青松嶺鎮(zhèn)花市村崩塌地質(zhì)災(zāi)害特征及穩(wěn)定性分析

陳芬芬　王亞民

摘要：治理區(qū)位于燕山山脈中段，屬構(gòu)造剝蝕低山地貌，其微地貌單元屬低中山侵蝕切割溝谷地貌，區(qū)內(nèi)總體地勢東西高南北低，局部巖石裸露，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。本文對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征與運(yùn)動特征進(jìn)行詳細(xì)分析，進(jìn)而對危巖形成的影響因素及形成機(jī)制分析，最后對危巖穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究，研究結(jié)果為改善生態(tài)環(huán)境，做好防災(zāi)減災(zāi)工作提供有力支撐。

關(guān)鍵詞：崩塌；地質(zhì)災(zāi)害特征；穩(wěn)定性分析；青松嶺鎮(zhèn)花市村

治理區(qū)位于興隆縣西南部，燕山山脈東段，直距興隆縣17.8km，治理區(qū)內(nèi)有村村通道路與外界津興線公路相通，交通較便利，崩塌點(diǎn)時有滾石下落，嚴(yán)重威脅過往車輛及行人的人身財產(chǎn)安全，急需進(jìn)行治理，清除隱患。

1.地質(zhì)災(zāi)害特征

1.1發(fā)育特征

興隆縣青松嶺鎮(zhèn)花市村地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急排險工程有危巖體兩處（WY1、WY2）：WY1海拔476m～574m，危巖體分布長度約170m，最大高差約42m；危巖體上部巖層破碎嚴(yán)重，形成多條寬度大于2cm的裂隙，裂隙上下貫通，節(jié)理裂隙發(fā)育，部分危巖體下部已可見明顯的滑動面及臨空面，易形成傾倒式崩塌；WY1危巖體落差5m～42m，危巖體總方量約為8670m³。

WY2海拔460m～523m，危巖體分布長度約160m，最大高差約51m；WY2由于修路時對山體開挖形成多塊外傾的危巖體，危巖體下方形成臨空面，巖體風(fēng)化破碎嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育；且WY2危巖體不是單體，巖石節(jié)理發(fā)育嚴(yán)重；大部分危巖體裂縫是上下貫通，下部局部懸空，形成凹巖腔，巖體中外傾結(jié)構(gòu)面發(fā)育，在外傾結(jié)構(gòu)面的影響下，下部巖層傾向外傾形成順層坡面，易形成滑移式崩塌、掉塊等不良地質(zhì)現(xiàn)象；WY2危巖體落差10m～51m，危巖體方量約為12960m³。

1.2運(yùn)動特征

通過對花市村崩塌危巖的實(shí)地地質(zhì)調(diào)查，其危巖體主要有以下特征。該崩塌點(diǎn)有危巖體兩處WY1、WY2。

WY1危巖體上部巖層破碎嚴(yán)重，形成多條寬度大于2cm的裂隙，裂隙上下貫通，裂隙存在擴(kuò)張的趨勢；危巖體表層有不同程度裂隙，主要由節(jié)理裂隙相互交錯切割形成；部分危巖體下部已可見明顯的滑動面及臨空面，危巖體近于直立，局部危巖外傾，其上方分部5處浮石。WY2產(chǎn)狀301°∠75°，危巖體下方形成臨空面，巖體風(fēng)化破碎嚴(yán)重，節(jié)理裂隙發(fā)育；且WY2危巖體不是單體，巖石節(jié)理發(fā)育嚴(yán)重；大部分危巖體裂縫是上下貫通，下部局部懸空，形成凹巖腔，巖體中外傾結(jié)構(gòu)面發(fā)育，在外傾結(jié)構(gòu)面的影響下，下部巖層傾向外傾形成順層坡面，易形成滑移式崩塌、掉塊等不良地質(zhì)現(xiàn)象；懸空面上部危巖體近于直立，局部危巖外傾，其上方分部7處浮石。

在平面上表現(xiàn)為變形范圍較大，垂直方向上變形破壞大的特點(diǎn)。在變形方式上集中反映為受裂隙控制特點(diǎn)。破壞方式主要以傾倒式崩塌為主。

2.危巖形成的影響因素及形成機(jī)制分析

據(jù)勘查區(qū)所處的地質(zhì)環(huán)境分析，危巖體的形成包括內(nèi)部條件和外部條件兩類，內(nèi)部條件包括地形地貌、地層巖性、坡體結(jié)構(gòu)、高陡臨空面；外部條件包括：降雨、風(fēng)化、地震、植被、人類工程活動等。根據(jù)野外勘查分析，花市村崩塌危巖帶危巖形成機(jī)制主要有以下兩點(diǎn)。

