峨邊彝族自治縣沙坪鎮羊竹壩崩塌地質環境條件及危石穩定性評價

陳東

（四川煤田地質一三七總公司，四川 達州 635000）

1 地質環境條件

勘查區位于大渡河右岸近河床斜坡地帶，屬構造剝蝕及河流侵蝕低山地貌，該區域山體多沿走向展布，切割較深，局部地段呈深切割的中山峽谷地貌。勘查區總體呈東高西低，斜坡坡面近北—南向展布，坡向約260°～280°。總體看，勘查區主要位于低山河谷區，地形條件較復雜。

1.1 地層

沙坪鎮場鎮及周邊出露地層有：新生界第四系，中生界三疊系下統嘉陵江組（T1j）、銅街子組（T1t）、飛仙關組（T1f），古生界二疊系上統樂平組（P2l）、峨眉山玄武巖（P2β）、二疊系下統（P1），奧陶系下統紅石崖組（O1h），也有寒武系地層等。

1.2 地質構造與地震

1.2.1 地質構造

峨邊彝族自治縣地質構造部位屬揚子準地臺（Ⅰ級）上揚子臺拗（Ⅱ級）北緣之峨眉山斷拱（Ⅲ級）與涼山褶皺束（Ⅲ級）交匯地區，斷層、褶皺發育(圖 1)。由于多期構造運動影響，地質構造疊加、復合、相互干涉的現象比較普遍，地質構造復雜。

勘查區處于峨眉山斷拱構造區。該區以砂泥質復理式建造為主，次為碳酸鹽建造及火山巖建造。受區域動力變質作用影響，在地史上是一個長期隆起的構造單元，沉積蓋層較薄。該區多次受地殼強烈運動影響，新構造運動頻繁，巖體破碎，受流水的下切、溶蝕等作用，形成山高、谷深、陡峻山體。

勘查區處于峨邊斷層東段，該斷層在峨邊縣城以西近東西走向，起于宜坪南西太陽溝；峨邊以東向北東延伸到共和后出境，總長度約31km；斷面傾向北或北西，傾角約 65°，為逆斷層。場區位于斷層下盤，受構造影響較強烈，局部具牽引現象，巖體總體較破碎，而該崩塌區為第四系更新統冰水堆積層，斷層對其影響小。

圖1 峨邊縣及勘查區地質構造綱要圖

1.2.2 新構造運動

據 1∶5萬《金口河幅區域地質調查地質圖說明書》，縣域新構造運動主要表現為強烈的不均衡抬升和斷裂活動。強烈的不均衡抬升運動主要表現為河流下切作用，發育多級階地和夷平面。中更新世時期地殼抬升呈周期性變化，大渡河流域以毗鄰的金口河永樂鄉階地保存較好，發育有八級階地，近一百萬年以來河流下切深度約83m，平均每年下切深度為0.64mm，抬升速度快平均每年達1.3mm，晚更新世至全新世地殼抬升速度有增大的趨勢。

1.2.3 地震

峨邊縣地處我國地震活動強烈的南北地震帶中段之東側，與地震活動強烈的馬邊地震帶相毗鄰，是一個中強地震區。據統計，1927年至1976年間峨邊縣域內發生 2.5級以上地震共28次。歷史上縣域內及鄰區曾發生過多次破壞性地震，如：民國24年（1935年）12月19日，馬邊、峨邊間發生6級地震，震中在縣境斯合鄉（現黑竹溝鎮）西南 3km（依烏）附近，大堡一帶房屋倒塌，人畜均有傷亡；清乾隆五十一年（1786年）5月5日，康定、瀘定發生7.5 級地震，波及峨邊，烈度為7度，屬5～6 級地震；1967年5月29 日楊村鄉（東經103°08′，北緯29°13′）發生4.5級地震；1974年5月11日，雷波發生7.1 級地震，峨邊強烈有感，房屋震裂，地基下沉，烈度為5～6度；1936 年馬邊發生的6.8 級地震，其震中烈度達Ⅸ度等。據蘆山地震烈度區劃圖，峨邊縣沙坪鎮位于“4.20”蘆山地震Ⅵ烈度區外，受其影響小；據《中國地震參數區劃圖》（GB18306-2001）及第Ⅰ號修改單，本區地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期值為0.40s，設計地震分組為第二組，對應地震基本烈度為Ⅶ度。

根據《抗震設計規范》，甲類和乙類建筑的抗震措施，一般情況下，當抗震設防烈度為 6～8度時，應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求，當為9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求。沙坪鎮場鎮內地質災害治理工程建筑屬乙類建筑，因此其設防烈度定為8度。

