王柱，曹廣祝，覃榮高，胡逸仙

(昆明理工大學國土資源工程學院， 昆明 650093)

2014年8月3日下午4時30分，云南省魯?shù)榈貐^(qū)發(fā)生6.5級強烈地震，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。石丫口崩塌于“8.03”地震時發(fā)生，滾石直徑大多3 m左右，大者約6 m×6 m×4 m，大部分崩塌塊石堆積于斜坡中部地形較緩的地帶，有少量塊石滾動較遠(分布如圖1所示)，穿過鄉(xiāng)村道路砸毀民房，并致使人員受傷。崩塌威脅下方住戶、鄉(xiāng)村公路及行人共計60人的生命財產(chǎn)安全。因此，對石丫口崩塌的基本特征和穩(wěn)定性進行分析，提出合理工程措施，以保障人民生命財產(chǎn)安全。

圖1 崩塌區(qū)危巖體分布示意圖

1 崩塌區(qū)基本地質(zhì)條件及特性

1.1 地質(zhì)構造、地震及結構面

崩塌區(qū)處于南北向構造中藥山構造帶與北東向構造中騾馬口構造帶的交接復合部位，構造作用強烈；魯?shù)榭h抗震設防烈度為7度區(qū)，設計基本地震加速度為0.10 g，設計地震分組為第三組；龍頭山鎮(zhèn)抗震設防基本烈度提高至8度，地震動峰值加速度提高至0.20 g，構造節(jié)理裂隙為后期構造形成，主要為∈1c地層，節(jié)理裂隙共發(fā)育兩組，①組150°∠88°、②組88°∠78°。風化帶接觸帶主要為寒武系白云巖(∈1c)組成的中厚層狀結構堅硬巖體，強風化層厚度3～8 m，為碎裂結構，中等風化帶厚大于10 m，為塊狀結構。

1.2 地形地貌

石丫口崩塌區(qū)屬于云貴高原烏蒙山系西緣，為牛欄江構成的河間地塊北側斜坡區(qū)，地勢總體北高南低，由北向南成階梯狀遞降，屬于構造溶蝕侵蝕高中山峽谷地貌，河谷呈“V”型。災害點所在區(qū)為陡坡地貌，其平均地形坡度約為35°～45°，坡頂發(fā)育有一陡崖，高度為15～20 m。災害點所在斜坡坡頂高程為1 717 m，坡腳高程為1 605 m，相對最大高差為112 m。斜坡上分布有崩塌堆積體，由于人類陡坡耕植、道路修建等活動，坡面侵蝕、水土流失較重，山坡物質(zhì)易向山下轉(zhuǎn)移，屬地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)的地形地貌。

1.3 地層巖性

1.4 水文地質(zhì)條件

區(qū)域內(nèi)的地下水類型主要為松散堆積層孔隙水、巖溶水及基巖裂隙水3類。松散堆積層孔隙水零星分布于崩塌區(qū)第四系堆積物中，含水層巖性主要為碎塊石土，富水性弱、透水性弱。碳酸巖巖溶水主要賦存于寒武系下統(tǒng)滄浪鋪組(∈1c)白云巖中，含水不均一，富水性強，為區(qū)內(nèi)主要含水層。裂隙水含水介質(zhì)為寒武系下統(tǒng)滄浪鋪組(∈1c)白云巖，由于受構造擠壓，地層多破碎，風化、節(jié)理裂隙為地下水的賦存及運移通道，該類地下水動態(tài)變化相對穩(wěn)定。主要接受大氣降水及松散層孔隙水補給，透水性弱-中等，富水性較差，在勘查區(qū)未見泉水出露，勘查探井未揭露地下水位。

大氣降水是區(qū)內(nèi)地下水的補給來源，地下水受季節(jié)及地形制約，逕流途徑一般較短，多在牛欄江河谷等地形有利地段以片流形式溢出，局部以泉點排泄，流量變化受大氣降水影響，隨季節(jié)發(fā)生改變，旱季流量減小。在降雨的情況下經(jīng)過地表下滲補給。

