趙葉江

（貴州有色地質(zhì)工程勘察公司，貴州 貴陽(yáng) 550005）

1 地質(zhì)環(huán)境條件

從19世紀(jì)80年代初至今，貴陽(yáng)市仙人洞道觀、水口寺小學(xué)崩塌（危巖體）一直斷斷續(xù)續(xù)發(fā)生大小不一的危巖崩塌，該處崩塌（危巖體）具有危害巨大、威脅人口眾多的特點(diǎn)。

崩塌（危巖體帶）區(qū)屬于構(gòu)造、剝蝕、侵蝕作用形成的巖溶（喀斯特）中山地貌類型，總體地勢(shì)為北高南低，最高點(diǎn)位于勘查區(qū)北側(cè)坡頂、海拔高程約1237m，最低點(diǎn)位于南側(cè)紅巖路、海拔高程約1050m，地形相對(duì)高差約187m。陡坡坡度為60～85°，局部區(qū)域陡崖，崩塌垂直高度最高約185m，崩向180～250°。

崩塌（危巖體帶）區(qū)位于貴陽(yáng)市向斜南部，圖云關(guān)斷層從崩塌（危巖體帶）區(qū)內(nèi)南北向通過(guò)，傾向76°，傾角為25°～60°。斷層上盤(pán)為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）厚層灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀為80°∠20°；下盤(pán)為三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）薄層灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀為85°∠45°。在崩塌（危巖體帶）區(qū)內(nèi)的斷層沿線可見(jiàn)角礫巖，出露地層巖性主要為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）厚層灰?guī)r及三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）薄層灰?guī)r。

受區(qū)域構(gòu)造、特別是圖云關(guān)斷層的破碎帶影響，該調(diào)查區(qū)域內(nèi)灰?guī)r巖體節(jié)理發(fā)育、裂隙發(fā)育，發(fā)育兩組主要節(jié)理，產(chǎn)狀分別為J1組（125～150°）∠（65～80°）、J2組（220～260°）∠（70～80°）。兩組節(jié)理均呈張性特征，節(jié)理起伏粗糙，延展一般，大部分有一定的張開(kāi)度，部分張開(kāi)度較大，且大部分無(wú)充填，部分黏土充填，部分巖屑夾泥質(zhì)充填，節(jié)理面結(jié)合差。

2 崩塌體基本特征

2.1 崩塌范圍、規(guī)模及形態(tài)

勘查區(qū)崩塌（危巖體、危巖帶）主要分布于陡崖上，其陡崖由水口寺小學(xué)北東側(cè)至仙人洞道觀東側(cè)整體呈南白向，整體坡向220～260°。按地形地貌、危巖體發(fā)育情況等特征將陡崖分為AB段（水口寺小學(xué)北東側(cè)陡崖）、CD段（仙人洞道觀東側(cè)陡崖），如圖1所示。

AB段（水口寺小學(xué)北東側(cè)陡崖），主要是由灰?guī)r組成的巖質(zhì)邊坡。陡崖總長(zhǎng)約150m，分布高程為1055～1143m，高15～25m，陡崖坡度為60～85°。坡前為居民住房建筑及水口寺小學(xué)。由于巖體長(zhǎng)期受風(fēng)化、層面及多條豎向貫通節(jié)理的控制，現(xiàn)該段坡體上存在崩塌（W1危巖帶），位于水口寺小學(xué)北東側(cè)，主要包括兩個(gè)危巖體W1-1～W1-2及零星危巖體，危巖帶長(zhǎng)約100m，高15～25m，坡向265°，坡度為60～80°，在危巖帶上有大量松動(dòng)的危巖體，其大小在 1.0 ～ 12.7m3。

