于 超，韓 嶺，李 浩，馬 煜

(1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，四川 成都 610059;2.成都理工大學(xué)地球探測與信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗室，四川 成都 610059)

危巖體是指陡峭邊坡上被多組結(jié)構(gòu)面切割，在重力、風(fēng)化營力、地應(yīng)力、地震、水體等作用下與母巖逐漸分離，穩(wěn)定性較差的巖體［1］－［3］。破壞形式有滑塌、墜落和傾倒3種。

玉井小學(xué)位于巴中市，危巖總體上表現(xiàn)為沿陡崖帶呈進(jìn)南北向帶狀展布。坡體由白堊系蒼溪組砂巖夾泥巖組成，巖層產(chǎn)狀近水平。危巖體坡度總體在70°～85°左右，局部在85°以上，整個危巖分布范圍長約150m左右。危巖體裂隙較發(fā)育，層理面略傾向坡外，裂隙內(nèi)充填泥土。“5·12”地震導(dǎo)致危巖體開裂、松動、變形加劇，穩(wěn)定性較差。通過現(xiàn)場勘察，可將危巖分為三個區(qū)段:分為W－1、W－2、W－3。危巖體下部為玉井小學(xué)，由于危巖體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在余震以及強(qiáng)降雨作用下，嚴(yán)重影響著師生的生命財產(chǎn)安全。

1 工程區(qū)地質(zhì)概況

該工程區(qū)位于玉井鄉(xiāng)中心小學(xué)，屬于低中山丘陵區(qū)，地形局部高差起伏較大。工程區(qū)總體表現(xiàn)為北高南低，最高點(diǎn)位于危巖一區(qū)高程824 m，最低點(diǎn)危巖三區(qū)高程752 m，高差72m，高程地形坡度一般在70°～85°之間，最大坡腳為85°以上，坡向為290°。地層結(jié)構(gòu)主要為表層第四系全新統(tǒng)殘破積粉質(zhì)黏土(Q4edl)，下覆基巖為白堊系蒼溪組砂巖夾泥巖(K1c)組成。

2 危巖體形成條件分析

危巖體分布與崩落的主要影響因素有地形條件、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造與風(fēng)化卸荷、降雨、地震和人工開挖等，其中風(fēng)化、降雨、地震和人工開挖為誘發(fā)因素。

2.1 地形地貌

陡峻的斜坡地形是巖體形成危巖的必要條件，陡峻的峽谷區(qū)的地段，山區(qū)河曲凹岸也是崩塌落石集中之處。危巖區(qū)自然坡度較大，巖體臨空卸荷，應(yīng)力釋放，而后斜坡體內(nèi)巖層應(yīng)力重新調(diào)整，產(chǎn)生向臨空方向的傾倒拉裂和變形，隨著變形時間增長，裂隙逐漸向深部擴(kuò)展，以致巖體從上至下形成破碎(破裂巖體)—較破碎(塊裂巖體)—較完整(基巖)的分布規(guī)律。隨著風(fēng)化、侵蝕等地質(zhì)作用的進(jìn)一步加劇，應(yīng)力加劇調(diào)整積累，拉張裂隙進(jìn)一步擴(kuò)張，并逐步向深部發(fā)展，從而形成裂隙面的貫通(圖1～圖3)。

圖1 危巖體

圖2 危巖體巖腔

2.2 巖體結(jié)構(gòu)的作用

區(qū)內(nèi)危巖體為中厚層砂巖，風(fēng)化嚴(yán)重，此結(jié)構(gòu)類型邊坡巖石力學(xué)性質(zhì)差，在各種地殼內(nèi)應(yīng)力條件下可導(dǎo)致巖體變形破壞，加之在外應(yīng)力迭加下，加劇了危巖體的變形破壞。

圖3 危巖體裂隙

2.3 卸荷作用

危巖體在形成高陡崖壁過程中，由于側(cè)向巖體的漸退和松動肢解，垮塌墜落而產(chǎn)生卸荷裂隙，沿著原有構(gòu)造裂隙及層間裂隙逐漸向下延伸，不斷擴(kuò)大邊坡崩塌，形成現(xiàn)今危巖陡壁。