1.3 水文地質條件

勘查區位于高陡的斜坡、陡崖地帶，地面排水通暢，地層含水條件差，水文地質條件簡單。場地內主要為松散堆積巖類（Q3）孔隙水，通過大氣降水補給，平時斜坡面、坡腳未見地下水出露，但強降雨時在土體孔隙內賦水量較大，在坡面滲出，具有逕流途徑短，排泄快的特征。

松散巖類孔隙水主要賦存于冰水堆積層漂、卵石層中（Q3fgl）。據現場調查及經驗資料，冰水堆積層相對膠結程度好，含水層分布不均勻，且基本不受河流側向補給，川西地區冰磧土滲透系數一般約0.03m/d～0.7m/d，影響半徑 3.07m～8.84m，滲透性較差，為弱透水層，其儲水空間小。該地層斜坡部位未發現有地下水出露，故而其水量相對貧乏；河床堆積層主要沿大渡河沿岸分布，其土層孔隙率高，含水層厚度較大，并接受河流補給，水量豐富。

場區地下水貧乏，地表水體主要為大渡河及場區南側溪溝，本次在場區南側溪溝及大渡河采集水樣進行室內測試，其統計成果及腐蝕性評價見表1。

表1 環境水對混凝土及鋼結構腐蝕性評價

1.4 人類工程活動

該地質災害點由于上世紀60年代人工修建公路（銅河路）時開挖坡體形成陡峭的土質邊坡未進行工程處理，使得土質邊坡局部段由于臨空面過大、過陡，在長期的降雨、植物破壞及地震等外因作用下產生局部小方量土體垮塌；再加上開挖公路時斜坡體上方有大量的危石未及時進行工程處治，因而在下方公路過往車輛振動、降雨、植物破壞等作用的影響下可能產生崩塌。

因此，勘查區人類活動較強烈，對地質環境破壞影響較大，是形成地質災害體的一個重要因素。

2 危石形成機制及影響因素分析

2.1 危石形成機制分析

新構造運動及人類工程活動作用形成了勘查區現在的陡坡帶，改變了坡體原有的力學環境條件，引起土體產生卸荷回彈效應，并導致邊坡應力的重分布等效應。為適應這種應力狀態的變化，土體將發生不同形式和不同規模的變形與破壞。另外，由于生物（主要為植被）、地震等對淺部土體結構的破壞，使其變得疏松，而地表水體對松散層細顆粒形成沖蝕作用，使粗大的顆粒成分保留在原處形成危石，受到地震、降雨等因素觸發，在重力作用下發生粗顆粒成分錯落、崩塌破壞[2]。

2.2 危石形成的影響因素分析

據調查，崩塌區為第四系更新統冰水堆積層（Q3fgl），在長期遭受降雨、生物破壞、地震等作用下土體淺部結構變疏松，土體中的粗（巨）粒成分穩定性逐漸變差，而形成危石，并導致一部分危石向坡下傾倒、崩落、滑塌[1]。經分析，危石的形成包括內部條件和外部條件兩類，內部條件包括地形地貌、地層巖性、高陡臨空面；外部條件包括：降雨、風化、地震、植被、人類工程活動等。

地形地貌條件：斜坡陡峭是危石產生崩塌的首要條件。它是地殼內外應力綜合作用的結果，區內危石崩塌多發生在地形高陡的斜坡地段。危石區微地貌為陡崖或凹腔，地形坡度達55～85°，局部呈直立狀，高達10～100m，構成了崩塌形成的有利地形地貌條件。

巖性條件：崩塌區主要為第四系更新統冰水堆積層，巖性為漂（塊）卵（碎）石土夾角（圓）礫土，孔隙由砂粒及少量粉、粘粒充填，其中充填物受生物破壞等作用后易被水流攜帶至低處堆積，而粗、巨粒成分則停留在原處，當其自穩能力不能滿足穩定要求時位于高、陡邊坡的則形成危石崩塌。

大氣降水：部分大氣降水順坡面凹槽集中匯流，并對坡體土表層細顆粒成分形成沖蝕作用，加劇危石的形成；部分水流則沿土體空隙滲入，從而降低了土體顆粒間的抗剪強度，加劇危石體的變形和破壞。

