西藏南木林學瑪崩塌災害特征與防治對策

孫明露，陶 偉，張文海

（西藏大學 工學院，西藏 拉薩 850000）

學瑪崩塌位于西藏自治區南木林縣卡孜鄉學瑪村后山，由于降雨、地震、不利組合結構面、陡峻地形等不利因素的影響，加之未進行防護治理，使崩塌災害頻發，嚴重威脅著學瑪村居民住宅安全和國道G562 公路安全運行。

目前，許多學者對危巖崩塌災害的基本特征、形成機理、破壞模式，影響因素以及防治措施等進行了研究。趙歡等[1]基于國道G316 白河石泉段的地質環境條件，分析了沿線危巖體的破壞模式與崩塌規模特征，并根據不同的破壞方式提出了具體的防治措施。孫瑩潔等[2]通過實地調查對林海～宏圖公路崩塌的特征、形成機制及變形破壞特征進行了分析，并提出清除危巖險石+坡腳攔石墻+SNS 被動防護系統的綜合治理措施。呂喬森等[3]以阿勒泰市駱駝峰景區崩塌為研究對象，基于地質分析法，結合現場調查、赤平投影和Rockfall 數值模擬，分析了崩塌危巖穩定性和崩塌落石的運動特征，發現駱駝峰崩塌的主要原因是強烈的凍融循環作用和結構面在持續地質應力作用下的貫通，同時崩塌落石有拋擲、碰撞、彈跳、滾動等運動狀態。徐偉等[4]通過現場調查和測量，結合研究區的地質環境條件和崩塌災害的基本特征，對崩塌的3 個形成條件和崩塌破壞的4 個階段進行了分析，最后提出了崩塌災害的工程防治措施。郭炳躍等[5]對巖質崩塌形成原因和破壞模式分析后，提出了“危巖清除+鋼筋混凝土肋柱錨固+掛網噴射混凝土護面+系統截排水+納入群測群防”的綜合防治對策。夏相驊等[6]通過現場調查分析了危巖崩塌的基本特征、破壞方式、形成條件及影響因素，最后提出了以“清理危巖＋主動+被動防護網”的綜合防治措施。

綜上所述，雖然眾多學者對危巖崩塌做出了大量研究，但針對南木林學瑪崩塌的研究還有待深入。因此，本文以學瑪崩塌為研究對象，基于研究區地形地貌、氣象水文、地層巖性、地質構造與地震以及人類工程活動等條件的分析以及現場實地考察資料，結合前人相關研究成果[7]，對學瑪崩塌災害的形成機制與影響因素進行了分析，進而對學瑪崩塌災害提出了有效的防治措施。通過對學瑪崩塌災害形成機制與影響因素的研究，可以為防治災害工程、施工提供參考。

1 研究區地質環境背景

1.1 地形地貌

研究區整體地形較陡，呈東高西低態勢。受雅魯藏布江及其支流的切割，區內地形呈谷梁相間分布的格局，山地、河床最大相對高差為2 450 m。受地殼迅速隆升的影響，山地長期處于剝蝕、侵蝕狀態，其二者產物堆積于斷陷谷地內，形成了現今的以廣大基巖山地為格架，狹長河（溝）谷間夾分布的高原地貌景觀，河谷呈“U”“V”字型，地勢陡峻，河、溝谷深切，地形起伏大[8]。按地貌的成因類型可將縣內地貌劃分為構造侵蝕剝蝕山地、山麓斜坡堆積平原、河流侵蝕堆積平原、冰川地貌4 種類型[9]。該崩塌屬構造侵蝕剝蝕山地地貌，崩塌山頂海拔約4 025.6 m，坡腳緊臨的學瑪村居民區海拔約3 924.8 m，相對高差達100.8 m。