2.4 水的作用

包括地表降水和地下水的作用，一方面地表降水入滲卸荷拉張裂隙產(chǎn)生的水壓力進(jìn)一步使裂隙開裂擴(kuò)大，另一方面地下水沿砂巖接觸界面富集，浸泡軟化、泥化，使砂巖力學(xué)強(qiáng)度降低，從而加劇了巖體的破壞。

3 危巖體基本特征

根據(jù)危巖體結(jié)構(gòu)及發(fā)育特征，將危巖分為危巖一區(qū)、危巖二區(qū)和危巖三區(qū)。

3.1 危巖一區(qū)基本特征

W1危巖主要為碎裂結(jié)構(gòu)，分布高程為760～785m，相對高差25 m，危巖區(qū)高10～20m，寬約35 m，裂隙延伸最大10～20m。頂部巖體突出，下部形成空腔。危巖發(fā)育有2組控制裂隙，產(chǎn)狀 195°∠88°，35°∠3°。該區(qū)由三塊危巖組成。W1－1危巖體突出，危巖體面積為25～30m2，W1－2危巖體突出，中部、下部形成空腔，面積為150～170m2，W1－3危巖體突出，下部形成較大空腔，面積為130～150m2。

3.2 危巖二區(qū)基本特征

W2危巖區(qū)分布高程為765～785 m，相對高差20m，危巖區(qū)高約20m，長約30m，裂隙延伸最大5～15 m，危巖發(fā)育有2 組控制裂隙，產(chǎn)狀分別為:210°∠87°，115°∠5°。裂隙結(jié)構(gòu)面平直粗糙，裂隙寬度2～15cm，充填黏土、巖屑，延伸5～10m。該危巖區(qū)由七塊危巖組成，W2－1危巖體突出，危巖體面積為20～25 m2，W2－2危巖體突出裂隙較發(fā)育，上部已經(jīng)人工清危，下部形成空腔，面積為50～55 m2，W2－3危巖體突出，裂隙較發(fā)育，下部形成較大空腔，面積為15～20m2。W2－4危巖體突出，下部臨空形成較大空腔，面積為60～70m2。W2－5危巖體較破碎，裂隙較發(fā)育，上部形成空腔，面積為30～35 m2。W2－6危巖體突出，裂隙較發(fā)育，面積為90～100m2。W2－7危巖體位于危巖區(qū)上部，裂隙較發(fā)育，貫通整個危巖體，極易崩落，面積為17～20m2。

3.3 危巖三區(qū)基本特征

W3區(qū)危巖分布高程為765～785 m，相對高差20m，危巖區(qū)高約15 m，長20～25 m，裂隙延伸最大為6 m。危巖發(fā)育有2組控制裂隙，產(chǎn)狀分別為:215°∠80°;30°∠3°。裂隙結(jié)構(gòu)面平直粗糙，張開1～10cm，充填黏土和砂，平均延伸2～5 m。該區(qū)危巖由四塊危巖組成，W3－1危巖體突出，裂隙較發(fā)育，危巖體面積為100～110m2，W3－2危巖體突出，下部巖體破碎，形成巖腔，面積為15～20m2，W3－3為危巖體右上方浮石，下部裂隙貫通，面積為15～17 m2。W3－4為危巖體右上方另一浮石，下部裂隙貫通，面積為25～30m2。

4 危巖體破壞方式

危巖體的破壞主要表現(xiàn)為失穩(wěn)崩塌。破壞型式有滑塌、墜落和傾倒3種。根據(jù)其變形破壞模式，可概括成以下三種:

(1)滑移式破壞。當(dāng)軟弱結(jié)構(gòu)面傾向山外，上覆蓋體后緣裂隙與軟弱結(jié)構(gòu)面貫通，在動水壓力和自重力作用下，緩慢向前滑移變形，形成滑移式破壞。W1－1、W2－1、W2－3、W2－5、W3－1危巖體即為此種破壞模式。

(2)傾倒式破壞。危巖體呈塊狀，后側(cè)裂縫近于直立或微傾向坡外，底側(cè)結(jié)構(gòu)面近于水平，下覆泥巖因差異風(fēng)化形成巖腔，巖腔邊沿形成支點(diǎn)，巖腔上部巖體臨空，呈懸臂梁式伸出，形成傾向坡外的轉(zhuǎn)動力矩，當(dāng)其大于抗轉(zhuǎn)力矩時，危巖體產(chǎn)生傾倒式破壞。W1－2、W1－3、W2－2、W2－4、W2－6、W3－2危巖體即為此種破壞模式。