1.5 人類工程活動

崩塌區(qū)坡腳地段人類工程活動較強烈，主要表現(xiàn)為坡腳公路的修建切坡及斜坡頂部耕種等現(xiàn)象對地質(zhì)環(huán)境也有著一定影響。由于坡腳公路為銀屏村多個村民小組至銀屏、翠屏及龍頭山鎮(zhèn)的必經(jīng)之路，災害體對坡腳村民及公路過往車輛和行人的危害極大，因此，對危巖體及時進行勘查和治理顯得尤為必要。

2 崩塌危巖體特征與穩(wěn)定性分析

2.1 危巖體特征

各危巖體特征如表1所列。

利用赤平投影圖分析可知，危巖體穩(wěn)定性較差。由于W2、W5為孤石，故W1、W3、W4危巖體，潛在的危巖體主要分布在W3、W4危巖體后側塌陷坑內(nèi)(TX1)的獨立巖塊(崩塌體分布如圖1所示)，塊體多數(shù)為2 m×2 m×1 m，估計規(guī)模約120 m3,垂向節(jié)理裂隙發(fā)育，無充填，裂隙面10 cm～30 cm不等，未見新鮮裂隙面，現(xiàn)場調(diào)查分析巖體切割形成時間較長。由于W3、W4危巖體在前緣的攔擋作用，塌陷坑區(qū)巖體現(xiàn)還保持穩(wěn)定狀態(tài)，如果W3、W4危巖體失穩(wěn)，后面的潛在危巖體發(fā)生崩塌的可能性極大，因此對W3、W4危巖體采取工程冶理措施勢在必行。

2.2 穩(wěn)定性分析

滑移式危巖指沿軟弱面滑動而產(chǎn)生滑塌，滑移式危巖計算模型見圖2-a、b，按單位寬度考慮。

圖2 滑移式危巖穩(wěn)定性計算模型

編號W1W2W3W4W5位置坡頂東側W1東南側50 mW1西北側,距離W1約20 mW3西南側,距離W3約11 mW5危巖體位于斜坡陡崖西側分布高程1 688～1 6981 679～1 6891 686～1 7001 672～1 6861 688～1 693地層巖性∈1c白云巖∈1c白云巖∈1c白云巖∈1c白云巖∈1c白云巖危巖特征形態(tài)特征及規(guī)模裂隙發(fā)育特征危巖體高約6 m,平均厚約8 m,平均寬約9 m,估計體積432 m3。裂隙L1產(chǎn)狀88°∠78°,節(jié)理產(chǎn)出間距為1～3 m,延伸長度為2～7 m,裂隙呈閉合狀裂隙L2為該危巖的節(jié)理裂隙,產(chǎn)狀為150°∠88°,裂隙呈上窄下寬狀,裂隙面彎曲,裂縫底部有碎塊石充填裂隙L3為巖層層面的裂隙,產(chǎn)狀為220°∠25°,裂隙呈閉合狀危巖體高約8.6 m,平均厚約8.4 m,平均寬約5 m,估計體積361 m3孤石該塊危巖體高約12.7 m,平均厚約6 m,平均寬約5 m,估計體積381 m3裂隙L1產(chǎn)狀為150°∠88°,裂隙呈閉合狀裂隙L2產(chǎn)狀88°∠78°,為側向構造裂隙,節(jié)理產(chǎn)出間距為1～3 m,延伸長度為2～7 m,裂隙呈閉合狀裂隙L3為巖層層面的節(jié)理裂隙,產(chǎn)狀為220°∠25°,裂隙呈閉合狀危巖體高約10 m,平均厚約8 m,平均寬約6 m,估計體積480 m3裂隙L1為該危巖的后緣卸荷裂隙,產(chǎn)狀為150°∠88°,節(jié)理產(chǎn)出間距為1.5～3 m,呈上寬下窄狀,裂隙面彎曲,未貫通裂隙L2為該危巖的控制裂隙,產(chǎn)狀88°∠78°,為側向構造裂隙,節(jié)理產(chǎn)出間距為1.5～3.0 m,延伸長度為1.0～2.2 m,裂隙面平直,無充填裂隙L3為巖層層面的節(jié)理裂隙,產(chǎn)狀為220°∠25°,裂隙呈閉合狀該危巖體孤懸于陡坡頂部,由4塊約3 m×3 m×2 m的孤立石塊堆疊而成。估計體積72 m3孤石穩(wěn)定性分析及治理方案該危巖體順層產(chǎn)出,層面及層面與兩組節(jié)理的交線組合不利于穩(wěn)定,目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài),但在降雨、地震等外力作用即可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。治理方式為清除該危巖目前處于穩(wěn)定狀態(tài),但在降雨、地震等外力作用即可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。治理方式為清除該危巖該危巖體順層產(chǎn)出,層面及層面與節(jié)理4的交線組合不利于斜坡穩(wěn)定。目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài),但在降雨、地震等外力作用即可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。治理方式為支撐等主動措施該危巖體順層產(chǎn)出,層面及層面與兩組節(jié)理交線組合不利于斜坡穩(wěn)定。目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài),但在降雨、地震等外力作用即可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。治理方式為支撐等主動方式目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài),但在降雨、地震等外力作用即可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。治理方式為清除該危巖剖面圖赤平投影圖

