焉耆回族自治縣某崩塌穩定性分析

趙萌陽，陳衛金，趙 飛，岳 慶，張志永

（華北地質勘查局綜合普查大隊，河北 廊坊 065201）

該崩塌地質災害位于焉耆回族自治縣內，有公路與外界相通，交通較為便利。崩塌由開鑿道路形成高陡邊坡，全長約300 m，勘查區面積約為0.066 km2。

1 地質環境特征

1.1 地形地貌

勘查區屬中山地貌，海拔高度為1 900～2 138 m，山地面積為0.066 km2。崩塌體呈“V”字型，開口指向北方。勘查區最大高差為238 m，地形坡度大于30°，危巖體坡度大于70°，坡面上有大片的基巖裸露，在坡體下部公路有少量堆積體，堆積體主要集中在溝道中。

1.2 地層巖性

崩塌區內出露燕山期花崗巖（Cγβ）、第四系殘破積碎石土（Q4el+dl）以及第四系全新統崩坡積層（Q4ml+col），現分述如下。

1.2.1 燕山期花崗巖（Cγβ）

燕山期花崗巖（Cγβ）分布于勘查區坡體中上部，巖性為灰白色黑云母花崗巖。巖體堅硬、致密，呈塊狀，巖石破碎，構造裂隙發育，抗風化能力較強，夾有0.5 m厚的棕黑色片麻巖。

1.2.2 第四系殘破積碎石土（Q4el+dl）

第四系殘破積碎石土（Q4el+dl）分布于勘查區北側溝道內和平臺上部，巖性為灰白色碎石，從上到下依次變大，礫石粒徑為3～10 cm不等。碎石磨圓度差，均為雨水或雪水將高處的風化碎屑物質洗刷而向下搬運形成。

1.2.3 第四系全新統崩坡積層（Q4ml+col）

第四系全新統崩坡積層（Q4ml+col）主要分布于坡前堆積體，以殘積、坡積及崩積塊石、碎石及角礫為主。礫徑為0.1～2.0 m，分選性及磨圓度差，結構松散，厚度不均勻，在堆積體上部、緩坡處堆積較薄，堆積體下部、溝谷、山鞍處相對較厚。

1.3 水文地質條件

勘查區的地下水類型為基巖裂隙水，含水巖體為華力西期黑云母花崗巖，構造裂隙和風化裂隙發育，地下水賦存于構造裂隙、風化裂隙之中，單泉流量小于0.1 L/s，屬貧水地段。水化學類型一般為HCO3型。

勘查區位于中山地區，海拔為2 000 m左右，冬季有積雪，山坡上部有少量草地，下部為巖石裸露而較陡峻的山坡。山上的植被較少、土質較薄，導致融雪降雨從地面迅速流走。融雪降雨都排泄于溝谷中，匯聚成小河，向下游排至霍拉溝。

2 地質災害的基本特征

勘查區內的主要地質災害為巖質崩塌，在雨季降雨攜帶坡面碎石，可能會匯集形成泥石流。本次初步勘查工作將勘查區劃分為1處崩塌災害點，由3處危巖體組成，規模為中型。

崩塌地質災害分布于礦山道路的南側，根據崩塌所處的位置、地形與發育特征等，本次勘查將勘查區崩塌災害體劃分為1處崩塌，主要由3處危巖體組成：危巖體1分布于勘查區東側，危巖體2位于礦山道路的彎折處，危巖體3位于勘查區的西側。

第一處位于勘查區東側，危巖體位于斜坡中上部，整體向前突出，下部懸空，容易形成拉裂式崩塌。該處坡度為83°，為凹形坡，總體坡向330°，剖面巖體風化程度一般，裂隙發育，分布高程在2 133.0～2 158.0 m，厚度為1.0～2.0 m，體積約為50 m3，危巖體1長3.0 m、高5.0 m、寬3.0 m，危巖體2長1.5 m、寬1.5 m、高1.0 m。主要節理分別為378°∠25°、321°∠50°、285°∠56°。

第二處位于勘查區中部，危巖體位于斜坡上部，為直線性坡，整體向前突出，下部懸空，容易形成拉裂式崩塌。該處坡度為83°，坡向89°，分布高程在110.4 ～2 160.4 m，厚度約為1.0 m，體積約為10 m3。巖體風化程度一般，節理裂隙極其發育，受壓應力明顯，擠壓破碎嚴重，節理產狀主要為320°∠48°、132°∠50°、340°∠80°。坡腳有大塊落石，在0.5～4.0 m不等，裂隙寬度最大為0.1 m，無填充物裂隙面較新。