1.2 氣象水文

研究區處于內陸高原溫帶半干旱氣候區，總體來看，該區氣候特點主要表現為：寒冷干燥，夏春多風，空氣稀薄，日照時間長，干濕季節分明，年降水較少，夏秋多暴雨、夜雨，溫暖濕潤，冬春寒冷干燥，河谷風全年盛行。區內年均日照時數2 800～3 240 h，年平均氣溫5.03℃～7.12℃，月平均氣溫以6 月最高，12 月至第二年1 月最低；最大年降水量503.2 mm，多年平均降水量426.2 mm，降雨主要集中在6～9 月，占年降水的87%；多年平均蒸發量為2 163.7 mm，為降水量的4～5倍；卡孜鄉內主要流域為湘曲，其水源主要來自降雨與冰川融水。

1.3 地層巖性

南木林縣內出露的地層主要有前震旦系、石炭系、二疊系、白堊系、第三系、第四系地層及巖漿巖，研究區內分布地層主要有第四系全新統殘坡積層碎石土和燕山期閃長巖。

1.4 地質構造與地震

研究區位于岡底斯山脈的東段，屬于印度構造域中的岡底斯-念青唐古拉板塊南緣的岡底斯陸緣火山-巖漿弧地帶、歐亞大陸與印度大陸的縫合帶-雅魯藏布斷裂的北側。由于青藏高原長期隆升，研究區新構造運動較為發育，其新構造運動主要表現為隆升的整體性、隆升的差異性及隆升的間歇性，導致河谷下切的同時，形成多級階地、河流階地等層狀地貌發育。研究區位于青藏高原地震區喜馬拉雅地震活動帶，因該區新構造運動強烈發育，所以地震活動頻繁，破壞性地震多發。

1.5 人類工程活動

根據現場調查可知，研究區主要的人類工程活動為農業耕種活動、村鎮建設和修建公路。其中修建公路影響最大，對山體斜坡坡腳進行開挖切坡，改變了原有山體斜坡的穩定性，在暴雨或地震等不利因素作用下易發生崩塌災害。

2 卡孜鄉學瑪崩塌基本特征

2.1 學瑪崩塌形態特征

學瑪崩塌位于南木林縣卡孜鄉學瑪村后山，所在地貌為中高山地貌，后山崩塌危巖體斜長約250 m，寬約240 m，整體地形高陡，坡度45°～55°，局部山體更陡，坡向約251°。坡體上段大都基巖出露，坡體巖性主要以花崗巖為主，坡腳少部分為第四系殘破積物、碎石土、粉土等組成，植被覆蓋較少。巖體節理發育，受層理和節理切割，巖體多呈塊狀，風化嚴重，易在自重壓力下，沿著坡向節理面錯斷發生崩塌，坡腳為崩塌堆積區，約2 m，經歷多期構造運動，在復雜構造應力作用下，該點出露基巖較為破碎，易發生崩塌或落石等地質災害。斜坡最高高程4 025.6 m，最低高程3 924.8 m，相對高差100.8 m；學瑪崩塌規模約2.9×104m3，規模屬于中型崩塌，學瑪危巖崩塌全貌如圖1 所示。

圖1 危巖體全貌

2.2 危巖帶形態特征

危巖帶位于崩塌區中上側，危巖帶整體呈北西南東向展布，長約15 m，寬約40 m，分布高程3 972.9～4 005.7 m，相對高差32.8 m，如圖2 所示。該危巖帶受結構面控制主要向西側崩落，主崩方向為245°；受附近構造作用節理裂隙發育，危巖帶巖體破碎，加之斜坡坡度陡峭，巖體卸荷裂隙發育，主要受274°～385°∠80°～85°、130°～150°∠80°～86°等主控裂隙控制，巖體被切割成大小各異塊體，塊徑約0.1～6.0 m3不等的塊體；受這幾組裂隙及坡面組合在降雨及地震的作用下巖體繼續發生變形，該區域巖體極可能發生失穩，威脅下方居民。