（1）地形地貌

崩塌多為陡崖，陡崖巖體臨空卸荷，巖體應(yīng)力進(jìn)行重新調(diào)整分布，在斜坡坡腳處產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而使陡坡產(chǎn)生向臨空方向的墜落、滑移、傾倒變形，隨著變形時間增長，張裂隙逐漸向深部擴(kuò)展，致使邊坡巖體整體性能降低，形成崩塌、危巖等地質(zhì)災(zāi)害。

（2）地層巖性及不利結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系

崩塌體巖性為花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，表層風(fēng)化作用較強(qiáng)烈，且在巖體中外傾結(jié)構(gòu)面發(fā)育，在外傾結(jié)構(gòu)面的影響下，巖體極易產(chǎn)生崩塌、掉塊等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

綜上所述，地形地貌、地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)特征等為危巖的發(fā)育提供了重力和基本物質(zhì)條件，長期的地殼內(nèi)外引力作用是危巖形成的主要誘因。臨空巖體開始出現(xiàn)變形，巖體內(nèi)部形成上寬下窄的節(jié)理裂隙，隨著流塑的進(jìn)一步發(fā)展，變形范圍擴(kuò)大，拉裂縫向巖體的后側(cè)推移，巖體后緣拉裂加劇，從而加劇巖體的重力卸荷作用，形成平行坡面的危巖結(jié)構(gòu)面，并與已有構(gòu)造裂隙構(gòu)成危險結(jié)構(gòu)面組合，在巖體重力作用下，巖體沿裂隙或結(jié)構(gòu)面向下傾倒，從而形成危巖體。

3.危巖穩(wěn)定性分析

3.1計算工況的選取

工況1：自重工況，只考慮危巖體的自重力作用。工況2：暴雨工況，危巖在強(qiáng)降雨情況下，裂隙（縫）水流通好，裂隙內(nèi)充水（其中裂隙充水高度取裂隙深度的1，2～2，3）。工況3：地震工況，危巖體受自重力和水平地震力作用。工況4：自重狀態(tài)+暴雨+地震。危巖體受自重力和水平地震力作用，裂隙內(nèi)充水其中裂隙充水高度取裂隙深度的1/5～1/2）。

3.2穩(wěn)定性計算公式

傾倒式危巖穩(wěn)定性計算

（1）由后緣巖體抗拉強(qiáng)度控制（見圖1）。

對工況1、2按下式計算：

式中：F-危巖穩(wěn)定性系數(shù)；f_lk-危巖體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kpa），根據(jù)巖石抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值乘以0.4的折減系數(shù)確定。暴雨時f_lk取0.9倍；H-危巖塊高度（m）；h-裂隙深度（m）；h_w-裂隙充水高度（m），自然狀態(tài)取裂隙高度1/3，暴雨?duì)顟B(tài)取裂隙高度2/3，根據(jù)裂隙充填程度可適當(dāng)調(diào)整；β-后緣裂隙傾角（°）；W-危巖體自重（kN/m）；a-危巖自重作用點(diǎn)到傾覆點(diǎn)的水平距離（m）；V-裂隙水壓力（kN/m），V=rwhw²/2；Q-地震力（kN/m），Q=ξw，其方向可視為水平；ξ-地震系數(shù)，本工程取0.04；h_o-地震力作用點(diǎn)到倒覆點(diǎn)的垂直距離（m）。

（2）由底部巖體抗拉強(qiáng)度控制（見圖2）

對工況3、4按下式計算：

式中：b-后緣裂隙下端到傾覆點(diǎn)之間的水平距離（m）；其他符號意義同前。

3.3設(shè)計參數(shù)的選取

崩塌危巖體大部為中等風(fēng)化花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育。各物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)值為巖體天然密度為2.5g/cm³，抗拉強(qiáng)度3.5Mpa，抗壓強(qiáng)度140Mpa，結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角φ=75°，黏聚力c=31kPa。

3.4綜合穩(wěn)定性分析評價

危巖體存在陡直裂隙，上寬下窄，裂隙不斷在擴(kuò)張，表層有不同程度裂痕，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈。對于危巖體進(jìn)行了定量評價，見表1。通過穩(wěn)定性計算結(jié)果可知，危巖體在工況1下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在工況2下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在工況3、4下，穩(wěn)定性大大降低，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.結(jié)論

該區(qū)危巖體存在陡直裂隙，上寬下窄，裂隙不斷在擴(kuò)張，表層有不同程度裂痕，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈。通過穩(wěn)定性計算結(jié)果可知，危巖體總體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要及時進(jìn)行治理。