生物破壞作用：據現場調查，崩塌區植被較發育，主要為灌木，孔隙中的根系在生長過程中將加劇土體的破壞，從而形成新的危石體或影響危石的穩定。

地震的影響：該區地震活動，在地震力影響下，可造成崩塌區土體結構松動，從而降低危石穩定性，誘發崩塌。

人類工程活動：據現場調查，勘查區坡腳銅河公路開挖形成直立或凹腔地貌，加之下方車輛行駛振動對危石有一定影響。

其它條件：晝夜溫差變化、太陽暴曬、微生物活動等，使得土體表層風化加速并促使土體產生崩塌。

3 危石穩定性評價與危害性

3.1 危石變形現狀

經現場調查，崩塌危石區內主要的變形破壞特征有以下幾種情況：

1）災害歷史：根據本次調查，銅河路自上世紀 60年代建成通車后，雨季表層土不定時有少量粗顆粒漂、卵石掉落現象，特別是危石Ⅰ區。2008年5.12汶川地震時，坡體發生有少量崩塌、落石現象，方量多在0.5-2m 之間。“4.20”蘆山地震時，危石Ⅰ區發生了小型崩塌，崩塌方量約40m3。2013年“7.09”強降雨后，出現了零星土體崩落現象，方量約 20～50m3，并影響了局部道路交通安全和過往行人車輛的人生財產安全。據訪問，該崩塌區變形以滑移及傾倒等破壞形式為主。

2）危石變形現狀：由于公路切坡、生物（主要為植被）、地震等對淺部土體結構的破壞，使其變得疏松，而地表水體對松散層細顆粒形成沖蝕作用，并在局部形成不同規模的凹腔，使粗大的顆粒成分保留在原處形成危石。部分石質成分受到地震、降雨等因素觸發，在重力作用下發生墜落、滑移及崩塌破壞，并對坡腳銅河路和房屋產生威脅。

3.2 定性穩定性分析評價

據本次調查，該崩塌區主要由第四系更新統冰水堆積層（Q3fgl）的漂、卵石土組成，淺部土體受雨水、植被等主要影響因素的破壞，其結構較疏松，利于地表水的滲入，從而降低松散層的力學性能，并在局部粗顆粒底部形成凹腔，且松散層細顆粒被雨水沖蝕后停留在原地的粗顆粒成分在自重及雨水的觸發作用下易產生滾落形成崩塌。據調查、訪問，崩塌區自上世紀60年代開挖以來危石區（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區）表層局部有小型崩塌或危石墜落現象，方量一般約5～10m3。綜述，危石區穩定性較差，在長期的地表水侵蝕及生物（主要是植被）破壞作用下易產生小型崩塌或危石墜落現象。

3.3 綜合穩定性分析評價

本次勘查綜合分析各危石區（單體）所處斜坡位置、坡角、危石體與土體間結構面發育狀況及近期變形史[3]。經定性分析評價可知，各危石現狀處于基本穩定～穩定狀態，但在暴雨及地震情況下多處于欠穩定狀態。可見暴雨為主要影響因素，在暴雨情況下，穩定性會加劇下降，將發生崩塌落石現象。

3.4 危石危害性評價

根據現場調查資料及危險性現狀分析，各危石區（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）淺表松散狀粗顆粒較多，現狀處于基本穩定狀態。在外因誘發下，尤其是在持續降雨或地震的影響下，坡面土體中粗顆粒成分易產生小方量崩塌。各危石單體在持續降雨或地震的影響下處于欠穩定狀態，極有可能在持續降雨或地震條件下發生崩塌地質災害。一旦發生地質災害，將威脅到危石下方的銅河公路正常運營、過往車輛、行人生命財產安全及公路對面居民及其房屋的安全，其潛在經濟損失巨大。

4 結論

通過對該崩塌區的勘查，基本查明了區內危石區（單體）的地質環境條件，并對其穩定性作出了分析，得出主要結論如下：

1）查明了治理工作區的地形地貌、地層巖性、地質構造等地質環境條件。治理工程區地形地貌較簡單，土體結構致密，抗震設防烈度為 8度；水文地質條件簡單，不良地質現象發育；近期人類工程活動對地質環境破壞程度大。

2）區內地質災害的類型主要為危石崩塌。危石區（單體）在持續降雨或地震的情況下多處于欠穩定狀態，產生失穩破壞的可能性大，失穩可威脅下方的銅河路、過往車輛、行人生命財產安全、阻礙道路運營。因此對工作區進行治理十分必要。

[1] 胡厚田．崩塌落石研究[J]．鐵道工程學報．2005（4）.

[2] 駱銀輝，胡斌，朱榮華，等．崩塌的形成機理與防治方法[J]．西部探礦工程．2008（4）.

[3] 張秀童．四川某崩塌區危巖穩定性評價[J]．中國煤炭地質．2010（2）.