北京市崩塌地質災害激發因素淺析

王海芝　胡福根　于淼　張翊超

摘 要：崩塌是北京市發育數量和發生災害數量最多的突發地質災害。據不完全統計，自2003-2019年間共發生崩塌災害275起，占突發地質災害總數的80.88 %，故研究崩塌災害的特點及激發條件，是崩塌災害防治的必要手段。初步統計2003-2019年度發生的崩塌災害，認為87.27 %的崩塌是由降雨激發的。以2020年“8·12”場次暴雨及其激發崩塌為研究對象，對激發崩塌的降雨量級，崩塌發生的時間范圍等關鍵因素進行了初步研究，結果表明：激發崩塌的降雨量至少要達到中雨及以上的雨量級別，激發崩塌的時間為降雨過程中及降雨結束后48 h以內。

關鍵詞：崩塌;激發因素;暴雨;滯后;地質災害

Abstract： Collapse is a sudden geological disaster， which is the most serious one in Beijing. According to incomplete statistics， 275 collapses occurred from 2003 to 2019， accounting for 80.88% of the total sudden geological disasters. Therefore， it is necessary to study the characteristics and excitation conditions of collapse disaster. Based on the preliminary statistical analysis of the collapse disasters from 2003 to 2019， 87.27 % of the collapses are caused by rainfall. Taking 8·12 rainstorms and their induced collapses in 2020 as the research object， this paper does a preliminary study on the key factors such as the rainfall magnitude of triggering collapse and the time range of collapse occurrence. It concludes that the rainfall triggering collapse should be at least moderate rain or above. The results show that the time of triggering collapse is in the process of rainfall and within 48 hours after the end of rainfall.

Keywords： collapse; motivating factors; rainstorm; lagging; geological disasters

0 前言

北京是世界上突發地質災害較為頻繁的首都城市之一，發育崩塌、泥石流、滑坡、地面塌陷等多種突發地質災害。截至2019年底，全市共查明突發地質災害隱患點5037處（http：//ghzrzyw.beijing.gov.cn），涉及密云、懷柔、延慶、房山、門頭溝、昌平、平谷、海淀、石景山、豐臺10個山區及淺山區，威脅對象主要包括居民、道路、景區、學校等。在北京突發地質災害中，崩塌的發育數量和發生數量最多，是突發地質災害防災減災工作的重中之重。隨著防災減災工作要求的進一步提高，對于崩塌災害的特點，崩塌災害的誘發因素及崩塌災害發生的時間等問題的相關研究也提出了相應的要求。本文通過對目前已查明的崩塌隱患的基本特征及2003—2019年17年間發生的崩塌災害進行的初步統計分析，總結了崩塌災害發生的時間、規模、影響因素等基本特點，并以2020年8月12日場次降雨及其誘發的崩塌災害為例，具體分析了降雨誘發崩塌災害的特點，初步探索了誘發崩塌災害的降雨范圍，災害發生時間范圍等關鍵因素，為北京市崩塌災害的防災減災工作提供科學依據。

1 北京市崩塌災害發育及發生特點

崩塌是北京市突發地質災害中發育數量最多的隱患，截至2019年底，北京市查明崩塌隱患數量2609處（圖1），占查明突發地質災害隱患數量的51.80 %。據不完全統計，自2003—2019年的17年間，北京共發生崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等突發地質災害340起（北京市規劃和自然資源委員會，2003—2018;北京市地質研究所，2019），其中崩塌275起，占全部突發地質災害總數的80.88 %（圖2）。

統計分析表明，崩塌災害主要發生在汛期，汛期（6—9月）共發生崩塌240起，占已發生災害數量的87.27 %。其中6月份發生崩塌災害36起，占全部崩塌災害總數的13.09 %;7月份發生崩塌災害126起，占全部崩塌災害總數的45.82 %;8月份發生崩塌災害63起，占全部崩塌災害總數的22.91 %。從崩塌發生時間的統計分析結果可以看出，降雨是誘發崩塌災害的關鍵因素。

已發生的崩塌災害有2起規模為中型，其余規模均為小型，小型崩塌災害占已發生崩塌災害總數的99.27 %。危害對象主要為3種類型，分別為道路，居民及景區。其中危害道路及行人的有167起，占已發生災害總數的60.73 %，危害居民的有105起，占已發生災害總數的38.18 %，危害景區的有3起，占已發生災害總數的1.09 %。