對于后緣有陡傾裂隙的危巖體,其計算公式為：

(1)

對于后緣無陡傾裂隙的危巖體,其計算公式為：

(2)

根據(jù)邊坡規(guī)范、工程類比及白云質(zhì)灰?guī)r危巖體物理力學試驗結果[1]，確定了3種不同工況下危巖體物理力學參數(shù)(表2)。

表2 危巖體物理力學參數(shù)

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)，防治工程等級Ⅲ級，各類危巖可建立下列評價標準(表3)。

表3 危巖穩(wěn)定性評價標準

危巖體穩(wěn)定性計算結果見表4。

表4 危巖穩(wěn)定性系數(shù)及穩(wěn)定性評價

從表4可知，3個危巖體在天然狀態(tài)下都處于穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨、連續(xù)降雨及地震條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3 崩塌體處理措施研究

3.1 危巖清理

嚴禁在危險區(qū)范圍內(nèi)建造新民房，對坡腳下方兩戶村民進行永久搬遷，針對危巖體以及坡面崩塌堆積體采用：爆破清理孤立的危巖體以及人工清除分布于整個坡面的不穩(wěn)定危石。危巖清理分為兩部分，第一部分對穩(wěn)定性差、孤懸于斜坡頂部的W1、W2、W5采用爆破方式清除；第二部分為對分布于整個坡面除防護部分以外的零星不穩(wěn)定堆積體進行人工清除。由于斜坡坡度較大，平均地形坡度為35°～45°，且威脅對象集中分布于坡腳位置，一旦巖塊滾落，將直接對坡腳村民及公路造成威脅。因此，危巖體清理工程實施之前，首先采用鋼管腳手架結合竹膠板于公路內(nèi)側搭設安全防護擋板，擋板高度不應低于4 m ，施工期間應將危巖下方村民進行搬遷避讓，公路采用間隙性通車方式，以徹底保證施工安全。

3.2 W3、W4危巖體

3.2.1 方案設計

W3、W4危巖體處理方案如表5所列。

表5 W3、W4危巖體處理方案

3.2.2 方案選擇

方案一和方案二均能達到減輕災害體威脅程度的目的，兩種方案的施工技術均較為成熟，方案一采用M10漿砌石擋墻的治理方式對坡體擾動更小，施工安全風險更小，防治效果相對較好，該方案治理費用較低；方案二主動防護網(wǎng)在施工時可能對周邊崩塌堆積體產(chǎn)生擾動，施工危險性較大[2-3]。綜合兩個方案對比分析，推薦采用方案一再加上后期監(jiān)測作為推薦方案。

4 結論

通過對石丫口崩塌穩(wěn)定性分析，并對相應的危巖體提出了相關的治理方案，對于W3、W4危巖體對比了兩種方案，得出采用砌石擋墻的治理方式效果與造價再加上后期監(jiān)測作為推薦方案更為合適。

這些結果對于附近區(qū)域內(nèi)的崩塌穩(wěn)定性分析與治理具有一定價值的資料參考。