圖1 危巖體帶分布示意圖

CD段（仙人洞道觀東側(cè)陡崖），主要是由灰?guī)r組成的巖質(zhì)邊坡。該段陡崖在調(diào)查范圍內(nèi)陡崖長(zhǎng)度約90m，分布高程為1108～1236m，高83～128m，陡崖坡度為60～85°。該段陡崖坡前為仙人洞道觀，坡腳為居民住房建筑及水口寺小學(xué)。由于巖體長(zhǎng)期受風(fēng)化、層面及多條豎向貫通節(jié)理的控制，形成了大小不一、獨(dú)立或集合的危巖體。該段坡體上存在崩塌（W2危巖帶）及崩塌（W1～W5危巖體）。崩塌（W2危巖帶）位于仙人洞道觀東側(cè)陡崖上，主要包括26個(gè)危巖體W2-1～W2-26及零星危巖體，W2危巖帶長(zhǎng)約90m，高45～85m，坡向220°，坡度為60～85°，其大小在0.3～240.0m3；崩塌（W1～W5危巖體）及零星危巖體，其大小在0.5～1.0m3。

2.2 崩塌（危巖體）變形破壞機(jī)制

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，大多數(shù)崩塌（危巖體）處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。崩塌（危巖體）的變形破壞機(jī)制如下：

（1）體積較大的W2-1～W2-13危巖體雖與母巖未完全脫離，但已受后側(cè)裂隙、裂縫貫通切割，穩(wěn)定性差。目前，主要的支撐為底部緩?fù)鈨A巖體基座，在各種不利因素作用下，基座極易失穩(wěn)形成傾倒式崩塌，從而發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，其危險(xiǎn)性大、危害程度大。

（2）危巖帶上分布的小型危巖體尚未與母巖完全脫離，主要受兩側(cè)節(jié)理、裂隙與頂?shù)讕r層層面切割，穩(wěn)定性差。目前，主要的支撐為巖體后側(cè)未貫穿的折形節(jié)理或底部緩?fù)鈨A巖體，支撐體系較為脆弱。在各種不利因素作用下，極易使危巖體后側(cè)節(jié)理貫穿張裂發(fā)育為張開(kāi)裂隙、危巖體，與底部緩?fù)鈨A巖層結(jié)合程度降低形成崩塌，靠巖體后側(cè)未貫穿的折形節(jié)理支撐的危巖體發(fā)生墜落式破壞，靠底部緩?fù)鈨A巖體支撐的危巖體發(fā)生滑移式破壞，從而發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，危巖體發(fā)生崩塌的危險(xiǎn)性大、危害程度大。

（3）坡體上零星分布的小型崩塌巖塊，已與母巖脫離獨(dú)立，主要靠凹凸不平的坡面自然支撐，支撐體系極為脆弱。在環(huán)境因素改變或人為擾動(dòng)下易向坡腳滑滾，其危險(xiǎn)性大、危險(xiǎn)程度大。

2.3 危巖體的穩(wěn)定性分析

（1）危巖體的定性分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際調(diào)查情況，崩塌（危巖體）主要受斷層、結(jié)構(gòu)面及可溶性巖石的影響，目前處于極限穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)，但隨著時(shí)間推移，加之風(fēng)化速度加快、降雨、植物根系等其他外在因素的影響，最后極易發(fā)展為不穩(wěn)定狀態(tài)。利用赤平投影分析方法對(duì)危巖體的穩(wěn)定性定性分析的結(jié)果及分析情況如圖2所示。

圖2 危巖體赤平投影分析圖

從圖2中可以看出，W1危巖帶巖體受兩組節(jié)理J1、J2及外傾巖層層面相互切割，將巖體切割成塊狀。由于節(jié)理J1外傾，導(dǎo)致巖塊重心向臨空側(cè)偏移，故底部有基座的崩塌（危巖體）破壞模式為滑移式破壞或傾倒式破壞，底部無(wú)支撐體的崩塌（危巖體）破壞模式為墜落式破壞模式。

（2）典型的危巖體的穩(wěn)定性定量分析。計(jì)算參數(shù)依據(jù)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50218—2014）表3.7.3-1及《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）表4.5.1取值，暴雨工況下，巖體結(jié)構(gòu)面內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角按照折減系數(shù)進(jìn)行取值，計(jì)算參數(shù)如表1所示。

