于淼，南赟，胡福根，王海芝

（北京市地質(zhì)災害防治研究所，北京 100102）

2022年7月1日午時，北京市懷柔區(qū)范崎路K29+500 m處發(fā)生崩塌，北京市地質(zhì)災害防治研究所應急調(diào)查隊伍響應迅速，2 h內(nèi)趕赴災害現(xiàn)場開展應急調(diào)查工作，根據(jù)現(xiàn)場情況迅速研判、處置及時，當日16時20分，8名道路養(yǎng)護人員成功避險二次崩塌災害。7月6日早5時，該點再次發(fā)生崩塌。因7月5日17時，北京市規(guī)劃與自然資源委員會根據(jù)氣象會商結果，發(fā)布了范崎路K27—K45為崩塌災害氣象風險黃色預警，研判該路段崩塌災害風險較高，道路交通主管部門積極響應，采取道路封控和專人值守措施，再次成功避免了因崩塌災害造成的人員傷亡和車輛損失。本文根據(jù)多年一線應急經(jīng)驗，闡述了懷柔區(qū)地質(zhì)災害現(xiàn)狀及道路沿線崩塌隱患特征，重點分析了K29+500 m處崩塌成因，總結了2次成功避險的經(jīng)驗，為新形勢下首都地質(zhì)災害防災減災工作提供參考。

1 懷柔區(qū)地質(zhì)災害現(xiàn)狀

北京西靠太行山脈，北鄰燕山山脈，地質(zhì)條件復雜，構造活動劇烈，人類工程活動頻繁，是一座地質(zhì)災害較發(fā)育的特大型城市（南赟等，2020；王海芝等，2022）。2022年北京市最新公布已查明地質(zhì)災害隱患點8 186處，主要分布在西部門頭溝、房山和北部密云、懷柔、延慶等區(qū)（圖1-a）。其中崩塌6 169處，占全市地質(zhì)災害隱患點75.36%（北京市規(guī)劃和自然資源委員會，2022）；2021年北京市發(fā)生突發(fā)地質(zhì)災害104起，其中崩塌100起，位于道路沿線88起，占全年災害總數(shù)的84.6%（北京市地質(zhì)災害防治研究所，2021）。

懷柔區(qū)位于北京北部，地處燕山南麓，地勢北高南低，地形地貌復雜，存在著崩塌、滑坡、泥石流、不穩(wěn)定斜坡4類突發(fā)地質(zhì)災害。截至2022年6月，懷柔區(qū)查明突發(fā)地質(zhì)災害隱患點973處，占全市11.89%，其中崩塌696處、泥石流214處、不穩(wěn)定斜坡54處、滑坡9處（圖1-b）。懷柔區(qū)道路沿線崩塌537處，占懷柔區(qū)總隱患點55.19%，是威脅懷柔區(qū)最主要的地質(zhì)災害。

圖1 北京市地質(zhì)災害隱患統(tǒng)計圖（2022年）Fig.1 Statistical chart of geological hazards in Beijing（2022）

2021年懷柔區(qū)突發(fā)地質(zhì)災害52起，其中崩塌災害50處、滑坡2處，累計崩、滑方量1.2×104m3，造成直接經(jīng)濟損失168.91萬元。50處崩塌方量多為10～200 m3（圖2），災害規(guī)模和險情等級均為小型，具有數(shù)量多、規(guī)模小、監(jiān)測難、隱蔽性強、易發(fā)性高、預警預報難度大等特征。

圖2 懷柔區(qū)崩塌災害方量統(tǒng)計圖（2021年）Fig.2 Statistical chart of collapse disaster quantity in Huairou District（2021）