圖2 危巖帶全貌

2.3 危巖單體形態特征

危巖單體位于崩塌區中下部，危巖體緊靠國道。單體橫向寬度約20 m，相對高差約15 m，危巖體厚約3 m，體積約900 m3，如圖3 所示。該危巖體受結構面控制，主要向西側崩落，主崩方向為203°，由于危巖體的構造節理、卸荷裂隙、巖層面等結構面相互結合，且節理裂隙和卸荷裂隙較為發育，巖體破碎，因此巖體被切割成塊狀、板狀及不規則狀3 種形態。在外力作用下，危巖體發生失穩變形，產生崩塌災害。

圖3 危巖單體全貌

2.4 崩塌堆積體分布及形態特征

崩塌堆積體位于崩塌斜坡體下側，主要堆積于斜坡體坡腳至居民區后段，橫向與崩塌體延伸展布方向一致；崩塌堆積體縱向長約42 m，橫向寬約140 m，厚度分布不均，主要為下側厚上側薄，右側厚左側薄，厚度約2～10 m 不等，坡度為20°～30°，局部更陡形成陡坎；坡體多為荒地，植被發育一般，少量灌木；堆積體主要為碎石土，一般塊徑0.3～1.2 m，歷史崩落危石最遠距離為距斜坡坡腳100 m，堆積扇面積約為1 000 m2，落石主要集中于現在居民區后緣平臺處，部分堆積于崩塌堆積體上，受降雨及地震作用可能發生失穩滾落，如圖4 所示。

圖4 學瑪崩塌堆積體

3 學瑪崩塌形成機制及影響因素

3.1 形成機制

研究區巖體為花崗巖，受地質構造影響巖體節理裂隙極其發育，破壞了巖體完整性，在開挖切割巖體時，巖體原有節理、裂隙發生位移變形和擴展，同時也會產生新裂隙，降低了巖體的穩定性；加之在地震、降水、水流沖刷等外力作用下會使高陡的巖體產生崩塌災害。

3.2 影響因素

崩塌的形成是由多種因素綜合作用的結果。巖體節理裂隙發育、巖土體結構、構造影響、卸荷作用是危巖穩定性的主要影響因素，加之地震、降雨、凍融、冰劈作用的綜合作用使其崩塌發生。

3.2.1 地形地貌

學瑪崩塌山體斜坡處于河谷的低山-中山地區，坡面陡峻，坡度30°～45°，局部更陡65°～80°，近于直立，高陡的斜坡為崩塌的形成提供勢能場。由于陡崖段坡度大，地形陡峻，勢能大，重力卸荷作用強，且坡面較粗糙，凹凸不平，故山體頂部及坡面上的松動巖塊，在向下運動的過程中，發生加速運動滑移、翻滾、墜落，增大其破壞力。

3.2.2 節理裂隙發育

根據現場勘查測量，學瑪崩塌山體節理裂隙發育，主要發育J1 產狀274°～385°∠80°～85°，裂隙間距約2 m，張開度約30 cm，J2 產狀130°～150°∠80°～86°，裂隙間距約1.5 m，張開度約15 cm。受這些節理裂隙控制切割巖體，巖體被切割成塊體，發生滑移式、拉裂隙崩塌。

3.2.3 地震作用

據《中國地震烈度區劃圖》（2015 年），學瑪崩塌地震基本烈度屬于Ⅶ度區，地震活動使巖石結構松動，破壞巖體原有的應力平衡狀態，進一步激發不穩定巖體活動。高陡學瑪崩塌山體，在較大地震作用下能夠促使陡傾結構面的擴展和結構面強度的降低，穩定性降低，加劇了崩塌災害的發生。

3.2.4 降水條件

學瑪崩塌所在區域屬于高原溫帶半干旱氣候區，多年平均降水量426.2 mm，降水主要集中在6～9 月這4 個月，占年降水的87%。降水時形成的地表徑流直接沖刷坡體，大量雨水滲入巖體裂隙之中，大大增加了巖體內部的孔隙水壓力，同時水流動時帶有裂隙內的細顆粒物質，進一步降低了巖土體的物理力學性能，誘發危巖體崩塌。

