備。

此外，建議在陡崖帶下方的斜坡段布設(shè)1～2 排柔性防護網(wǎng)，以攔截上方的崩塌落石及坡面的不穩(wěn)定孤石。

6 結(jié)論

（1）位于三峽庫區(qū)萬州主城區(qū)的四層巖自上而下發(fā)育3 級陡崖帶，發(fā)育大小危巖體21 處。危巖體形態(tài)可劃分為塊狀、板狀和不規(guī)則狀3 類，體積規(guī)模從幾十至幾千方不等，破壞模式可歸納為墜落式和傾倒式2 類，危巖帶規(guī)模等級屬于中等。

（2）多級陡崖帶地貌特征、上硬下軟的巖性組合特征、結(jié)構(gòu)面的組合切割、降雨和地下水作用以及植物根劈作用是導(dǎo)致危巖形成的主要因素，這些因素分別為危巖的形成提供了地形條件、物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)以及外動力地質(zhì)作用。

（3）采用定性分析和定量計算相結(jié)合的方法對四層巖陡崖帶和危巖單體進行穩(wěn)定性評價，結(jié)果表明：陡崖帶目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài)；危巖體在天然狀態(tài)下多處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨和地震條件下，其穩(wěn)定性顯著下降，多處于欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)，地震的影響比暴雨更大。

（4）基于危巖體的發(fā)育特征、破壞模式以及場地施工條件，提出了清危、嵌補和支撐巖腔、裂隙灌漿、錨固、被動防護網(wǎng)等防治措施建議。對于規(guī)模較小的危巖體建議清除，對于規(guī)模較大和穩(wěn)定性較差的，建議采取巖腔加固+裂隙灌漿+錨固的綜合治理措施。