2 懷柔區(qū)道路沿線崩塌隱患基本特征及主控因素分析

2.1 崩塌的時空特征

1）時間特征

2003—2019年，北京共發(fā)生崩塌災害275起，主汛期7月、8月共發(fā)生189起，占全部崩塌災害總數(shù)的69%（王海芝等，2020）。2021年懷柔區(qū)山區(qū)降雨58次，平均降雨量827.5 mm，近常年同期2倍，52起地質(zhì)災害全部發(fā)生于汛期，表現(xiàn)為“7·13”、“7·20”2次強降雨過程頻發(fā)，發(fā)災時間與降雨密切相關。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，北京市降雨與崩塌災害耦合性強，災害發(fā)生與前期1～5 d的降雨相關性最大（任凱珍等，2022；甘璐等，2020；劉艷輝等，2009），是崩塌災害的直接誘因（郭英等，2022；曾芮等，2018）。

2）空間特征

懷柔山區(qū)主要道路多呈南北向展布，受自然地質(zhì)環(huán)境條件影響，道路蜿蜒崎嶇，多依山或沿坡而建，空間分布具有一定規(guī)律。崩塌災害隱患主要集中在G111（72處）、G234（46處）、G335（46處）、S213（10處）、S308（4處）、S309（17處）、X004（40處）、X020（8處）、X211（19處）、X009（12處）等道路沿線，集中分布在琉璃廟鎮(zhèn)、寶山鎮(zhèn)、湯河口、長哨營4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（李巖等，2022）圖3；分布呈現(xiàn)出國道、省道、重點縣道點數(shù)多、密度小，非重點縣鄉(xiāng)道路點數(shù)少、密度大的特點，呈現(xiàn)這種分布規(guī)律的原因是國道、省道、重點縣道路程長，承擔著區(qū)內(nèi)大部分交通任務，修路時人工切坡規(guī)范，后期坡面防護工作到位；非重點道路路程短，承擔著交通任務輕，修路時人工切坡危巖清理不徹底，后期坡面防護工作不到位。

圖3 懷柔區(qū)崩塌隱患分布圖Fig.3 Distribution map of potential collapse hazards in Huairou District

2.2 主控因素分析

1）地層巖性

懷柔區(qū)地層巖性多變，廣泛出露中上元古界長城系、薊縣系、青白口系，中生界侏羅系、早白堊系火山巖，第四系則分布于全區(qū)（北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991）。道路出露地層巖性主要有花崗巖、閃長巖、安山巖、片麻巖，長城系及薊縣系白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、砂巖，青白口系粉砂巖，侏羅系凝灰?guī)r、粉砂巖，以及第四系殘坡積沖洪積碎石土等。崩塌一般發(fā)育在巖石堅硬、性脆、構造節(jié)理發(fā)育的基巖坡面，與人類工程活動關系密切，坡度多大于55°，植被覆蓋率較高。

2）構造

懷柔區(qū)地處燕山臺褶帶之承德迭隆斷與密（云）懷（來）中隆斷交會部位，特殊的大地構造位置致使區(qū)內(nèi)斷裂構造活動十分發(fā)育，斷裂構造以近東西向、北東向及近南北向為主，大規(guī)模巖漿巖侵入造成區(qū)內(nèi)構造特征的進一步復雜化。近南北向青石嶺斷裂展布于云蒙山巖體西部，受該斷裂帶強烈作用，附近地形切割強烈，山高谷深，同時山體巖石遭受嚴重破壞；北東向崎峰茶-琉璃廟斷裂構造位于懷柔區(qū)中部，其北東端與青石嶺斷裂相接，該斷裂經(jīng)歷了多期活動，派生了一系列次級北東向及北西向小型斷裂，致使地形切割強烈，山體破碎，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育。2處斷裂構造對道路沿線發(fā)育的崩塌災害起到了重要的控制作用。

3）人類工程活動

懷柔是北京重要的旅游文化風景區(qū)，區(qū)內(nèi)道路工程建設頻繁，在修路過程中存在不合理開挖坡腳，形成陡峭邊坡，破壞了原有的地形、地貌及植被，致使巖體風化加速，卸荷松動，形成高陡邊坡和破碎危巖體，加之防護措施工程滯后，坡體在震動、降雨及風化等促發(fā)因素下，容易誘發(fā)崩塌地質(zhì)災害。近年來，G111、G234、G335、S309和X004等主干公路人類工程活動頻繁，沿線多發(fā)育垂直落差較大的陡坡、陡崖，主汛期多次發(fā)生崩塌災害，威脅過往車輛和行人的安全。

