貴州甲定村后龍山危巖體穩定性評價及成因分析

姚佳興

（貴州省煤田地質局水源隊）

貴州省貴陽市高坡鄉甲定村后龍山頂發育有1塊危巖，危巖體節理、裂隙發育，巖體因長時間風化剝蝕底部形成凹巖腔，且下方陡崖坡度較大，接近直立，存在崩塌的風險，對山體下方村民的生命財產安全造成較大威脅［1-10］。為了查清危巖體現狀及成因，技術人員對現場采用詳細勘查、工程地質測繪等手段查清該崩塌隱患點的發育特征。根據定性分析及定量計算方式綜合評價該危巖體的穩定性，結合內外部條件分析其形成因素。

1 地質環境條件

1.1 地形地貌

調查區位于黔中盆地東南部，屬高原臺地地貌。調查區地勢總體為中部高、四周低，最高點海拔1 396.71 m，位于后龍山頂，最低點海拔1 210 m，位于北西側耕地，地形坡度較陡，一般為30°～70°，局部陡崖處坡度近直立，斜坡上第四系覆蓋層厚度0.3～3 m，植被生長較茂密，以灌木為主。

1.2 地層巖性

調查區及周邊出露的地層有第四系、石炭系下統大塘組。第四系（Q）以堆積土層為主，為碎石黏土，呈黃褐色、可塑狀，厚度0.3～3.0 m，主要分布在緩坡及地勢低洼地帶；石炭系下統大塘組（C1d）為灰色厚層狀灰巖夾泥灰巖，厚200～500 m，一般厚度為350 m。

1.3 地質構造

調查區位于黔南坳陷區（江南造山帶），為都勻南北向的構造變形區，區域內經多期構造運動，各構造體系之間發生斜接、交切，形成了較復雜的構造格局。此外，調查區也位于許家大坡背斜東翼，研究區無斷層發育，為單斜構造，巖層呈單斜產出，地層產狀120°∠19°。

1.4 工程地質條件

研究區內的巖體，可分為硬質巖組、松散巖組2類工程地質巖組。硬質巖組位于石炭系大塘組（C1d）地層，為灰色厚層塊狀石灰巖，巖石結構穩定、堅硬、力學性質較好，但裸露在地表的巖體溶蝕現象較為強烈，溶蝕裂隙發育。松散巖組為第四系殘坡積物（Q），巖性主要為含碎石黏土，該巖組結構松散，工程地質性質差。

1.5 水文地質條件

巖溶裂隙水主要賦存于石炭系下統大塘組（C1d）灰巖節理裂隙中，靠大氣降水補給，以巖溶管為徑流通道。第四系松散孔隙水主要賦存于第四系覆蓋含碎石塊石粉質黏土的松散孔隙中。

2 崩塌危巖體的發育特征

崩塌危巖體位于貴陽市高坡鄉甲定村后龍山頂部陡崖一帶，植被發育，隱患點下部斜坡坡度30°～50°，陡崖處地形坡度接近直立，坡腳為村民居住區（圖1）。經現場勘查，該危巖體屬于傾倒式崩塌危巖類型（圖2），其高約11.5 m，寬約2.5 m，厚度約5.5 m，總方量約158.1 m3。危巖體周圍及斜坡中部零星分布有小型石塊，石塊大小不一，受極端天氣影響，容易發生滾落，雖然塊體較小，但也會對下方村民造成威脅。

巖層節理裂隙非常發育，有3 條方向不同的裂隙，其中1#裂隙高約8 m，平均寬度0.1 m，延伸方向210°，呈豎直方向發育；2#裂隙高約6 m，平均寬度0.15 m，延伸方向350°；3#裂隙高約11.5 m，平均寬度0.1 m，延伸方向350°，向危巖體深部延伸。危巖底部發育有1 處凹巖腔，凹巖腔寬6.5 m，平均高度3 m，深3.5 m，凹巖腔內部堆積較多石塊，石塊大小不一，為0.1～0.5 m3。

3 危巖穩定性分析

3.1 定性分析

本次研究的崩塌點地貌形態為構造侵蝕中低山地貌類型，斜坡整體坡度約45°，局部為陡坎。崩塌整體坡向為290°，巖性為灰巖，巖層產狀120°∠19°。危巖體發育有3 組裂隙，產狀分別為210°∠70°，350°∠65°，350°∠62°，且有裂隙被第四系殘坡積物充填，使得其均向危巖體深部發育，即將貫穿巖體。通過赤平投影計算分析，危巖穩定性較差，評價結果為可能滑動。

3.2 定量計算分析評價

3.2.1 巖土物理力學參數的確定

本次勘查工作，現場采集9件巖樣做巖土力學試驗，用于分析評價危巖穩定性。巖體物理力學指標計算見表1。

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根據試驗值，石灰巖飽和密度標準值為2.68 g/cm3，故取石灰巖飽和容重γ=26.8 kN/m3，石灰巖巖體飽和抗壓強度指標標準值為59.81 MPa，抗拉強度指標標準值flk=4.26 MPa。

3.2.2 計算模型與工況

因長期風化作用，危巖體底部泥質含量較重的軟弱層逐漸剝蝕，形成凹巖腔，巖體下部失去承載力，加之巖體溶蝕裂隙發育，形成較長縱向不利結構面，不利結構面貫穿，形成傾倒式危巖。