表1 危巖體穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)一覽表

第一，傾倒式崩塌（危巖體）穩(wěn)定性計(jì)算。崩塌（危巖體）重心在傾覆點(diǎn)之外，按公式（1）計(jì)算，崩塌（危巖體）重心在傾覆點(diǎn)之內(nèi)按公式（2）計(jì)算。

式中：F為穩(wěn)定性系數(shù)；h為后緣裂隙深度，m；hw為后緣裂隙充水高度，m；H為后緣裂隙上端到未貫通段下端的垂直距離，m；a為危巖體重心到傾覆點(diǎn)的水平距離，m；b為后緣裂隙未貫通段下端到傾覆點(diǎn)的水平距離，m；h0為危巖體重心到傾覆點(diǎn)的垂直距離，m；flk為危巖體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；α為危巖體與基座接觸面傾角，°；β為后緣裂隙傾角，°；Q為地震力，kN/m；V為裂隙水壓力，kN/m。

第二，墜落式危巖穩(wěn)定性按公式（3）、公式（4）計(jì)算，穩(wěn)定性系數(shù)取兩種計(jì)算結(jié)果中的較小值。

式中：ζ為危巖抗彎力矩計(jì)算系數(shù)，依據(jù)潛在破壞面形態(tài)取值，一般取1/12～1/6；a0為危巖體重心到潛在破壞面的水平距離，m；b0為危巖體重心到潛在破壞面的鉛垂距離，m；flk為危巖體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；c為危巖體黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；φ為危巖體內(nèi)摩擦角，°。

第三，滑移式危巖穩(wěn)定性按公式（5）計(jì)算。

式中：V為裂隙水壓力，kN/m；F為危巖穩(wěn)定性系數(shù)；c為后緣裂隙黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值（當(dāng)裂隙未貫通時(shí)，取貫通段和未貫通段黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值按長(zhǎng)度加權(quán)的加權(quán)平均值，未貫通段黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值取巖石黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值的0.4倍），kPa；φ為后緣裂隙內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（當(dāng)裂隙未貫通時(shí)，取貫通段和未貫通段內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值按長(zhǎng)度加權(quán)的加權(quán)平均值，未貫通段內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值取巖石內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值的0.80倍），°；α為滑面傾角，°；W為危巖體自重，kN/m。

第四，為了深刻認(rèn)識(shí)區(qū)內(nèi)危巖的穩(wěn)定性，適應(yīng)危巖整治的需要，選擇部分典型的危巖崩塌類型進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析。兩種工況下各危巖體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表2所示。

3 崩塌（危巖體）治理方案

目前，治理崩塌（危巖體）的主要方案有崩塌（危巖體）清除、錨桿錨索+格構(gòu)梁、主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、支撐、裂縫填塞、攔石槽等，針對(duì)崩塌（危巖體）不同的外在因素及巖體特性，崩塌（危巖體）治理方案會(huì)產(chǎn)生不同的工程效益、人文效益、經(jīng)濟(jì)效益，存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)仙人洞道觀及水口寺小學(xué)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)際情況，采取松動(dòng)危巖體清除+局部錨索+局部錨桿+整體主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+局部嵌補(bǔ)+局部裂縫填塞+拱形保護(hù)的治理方案。

4 結(jié)語(yǔ)

貴州省處于云貴高原喀斯特地貌區(qū)，危巖崩塌是該地區(qū)常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害之一，其是在多組巖體結(jié)構(gòu)面組合下，通過(guò)構(gòu)造、重力、水體、風(fēng)化、根劈、振動(dòng)等不利因素共同作用下，處于不穩(wěn)定、欠穩(wěn)定或極限平衡狀態(tài)的結(jié)構(gòu)體。該崩塌（危巖體）采取上述治理措施后，經(jīng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，治理效果良好。治理措施不僅保留了傳統(tǒng)道教文化，還保留了喀斯特地區(qū)的美景，對(duì)以后危巖崩塌的研究及治理具有一定指導(dǎo)意義。

表2 兩種工況下危巖體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果