王波，郭洪，朱術(shù)云(.四川省煤田地質(zhì)局一三七隊，達州 635000；.中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，徐州 6)

四川省巴中地區(qū)某危巖體特征及穩(wěn)定性分析

王波1，郭洪1，朱術(shù)云2
(1.四川省煤田地質(zhì)局一三七隊，達州 635000；2.中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，徐州 221116)

為了分析四川省巴中地區(qū)某危巖體穩(wěn)定性，在對其結(jié)構(gòu)特征及變形破壞模式較系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上，提出了該危巖體穩(wěn)定性的影響因素，確定了改危巖體的崩塌類型，建立了主斷面的工程地質(zhì)模型，并采用相關(guān)公式計算了該危巖體在自然、地震和暴雨3種不同工況下的穩(wěn)定系數(shù)。結(jié)果表明自然和地震工況下該危巖體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但暴雨工況下屬于欠穩(wěn)定。研究結(jié)果對該危巖體的防治將提供較可靠的參考依據(jù)。

危巖體特征；滑移式崩塌；工程地質(zhì)模型；穩(wěn)定系數(shù)

1 概述

崩塌是指陡傾斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳(或溝谷)的地質(zhì)現(xiàn)象，按崩塌發(fā)生時受力狀況不同，可將其按形成力學(xué)機制分為傾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓脹式崩塌、拉裂式崩塌和錯斷式崩塌等5種類型[1-2]，但多數(shù)崩塌是組合型的[3-6]。我國西南山區(qū)是崩塌地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)，許多學(xué)者對其進行了相關(guān)研究[7-10]。隨著工程建設(shè)的發(fā)展，高切坡形成的崩塌地質(zhì)災(zāi)害也逐漸增多[11-13]。本文研究區(qū)就位于四川省巴中市通江縣境內(nèi)，該地區(qū)屬亞熱帶秦巴區(qū)濕潤季風(fēng)氣候類型，工程地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)在該縣文峰鄉(xiāng)小學(xué)后山有兩個分別命名為WD1和WD2的危巖體，其中WD1位于該小學(xué)在建教學(xué)樓與崇德樓之間，長105 m，平均高度約為18 m，立面積1 890 m2；WD2位于學(xué)校操場附近，長99 m，平均高度約為12 m，立面積1 188 m2。在WD1內(nèi)發(fā)現(xiàn)1塊危巖單體(W1危巖體)，長約6 m，高約4 m，平均厚度約0.5 m，薄殼狀附于坡表，總方量12 m3；WD2內(nèi)目前沒有發(fā)現(xiàn)大的危巖單體；危巖體WD1危險程度和危害程度均大于危巖體WD2。為此，這里以危巖體WD1為研究對象，通過對其特征及穩(wěn)定性分析，以期為該危巖體防治提供參考依據(jù)。

2 結(jié)構(gòu)特征及變形破壞模式分析

2.1 結(jié)構(gòu)特征

(1) 卸荷帶

危巖體的形態(tài)不太規(guī)則，大致可劃分為薄殼狀危巖體。已調(diào)查發(fā)現(xiàn)的W1危巖體屬于薄殼狀，W1危巖體主要受其后緣控制性裂隙影響，危巖體厚度一般較薄，危巖體整體完整，薄殼狀附于坡表。該危巖體后緣裂隙陡傾，破壞模式為滑移式(圖1a)通過地面調(diào)查可知，WD1危巖體后緣控制性滑移面或傾覆面發(fā)育間距為1～3 m，但也有少量間距可達到7～8 m。由于地形限制，難以精確測量卸荷帶裂隙發(fā)育深度，但根據(jù)已產(chǎn)生滑移的危巖和調(diào)查發(fā)現(xiàn)的危巖W1，推測強卸荷帶發(fā)育深度應(yīng)為1～2 m。

(2) 危巖切割面特征

包括危巖后緣切割面和兩側(cè)緣切割面。

后緣切割面：W1危巖后緣切割面，一般順坡發(fā)育，產(chǎn)狀180°～220°∠80°～85°(J1組裂隙面)，多呈微張-張開狀態(tài)，泥質(zhì)量半填充，線發(fā)育密度2～4條/m，裂隙延伸長可達5～8 m，一般貫穿于層面。