(3)墜落式破壞。多組結(jié)構(gòu)面將巖體切割成不穩(wěn)定的塊體，當(dāng)?shù)撞堪记话l(fā)育時，使局部巖體臨空，不穩(wěn)定塊體發(fā)生崩塌，進(jìn)而使上部巖體失去支撐，卸荷作用加劇，形成切割巖體的結(jié)構(gòu)面，從而形成墜落式破壞。W2－7、W3－3、W3－4危巖體即為此種破壞模式。

5 危巖體穩(wěn)定性分析及評價

5.1 計算方法的選取

對于危巖體的穩(wěn)定性計算及評價采用《巖土工程勘察設(shè)計手冊》的相關(guān)計算方法，分別對各區(qū)危巖按最不利單體(按平均體積)計算(圖4～圖6)。

危巖體由于形狀不規(guī)則，其體積、重心很難精確確定，一般采用把邊界理想化來考慮，重心為各對角線的交點(diǎn)。

圖4 滑移式危巖穩(wěn)定性計算

圖5 傾到式危巖穩(wěn)定性計算

圖6 墜落式危巖穩(wěn)定性計算

危巖體結(jié)構(gòu)面的取值也十分困難，此次采用試驗的殘余強(qiáng)度值和地區(qū)經(jīng)驗值綜合確定。推薦參數(shù)列于表1。

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5.2 計算結(jié)果

危巖體穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果見表2。

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5.3 穩(wěn)定性分析

危巖穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218－2006)，防治工程等級Ⅰ級，滑塌式危巖穩(wěn)定安全系數(shù)取值為1.6，墜落式式危巖穩(wěn)定安全系數(shù)取值為2.5，傾倒式危巖穩(wěn)定安全系數(shù)取值為2.5，可建立下列評價標(biāo)準(zhǔn)。(表3)

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(1)對于滑塌式破壞型危巖，計算塊體包括W1－1、W2－1、W2－3、W2－5、W3－1五個危巖塊體，天然狀態(tài)，暴雨+地震因素下，W1－1、W2－1、W2－3均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，W2－5、W3－1兩處處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)對于傾倒式破壞型危巖，計算塊體包括、W1－2、W1－3、W2－2、W2－4、W2－6、W3－2等6個典型危巖塊體，天然狀態(tài)狀態(tài)下W2－4處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，W3－2處于穩(wěn)定狀態(tài)其余處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨+地震狀態(tài)下，塊體W1－2、W2－4處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，W3－2處于穩(wěn)定狀態(tài)，其余處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)對于墜落式破壞型危巖，計算塊體包括W2－7、W3－3、W3－4塊體在內(nèi)的3個典型危巖塊體，在天然，暴雨+地震的情況下，W2－7、W3－4處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，W3－3處于基本穩(wěn)定狀態(tài)

6 結(jié)束語

(1)危巖帶危巖體破壞模式分為滑移式、墜落式及傾倒式3種模式。(2)危巖帶在暴雨及校核工況下，處于基本穩(wěn)定至欠穩(wěn)定狀態(tài)，其安全度不能滿足規(guī)范的要求，斜坡上部的基巖裂隙水及地表水對危巖帶影響較大，因此控制好危巖體上部地表水的入滲，可以較好地控制地下水補(bǔ)給量，從而減少對危巖帶的影響。(3)針對雨季地下水的補(bǔ)給情況，采用地表排水渠的形式，對危巖帶斜坡上部地表水進(jìn)行攔截，修筑排水溝。(4)對欠穩(wěn)定及不穩(wěn)定的危巖體采取支撐、錨固等方法，還可以輔以清除危石、填縫防滲、 噴漿護(hù)壁等手段［4］。(5)危巖帶處于學(xué)生活動區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生的安全保護(hù)。

［1］陳洪凱，唐紅梅，胡明，等.危巖錨固計算方法研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24(8):132 －137

［2］楊淑碧，董孝壁.重慶市中心危巖穩(wěn)定性研究［M］.成都:成都科技大學(xué)出版社，1994

［3］吳文雪，劉耕.三峽庫區(qū)危巖穩(wěn)定性分析［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報，2003，22(B12):112 －116

［4］羅向奎，曾云川.大佛寺危巖帶穩(wěn)定性研究［J］.山西建筑，2009，35(7):118 －119