2 降雨對斜坡穩定性影響研究

國內外諸多學者開展了大量的降雨對斜坡穩定性影響研究工作（Ng et al.，1998;蘭恒星等，2003;孫建平等，2008;周家文等，2008;Miller et al.，2009）。李媛（2004）通過對全國縣市地質災害調查成果分析研究表明，暴雨是90 %滑坡，81 %崩塌和全部泥石流的主要誘發因素。前人通過對斜坡失穩時間與降雨時間關系進行了初步研究，對于斜坡失穩時間和降雨時間的關系有了初步認識。吳長富等（2008）分析了強降雨對斜坡穩定性影響，認為斜坡穩定性最低值往往出現在降雨停止后的0.3～0.8 d內。鐘蔭乾（1998）研究認為，降雨型滑坡一般發生于久雨、暴雨中或略滯后，滯后期一般不超過10 d;Godt等（2006）在調查深圳地區暴雨誘發滑坡時發現滑坡活動時間與暴雨、大暴雨吻合或略滯后，滯后時間一般不超過4 d，暴雨當日及次日發生滑坡的可能性最大;詹青文等（2011）研究江西某邊坡時發現其穩定性系數雨后8～12 h達到最低值。

誘發斜坡巖土體出現災害性變化的降雨應具有足夠的強度（鐘立勛，1999;高華喜等，2007;涂國祥等，2015），通常斜坡巖土體的降水入滲能力小于降雨強度，因此，雨水的入滲往往滯后于降雨，即使降雨停止，斜坡地下水瞬時滲流場也需要經過相當長的時間才能形成穩定滲流場，從這個角度來說，時間效應是降雨影響斜坡穩定性的固有特性。

3 “8·12”暴雨及其誘發的崩塌特點

2020年8月12日，受副熱帶高壓外圍偏南暖濕氣流和高空槽共同影響，北京市普降暴雨，為2020年入汛以來最大的一次強降雨過程，也是2020年首次區域性暴雨過程。強降雨主要集中在12日21時至13日01時，期間有36個觀測站小時雨強超過50 mm。本次降雨的特點是總降雨量較大，雨強集中。截至13日08時，北京市平均降雨量69.4 mm，城區平均92.8 mm，最大雨量達156.7 mm，出現在昌平沙河水庫（圖3）。本輪降雨在山區主要分布房山東南部、門頭溝西部、石景山、海淀、昌平、延慶西部、懷柔和密云東部地區，降水量為60～160 mm。

強降雨誘發了崩塌災害的發生，截至8月14日，本輪暴雨共誘發崩塌災害12起（表1），發生于5個區，分別是平谷區1起，懷柔區3起，昌平區5起，房山區2起，延慶區1起（圖3）。從本輪降雨誘發崩塌災害的規模看，災害規模最小為0.5 m3，最大為1200 m3，依據地質災害分類分級標準，均為小型。從崩塌發生時間看，有8起崩塌災害發生于本輪降雨過程中，占災害總數的66.67 %;有5起崩塌災害發生于本輪降雨結束之后48 h內，占本輪降雨激發崩塌災害總量的41.67 %。本輪崩塌災害的激發雨量具有明顯的差異：其中發生于中雨降雨范圍內的崩塌災害1起，占本輪災害總數的8.33 %，位于暴雨降雨范圍內的崩塌災害有4起，占本輪災害總數的33.33 %，位于大暴雨降雨范圍內的崩塌災害有7起，占本輪災害總數的58.33 %。本輪災害威脅對象有3類：第一類是影響居民及住宅（5起，占本輪災害總數的41.67 %）;第二類是公路（6起，占本輪災害總數的50 %）;第三類是景區（1起，占本輪災害總數的8.33 %）。從災害歷史調查程度來講，本輪發生災害有10起災害是已入臺賬的查明隱患點，占本輪災害總數的83.33 %， 2起是新增加的災害點，占本輪災害數量的16.67 %。

4 “8·12”暴雨崩塌案例

（1）案例之一

8月13日3時，G110國道K49+675 m處發生崩塌，崩塌處高10 m，落石方量約1.5 m3。3點左右1輛過路貨車撞上落石，造成車輛損失，無人員傷亡，輕微損毀路面。邊坡體巖性為二長花崗巖，表層風化較強烈。巖體中發育3組節理，J1：140°∠80°，1 m內發育2～3條節理;J2：230°∠75°，1 m內發育2～3條節理;J3：100°∠30°，1 m內發育3～5條節理。巖層層面與節理面彼此交切，將巖體切割成破碎的塊石（圖4）。