兩側(cè)緣切割面：W1危巖兩側(cè)緣受結(jié)構(gòu)面切割。其側(cè)緣結(jié)構(gòu)面的延伸、貫通狀況很大程度上影響危巖體穩(wěn)定性。該區(qū)危巖兩側(cè)緣切割面多為J2、J3組裂隙面，J2裂隙面產(chǎn)狀250°～280°∠80～85°，裂隙延伸長可達5～8 m，張開1～3 mm左右，局部充填碎屑，裂隙壁起伏稍糙，局部有銹染具有切層特征；J3裂隙面產(chǎn)狀350°～10°∠80°～85°，剪張裂隙，較發(fā)育，裂隙延伸達6 m，裂隙張開1～5 mm，局部充填砂泥巖碎屑，裂隙面較平直稍糙，局部稍濕，有銹跡。

2.2 變形破壞模式分析

結(jié)合危巖體基座特征、后緣裂隙發(fā)育特征、兩側(cè)緣及前緣臨空狀況，該區(qū)危巖體的變形破壞方式主要可歸納為滑移式類型。

危巖體附著于母巖上，后緣存在邊坡傾斜一致的緩傾裂隙，在危巖體自重和地表水滲入裂隙等因素的作用下，裂隙面鎖固部位被貫通，危巖體沿母巖(或基座)發(fā)生剪切滑移破壞，危巖體穩(wěn)定性主要取決于后緣裂隙面貫通情況及抗剪切能力，已調(diào)查發(fā)現(xiàn)的W1危巖屬于滑移式。

根據(jù)調(diào)查，危巖帶WD1區(qū)偶爾會產(chǎn)生滾石，由于危巖區(qū)下方緊鄰教學(xué)樓后平地，危巖帶坡高有限，因此落石的落距有限，彈跳高度和沖擊能量有限；由于危巖帶的巨厚層砂巖整體較完整，裂隙不發(fā)育，卸荷帶發(fā)育深度僅為1～2 m，因此落石方量有限。根據(jù)勘查期間于陡崖下方平緩位置發(fā)現(xiàn)一處落石。落石系上方危巖崩塌失穩(wěn)產(chǎn)生，落石上方清晰可見崩塌痕跡。落石呈棱角狀，方量1.5 m×1 m×0.5 m=0.75 m3。從初始崩塌位置算起，落石水平落距為2 m(圖1(b))。

圖1 危巖帶WD1位置及落石照片

3 穩(wěn)定性分析

3.1 穩(wěn)定性影響因素分析

根據(jù)危巖帶所處的地質(zhì)環(huán)境來看，影響該危巖穩(wěn)定性的因素主要為大氣降雨及風(fēng)化的影響。

大氣降雨的影響：區(qū)內(nèi)降雨集中，單次降雨強度大，一方面，易形成裂隙靜水壓力對切割面產(chǎn)生楔劈作用，并降低結(jié)構(gòu)面抗剪、抗拉強度；另一方面，會浸潤巖體，造成危巖體自重增加、基座軟化，降低抗剪強度。

風(fēng)化影響：在長期風(fēng)化營力(干濕交替、凍融交替等)作用下，不僅引起危巖切割面中未貫通的巖體物理力學(xué)性質(zhì)逐步降低、導(dǎo)致切割面趨于貫通，而且還會引起基座不斷向深部剝蝕、掏空，當危巖與母巖的聯(lián)接強度(抗拉、抗剪及抗壓)或基座不足以支撐危巖自重時，危巖即會產(chǎn)生崩塌。

上述兩個因素中，風(fēng)化作用對危巖穩(wěn)定性的影響是一個長期、緩慢、累進的過程，而降水的影響則往往成為崩塌發(fā)生的主要誘發(fā)因素。兩者之間相輔相成，一方面水的楔劈、軟化作用會加劇風(fēng)化速度；另一方面，風(fēng)化作用會促進水的破壞性。