第三處危巖體分布于該處斜坡中上部，后緣有一平行于表面的垂直裂隙，寬約20.0 cm、長2.0 m，裂隙較深，容易形成傾倒式崩塌。該處坡度為84°，為直線性坡，總體坡向92°，剖面巖體風化程度一般，裂隙發育，分布高程在2 109.4～2 149.4 m，厚度為1.0～2.0 m。危巖體長約1.0 m，寬約1.5 m，高約4.0 m，體積約為10 m3，兩組主要節理分別為215°∠87°、10°∠85°。

3 危巖體的穩定性分析

3.1 危巖體定性評價

利用赤平極射投影法，根據巖體上的各種結構面組合關系，對危巖體進行穩定性評價，在投影圖上簡明地表現結構面的產狀、角距及其組合成塊裂體的幾何特征關系，分析不利組合情況[1]。分析過程如表1所示。

根據赤平極射投影分析可知，危巖體1受3組節理裂隙的控制，其中，285°∠56°、321°∠50°和278°∠25°、321°∠50°節理裂隙的組合導致危巖體結構不穩定。危巖體2受3組節理裂隙的控制，其中，340°∠80°、132°∠50°節理裂隙組合導致危巖體結構不穩定。危巖體3受2組節理裂隙的控制，其中，10°∠85°、215°∠87°節理裂隙組合導致危巖體結構最穩定。故初步判斷危巖體1、危巖體2結構不穩定，危巖體3結構最穩定。

3.2 危巖體定量分析

從現場勘查和危巖體結構分析可以看出，危巖體常突出坡體，主要形成拉裂式崩塌。所在的陡崖面較陡立，坡面中垂直節理裂隙（節理裂隙傾角較大）較發育，危巖體的失穩方式次要為傾倒式，因此，穩定性驗算的數學模型選用傾倒式及拉裂式危巖體的計算公式。

3.2.1 拉裂式危巖計算模型

拉裂式崩塌以懸臂梁形式突出的巖體，巖層頂部受拉，底部受壓。在長期的重力作用與風化作用下，頂部附近的裂隙逐漸擴大，并向深處發展。拉力將越來越集中在尚未裂開的部位，一旦拉應力超過巖石的抗拉強度，上部巖體就發生崩塌。因此，這類崩塌的關鍵是最大彎距截面上的拉應力能否超過巖石的抗拉強度。故可以用拉應力與巖石允許拉強度的比值進行穩定性驗算[2]。

3.2.2 傾倒式危巖計算模型

傾倒式危巖體穩定性計算公式為：

式中：f代表靜水壓力，kN；h0代表水位高，暴雨時等于巖體高，m；h代表巖體高，m；γω代表水的重度，10 kN/m3；W代表崩塌體重力，kN；F代表水平地震力，kN；a代表轉點A至重力延長線的垂直距離，這里為崩塌體寬的1/2，m。

表1 代表性危巖體穩定性分析

根據《地質災害防治工程勘查規范》（DB 50/143—2003）[3]和《滑坡地質災害防治工程勘查規范》，區內各類危巖體穩定性評價標準如表2所示。

表2 危巖穩定性評價標準

危巖穩定性計算所采用的工況可分為：

工況1：自重＋裂隙水（天然狀態）；

工況2：自重＋裂隙水（暴雨狀態）。

最不利載荷組合為設計載荷組合，其余為校核載荷組合。在危巖穩定性計算中，各工況考慮的荷載組合應符合下列規定：

（1）對工況1和工況2應考慮自重，同時應考慮現狀裂隙水壓力、暴雨時裂隙水壓力。

（2）對校核工況應考慮自重，同時應考慮暴雨時裂隙水壓力。

根據上述穩定性計算公式及穩定狀態評價標準，對3個危巖體進行了穩定性計算及穩定性評價，計算結果如表3所示。

從表可3中可以看出，在工況1下，所選的幾個典型崩塌體危巖體1、危巖體2處于欠穩定狀態，危巖體3處于穩定狀態。在工況2下，均處于欠穩定和不穩定的狀態，這與定性評價的結果基本一致。

表3 穩定性計算結果

4 結論與防治建議

（1）依據相關行業規范，對崩塌穩定性進行了初步的定性評價：在現狀條件下，定性評價危巖體1、危巖體2處于不穩定狀態，危巖體3處于穩定狀態，預測評價穩定性差。定量評價：在工況1下，所選的典型崩塌體危巖體1、危巖體2處于欠穩定狀態，危巖體3處于穩定狀態。在工況2下，均處于欠穩定和不穩定的狀態。

（2）為了消除勘查區地質災害及災害隱患、保障安全生產，建議及時落實地質災害專項勘查工作。

（3）預測勘查區崩塌地質災害為穩定性差，建議落實地質災害專項勘查工作，及時采取必要的防治措施。