3 范崎路K 2 9+5 0 0 m崩塌災害成因分析

3.1 范崎路K 29+500 m崩塌基本特征

崩塌位于范崎路K29+500 m路西側，屬低山溝谷地貌，雖海拔較低，但地勢落差較大，點位東南側溝底至山脊最高點相對高差約160 m。災害坡體長約30 m、寬約100 m、高約25 m、坡向140°、坡度約80°。坡體巖性為大理巖化白云巖，層理S0：220°∠40°，中等風化，基巖較破碎，發(fā)育2組節(jié)理及不規(guī)則裂隙，節(jié)理產(chǎn)狀分別為J1：40°∠85°、J2：140°∠80°。坡體頂部上覆第四系坡積物，厚度5～20 cm，灌木發(fā)育。3次崩落位置位于邊坡中上部，距離地面高度分別約為15 m、20 m、25 m，水平運動距離最遠7 m（圖4）。崩塌方量分別為40 m3、30 m3、60 m3，堆積體造成道路中斷，損毀路側護欄數(shù)米，主動防護網(wǎng)百余平，直接經(jīng)濟損失13.9萬元，規(guī)模和災情等級均為小型。

圖4 范崎路K29+500 m崩塌全貌Fig.4 Full view of collapse at Fanqi Road K29+500 m

3.2 范崎路K29+500 m崩塌成因分析

崩塌成災觸發(fā)因素復雜（趙忠海等，2018；任凱珍等，2017），災害形成和發(fā)生受地形地貌、巖土成分、地質(zhì)構造等內(nèi)在因素和氣象條件、人為作用外在因素及其組合共同控制，內(nèi)外因素耦合累積作用或隨機引發(fā)達到某個臨界值時就會引發(fā)地質(zhì)災害（劉傳正，2019）。

1）道路工程建設開挖坡腳，破壞巖土體自然穩(wěn)定狀態(tài)，形成25 m高陡峭邊坡，中上部危巖體臨空，為崩塌災害的孕育形成提供了有利的地形條件。

2）路段內(nèi)巖性較單一，主要出露長城系高于莊組白云巖，大理巖化較強，巖石中等風化、性脆、構造節(jié)理發(fā)育，礦物顆粒間隙大，吸水后結構強度降低。

3）層理S0傾向與坡面斜交，傾斜坡外，層厚1～2 m。主控節(jié)理面J2即為坡面，壁面陡立且平整光滑，是崩塌巖體的關鍵切割面。節(jié)理面J1與主控節(jié)理和層理大角度相交，將巖體切割成塊體，形成危巖體，赤平投影分析，危巖體向106°方位發(fā)生崩滑可能性大（圖5）。

圖5 范崎路K29+500 m崩塌赤平投影分析Fig.5 Stereographic projection of collapse at Fanqi Road K29+500 m

4）坡面及坡頂發(fā)育灌木，可見節(jié)理面內(nèi)植被根系穿插生長，根劈作用加劇了巖體破碎程度。

5）該處7日內(nèi)累計降雨45 mm，降雨沿節(jié)理裂隙入滲，使基巖與覆蓋物容重增加，結構面抗滑力降低，在重力作用下破碎巖石沿節(jié)理面失穩(wěn)崩塌。降雨是形成本次崩塌災害的直接誘因，崩塌類型為三級牽引式墜落型。

4 成功預警處置啟示

4.1 基本掌握災害風險底數(shù)