3.2 穩(wěn)定性計算

根據(jù)危巖體WD1所在位置，結(jié)合地質(zhì)條件，建立了該危巖體主斷面的工程地質(zhì)剖面圖(圖2)。

圖2 危巖體WD1主斷面工程地質(zhì)模型圖

對WD1危巖進行穩(wěn)定性受力分析，穩(wěn)定系數(shù)計算公式如下[14]：

(1)

根據(jù)危巖體WD1特征及勘查所得數(shù)據(jù)整理分析，結(jié)合公式(1)，對該危巖體在天然、地震和暴雨3種工況下進行穩(wěn)定系數(shù)計算，結(jié)果為天然工況穩(wěn)定系數(shù)2.25，地震工況穩(wěn)定系數(shù)1.82，暴雨工況穩(wěn)定系數(shù)1.12。根據(jù)相關(guān)規(guī)范[2]可初步判斷該危巖體天然工況穩(wěn)定，地震工況穩(wěn)定，但暴雨工況屬于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)危巖帶WD1區(qū)出露的巨厚層砂巖整體完整性好，裂隙不發(fā)育，強風(fēng)化卸荷帶發(fā)育深度僅為1～2 m，危巖發(fā)育數(shù)量少，調(diào)查期間僅發(fā)現(xiàn)1處危巖，但在危巖帶下方發(fā)現(xiàn)過曾經(jīng)崩落的危巖體，因此WD1危巖帶區(qū)今后可能因風(fēng)化卸荷作用孕育新的危巖體。根據(jù)已有危巖和已有落石及坡面裂隙發(fā)育特征綜合分析，今后WD1危巖帶區(qū)可能孕育零星的危巖體，但危巖體方量初步估算不大，一般0.5～1.5 m3，以薄殼狀危巖為主。

4 結(jié)論

(1) 危巖體WD1形態(tài)以不規(guī)則薄殼狀為主，根據(jù)該危巖體后緣切割面和兩側(cè)緣切割面特征，初步判斷其崩塌破壞模式為滑移式，推測強卸荷帶發(fā)育深度應(yīng)為1～2 m。

(2) 根據(jù)危巖體所處的地質(zhì)環(huán)境來看，影響該危巖穩(wěn)定性的因素主要為風(fēng)化及水的作用，特別是大氣降雨的影響更大，與降雨強度密切關(guān)系。

(3) 建立了該危巖體的主斷面工程地質(zhì)模型圖，通過相關(guān)公式計算了該危巖體在自然、地震和暴雨3種不同工況下的穩(wěn)定系數(shù)，結(jié)果表明自然和地震工況下處于穩(wěn)定，但暴雨工況屬于欠穩(wěn)定。

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作者簡介：王波(1971- )，男，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，本科，工程師，現(xiàn)任四川省煤田地質(zhì)局一三七隊巖土施工公司副經(jīng)理兼總工程師，主要從事邊坡和地質(zhì)災(zāi)害的防治工作。E-mail:shyzhuqiao@163.com

STABILITY ANALYSIS AND CHARACTERISTICS OF THE DANGEROUS ROCK MASS IN BAZHONG AREA

WAMG Bo1, GUO Hong1, ZHU Shu-yun2
(1.Sichuan Provincial Coal Geology Bureau 137 Team, Sichuan Dazhou 635000；2.School of Resources and Earth Science，China University of Mining & Technology，Xuzhou，Jiangsu 221116，Chinaa)

In order to analyze some dangerous rock mass stability in Badong Area in Sichuan province, we study the structural characteristics and deformation failure mode of the dangerous rock mass , based on the analysis of the factors that affect the stability of the dangerous rock mass, the main engineering geological model is established, and the related formula is used to calculate stability coefficient of the dangerous rock mass which is in nature, earthquakes and rainstorm that the three different conditions. Results show that the natural and earthquake conditions the dangerous rock mass is in a stable, but rainstorm condition is in unstable. The evaluation results of the dangerous rock mass will provide a reliable reference basis for the prevention and cure of the dangerous rock mass.

dangerous rock mass characteristics; sliding collapse; engineering geological model; stability coefficient

1006-4362(2016)04-0056-03

2016-09-12改回日期： 2016-10-26

TU457

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