（2）案例之二

8月13日凌晨，懷柔區琉璃廟鎮東峪村北300 m東青路旁崩塌，方量約40 m3，無人員傷亡和財產損失。該處坡體為開山修路形成的巖質邊坡，為反向坡，坡向130°，坡寬30 m、坡高20 m，坡度80°，巖性為黑云斜長變粒巖，片理產狀為295°∠30°。坡體表面基巖風化嚴重，節理裂隙發育，坡面堆積崩落小碎石，節理產狀為100°∠60°、160°∠85°圖（5）。

（3）案例之三

懷柔區琉璃廟鎮X003寶崎路崩塌發生于8月13日12時，方量約1200 m3，無人員傷亡。此處崩塌為巖質拉裂式崩塌。該邊坡坡向50°，坡度80°，坡高50 m，坡寬80 m，巖性為巨厚層礫巖夾薄層泥巖，巖層產狀102°∠52°。巖體主要發育2組節理，一組節理產狀為237°∠25°，長度10 m，節理張開20 cm，可見深度10～20 cm，有泥沙填充，節理密度2條/m;另外一組節理產狀為：15°∠62°，貫穿部分巖體，長度5 m，節理張開5 cm，可見深度30 cm，有泥沙填充，節理密度5條/m（圖6）。

（4）案例之四

懷柔區琉璃廟鎮東峪村北300 m東青路旁崩塌災害發生于8月13日凌晨，該處坡體為開山修路形成的巖質邊坡，為反向坡，坡向130°、坡寬30 m、坡高20 m、坡度80°，巖性為黑云斜長變粒巖，片理產狀為295° ∠30°。坡體表面基巖風化嚴重，節理裂隙發育，坡面堆積崩落小碎石，發育兩組節理，產狀分別為

100° ∠60°、160°∠85°。坡體頂部后緣發育一條橫向貫穿坡頂裂縫，裂縫長約2.0 m，寬約0.1 m，深約0.15 m，坡體中上部危巖體懸空，總危巖方量約80 m3（圖7）。

（5）案例之五

平谷區黃松峪鄉塔洼村1隊張家東臺某村民家東側崩塌災害發生于8月12日下午。崩塌體積約5 m3，崩塌點位置位于居民房屋東側約20 m，崩塌危巖的位置距房屋地基垂直高差約18 m，未造成人員傷亡和財產損失。該處地形可以分為3級階梯，居民房屋位于1級，2級為一緩坡，寬約10 m，3級為一平臺，寬約5 m，崩塌危巖體與3級垂直高度10～12 m。2級和3級坡腳砌有矸石墻，每級壩墻高約1.5 m。落石分散在2級斜坡和3級平臺上，造成部分壩墻受損，未對居民房屋造成損失。危巖體為中厚層狀長石石英砂巖，主要發育3組節理，節理產狀分別為：223°∠70°，150°∠65°，350°∠40°。現場觀察危巖體后緣有裂隙，裂隙寬10～20 cm，危巖體體積約3 m×4 m×3 m，在降雨條件下有失穩的風險，并威脅到居民房屋（圖8）。

由以上5個案例可以看出，“8·12”降雨誘發崩塌災害均為巖質邊坡，風化嚴重，發育兩組或兩組以上的節理。

5 結論及建議

（1）崩塌是北京市發育數量最多，發生災害次數最多的突發地質災害，是北京市突發地質災害防治的主要對象。

（2）降雨是激發北京市崩塌的主要因素，已發生的崩塌災害中，汛期崩塌災害發生的數量占全部崩塌災害總數的87.27 %。激發崩塌的降雨量至少要達到中雨及以上，降雨量越大，激發的災害數量越多。

（3）崩塌災害的發生時間覆蓋了場次降雨過程及降雨結束后的若干時間段內，雨中發生崩塌災害的概率約為66.67 %，雨后48 h之內發生災害的概率為33.33 %。

（4）對于崩塌災害的應急巡查要延續到雨后48 h或以上，以確保及時發現并處置場次降雨誘發的崩塌災害。

（5）崩塌災害的隱蔽性高，要進一步提高災害調查密度及精度，并進一步加強汛前及雨后的巡查和排查，盡量減少漏查的可能性，提高災害管理的全面性。

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