北京市各級政府及相關主管部門高度重視地質(zhì)災害防治工作，貫徹落實黨的十八大以來習近平總書記關于防災減災救災一系列重要指示批示精神，堅持以人民為中心的發(fā)展思想，扎實開展地質(zhì)災害隱患識別與評價工作，建立高效科學的自然災害防治體系。范崎路K29+500 m處崩塌是2019年開展的“北京市山區(qū)道路沿線崩塌、滑坡災害隱患精細調(diào)查與評價”項目識別的隱患點之一，2022年納入北京市地質(zhì)災害隱患點臺賬管理，崩塌災害的成功預警是地質(zhì)災害隱患識別與評價工作的重要體現(xiàn)。

4.2 應急工作機制不斷健全

北京市突發(fā)地質(zhì)災害應急調(diào)查大隊成立于2003年，成立至今形成了與北京市規(guī)劃與自然資源委員會和10個分局保持應急聯(lián)動，汛前排查、汛中調(diào)查、汛后核查的地質(zhì)災害“三查”工作機制。近年來，政府部門逐步健全了氣象、水文、交通、防災多部門聯(lián)動預警機制，開展了地質(zhì)災害氣象風險精細化預警工作，為地質(zhì)災害防治主管部門、市道路交通主管部門精細化管理工作提供了技術支撐。范崎路K29+500 m處崩塌是公路部門發(fā)現(xiàn)并上報，防災部門開展應急調(diào)查并聯(lián)合氣象部門發(fā)布預警，交通部門積極響應并落實防災聯(lián)動應急工作機制的成功避險案例。

4.3 應急技術能力明顯提高

近年來，應急調(diào)查大隊積極推進無人機、邊坡雷達和三維激光掃描等非接觸式現(xiàn)代化應急裝備的應用，為準確研判和科學處置提供了技術依據(jù)，應急技術能力明顯提高。范崎路K29+500 m處崩塌調(diào)查采用地面調(diào)查和無人機遙感相結合，掌握了地面災害體基本特征，克服了高陡危險邊坡人不能到達的弱點，觀測到災害邊坡高陡位置細節(jié)特征，調(diào)查方法合理，測量數(shù)據(jù)精準，變形趨勢研判及時，處置方法科學，專業(yè)支撐作用明顯。

5 結論與建議

1）道路崩塌是懷柔區(qū)最主要的地質(zhì)災害，對行人和車輛造成嚴重威脅。崩塌受地層巖性、地質(zhì)構造和人類工程活動影響明顯，具有數(shù)量多、規(guī)模小、高易發(fā)、難監(jiān)測、隱蔽性強、預警預報難度大等特征。

2）懷柔區(qū)降雨與崩塌災害耦合性強，崩塌災害多在主汛期強降雨過程中集中頻發(fā)，空間分布呈現(xiàn)出國道、省道、重點縣道點多、密度小，非重點縣鄉(xiāng)道路點少、密度大的特點。

3）范崎路K29+500 m 3次災害為降雨誘發(fā)的牽引式墜落崩塌，陡峻的邊坡及局部巖體臨空為崩塌災害的孕育形成提供了有利的地形條件；地層巖性和斷裂構造導致巖體破碎，為崩塌的形成提供了有利的地質(zhì)條件；人類工程活動和生物作用加劇了崩塌的變形；降雨是崩塌發(fā)生的直接誘發(fā)因素。

4）范崎路K29+500 m崩塌災害的成功避險，是黨、政部門對地質(zhì)災害防治工作的高度重視、專業(yè)應急調(diào)查隊伍風險識別和應急處置能力不斷提高和多部門聯(lián)動響應積極落實的體現(xiàn)，可為類似情況下防災減災工作提供參考。

5）地質(zhì)災害防治工作是一項復雜的、長期的系統(tǒng)工程，崩塌災害預測尚為世界難題，仍需加強崩塌災害形成機理、致災規(guī)律和早期識別等基礎理論研究，科學有效地化解重大地質(zhì)災害風險，切實保障人民生命財產(chǎn)安全。

6）現(xiàn)階段建議實行“隱患點+風險區(qū)雙控”模式，做好單點和區(qū)域、公路路段的排查及預警工作，重點防范與人類活動相關的農(nóng)村切坡建房隱患點和公路開挖形成的基巖裸露路段。