3.2.5 風化作用

各種不同風化應力的長時間作用下會使邊坡巖體的巖石加速破碎，降低了巖石的強度和穩定性，主要表現在：（1）危巖后緣的卸荷裂隙由于風化程度的破壞，使得裂隙距離和邊坡坡面的距離產生移動，當風化到一定深度后，卸荷裂隙貫通，發生崩塌。（2）南木林地區由于夏秋季節降雨量大，并且蒸發量也大，造成該區溫差和干濕交替變化強烈，最后在降雨量、溫差、干濕度的劇烈變化下，加之河谷風全年盛行，使巖石的風化程度加深，易形成崩塌。

3.2.6 人類工程活動

學瑪崩塌位于學瑪村后山，由于居民農業耕種和村房建設以及國道G562 公路的修建，都需要對山體進行切割和坡腳開挖，從而使山體斜坡前緣臨空、坡度增大，破壞了原有巖體的平衡狀態，且該區域未采取相應的防治措施，使得巖體易產生崩塌災害。

將以上單因素分析中結果陽性的各項因素作為自變量，以BPD是否發生作為因變量，進行多因素Logistic回歸分析，變量納入方法為“進入”，結果顯示，胎齡(OR=0.416，95%CI：0.297～0.583)機械通氣時間(OR=1.532，95%CI：1.206～1.946)、腸道外營養時間(OR=1.113，95%CI：1.030～1.203)為BPD發生的高危因素。

3.3 破壞方式

根據學瑪危巖崩塌的發育特征和成因分析，該巖體變形破壞模式主要有滑移式、傾倒式和墜落式。

3.3.1 滑移式

研究區陡坡巖體節理裂隙發育，巖體被節理切割成小的塊體，其中陡傾坡外的卸荷裂隙及緩傾坡外的近水平層理，陡崖表部呈鋸齒狀或反臺階狀，在危巖自重、凍融破壞、雨水等地表水入滲等作用下，使裂隙面軟化破壞，從而導致危巖沿著破壞面滑動失穩。

3.3.2 傾倒式

研究區巖體的后緣裂隙發育，夾雜在裂隙中的泥巖隨著風化形成巖腔，伴隨著后緣卸荷裂隙傾向的變化，巖腔加深、裂隙擴展，最后隨著裂隙的貫通，巖體重心逐漸脫離母巖，向外傾斜，形成傾倒式破壞。

3.3.3 墜落式

4 防治建議

4.1 危巖清除

對于巖體破碎易于墜落的高陡巖質邊坡地段和外突或有明顯傾斜軟弱結構面的危巖體，應清除危巖，以達到穩定巖體的目的。

4.2 攔截工程

學瑪崩塌的陡坡中下部危巖體節理裂隙發育，降雨或地震易失穩崩落，建議對基巖出露部位采用主動網進行整體防護；在斜坡中上部松散堆積體部位，孤石分布較廣，受降雨沖刷易失穩。下方地勢陡峭，修建攔石墻條件有限，建議在坡腳緩坡部位修建被動防護網進行攔截，防止孤石滑落；在坡體中部以及坡腳邊緣設置攔石墻、落石溝或落石平臺，并組織村民定期清理危巖，防止對下方居民造成威脅。

4.3 巡查警示

在6～9 月雨季期間，選派專業人員進行巡查，發現隱患，及時采取防治措施；同時在潛在崩塌區與危巖危險區域設置警示標牌，提醒臨近人員與當地居民提高警惕。

5 結束語

學瑪崩塌位于學瑪村后山，該巖質崩塌規模等級屬中型。在降雨、地震、人為活動等作用下，崩塌體上的危巖極有可能發生崩落造成危害，因此必須進行治理，防止突發造成重大地質災害，在施工前、施工中、施工后一段時間內應加強監測。同時危巖清除過程中應做好施工安全措施，杜絕施工隱患，注意施工安全，并防止治理過程對房屋及道路行人形成威脅，必要時建議疏散群眾。