研究區地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.40 s，地震基本烈度Ⅵ度，不考慮地震荷載。根據危巖體特征及其荷載情況，選定天然狀態（工況Ⅰ：自重）、持續降雨（工況Ⅱ：自重+暴雨）2 種工況進行穩定性計算，參考《崩塌防治工程設計規范（試行）》（T/CAGHP032—2018），穩定性安全系數按表3選取。

加強部隊官兵實戰意識的培養，熟練掌握現代化指揮手段。改善培訓設施，優化培訓內容，豐富培訓手段，提高對維和人員的培訓能力。在培訓中注重實戰模擬和訓練，強化作戰運用實踐，熟練掌握現代化作戰方式。增強快速軍事部署能力，提高應對多種安全威脅、遂行多樣化軍事任務的響應能力。

3.2.3 計算公式的選取

本次崩塌危巖計算公式參考《崩塌防治工程設計規范（試行）》（T/CAGHP032—2018），危巖體為傾倒式危巖，危巖體破壞形式由后緣抗拉強度控制，故該隱患點危巖計算模型及計算公式選取如下：

式中，F為危巖穩定性系數；W為危巖體自重，N；V為裂隙水壓力，kN/m，按1/2（γw·hw2）計算，γw為水的容重，通常取10 kN/m3；H為危巖體高度，m；h為后緣裂隙深度，m；hw為后緣裂隙充水高度，m；a為危巖體重心到傾覆點的水平距離，m；b為后緣裂隙未貫通段下端到傾覆點之間的水平距離，m；h0為危巖體重心到傾覆點的垂直距離，m；α為危巖體與基座接觸面傾角，（°），外傾時取正值，內傾時取負值；β為后緣裂隙傾角，（°）。

3.2.4 危巖穩定性情況

根據《崩塌防治工程勘查規范（試行）》（T/CAGHP 011—2018）中的危巖穩定狀態劃分標準，對區內危巖體穩定性進行評價，詳見表3。

通過對危巖穩定性詳細計算，得出自然工況下穩定性系數為1.08，暴雨工況下穩定性系數為1.05，均屬于欠穩定狀態。

4 危巖成因分析

4.1 軟弱帶形成的凹巖腔

軟弱帶的出現和變形是造成研究區及周邊地區巖質邊坡崩塌災害高發的主要內在因素。本次研究的危巖體發育于石炭系大塘組（C1d），巖性為灰巖，中部夾有薄層的泥質條帶軟弱層，該軟弱層上下部的灰巖含泥質成分較高，抗風化能力弱，經過長時間的風化剝蝕作用，巖體逐漸破碎，加之裂縫的切割，破碎巖體失去荷載與支撐，逐漸脫離母巖掉落形成凹巖腔。凹巖腔上部巖體失去支撐，加上巖溶裂隙發育，逐漸失穩崩落，崩落石塊逐漸增多，凹巖腔不斷擴大，最后形成規模較大的形似鷹嘴的危巖體，具體變化過程如圖3所示。

4.2 自然形成的高陡地形

從危巖體地形上看，下部斜坡坡度30°～50°，陡崖處地形坡度接近直立，當危巖體下部松散層受雨水沖刷或淺表小塊巖石掉落后，便造成稍大的危巖體臨空面。在自身和外界物理因素影響下，平衡失穩誘發崩塌散落，危巖體接近斜坡頂部，距下部居民區垂直高度近90 m，當危巖體脫離母巖后，受重力影響，將沿斜坡面發生滾動。研究區位于貴州中部山區，地勢起伏及山體坡度較大，都是崩塌危巖體形成重要的外部條件。

4.3 大地構造作用

貴州高山地區大多發育有古崩塌、古滑坡，這些地質現象的形成主要是因為古老地質構造作用、震動、推覆等，使巖體原有的性質及完整性遭到破壞，巖體開始出現節理裂隙，在多次構造作用下，該現象和規模在變大，不利結構面也隨著發育擴大，最終形成完整性及穩定性均較差的巖體，經現場勘查發現，該危巖體發育有3條較大裂隙。

4.4 人類工程活動影響

人類工程活動是崩塌地質災害形成的另一個重要外在因素，如人工切坡修橋、修路造成斜坡原有地形地貌破壞，進而破壞巖體原有穩定狀態，從而形成崩塌隱患。另外，人類采礦、爆破等工程活動對原有地質特征影響極大，震動使巖土體內部結構破壞，黏聚力減小，發生破碎，形成落石和危巖。本次研究的危巖體下部為村寨，修建有房屋、道路，人類工程活動跡象明顯。

4.5 極端天氣的影響

連續強降雨天氣是地質災害高發的原因，崩塌地質災害也不例外。雨水會沿著巖體的節理和裂隙滲入巖體內，增加巖體的自重，且山坡的土層經過雨水的浸泡，會逐漸松軟，最后被雨水沖刷帶走，形成大面積裸露的巖體，巖體底部土層被雨水帶走后也會導致巖體局部失穩，形成危巖。

5 結 論

（1）經現場調查后確認，該危巖體屬于傾倒式崩塌危巖類型，其高約11.5 m，寬約2.5 m，厚度約5.5 m，總方量約158.1 m3，坡度70°，巖體完整性較差，節理裂隙發育，底部均發育有凹巖腔。

（2）通過赤平投影計算分析，危巖穩定性較差，評價結果為可能滑動；經過危巖穩定性定量計算，該危巖體在自然工況及暴雨工況下都處于欠穩定狀態。結合2 種評價方式，綜合分析得到，危巖體穩定性較差，發生崩塌可能性較大。

（3）通過現場勘查及資料收集分析得出，研究區內地勢陡崖、山體坡度較大，提供了巖體崩落的重力條件；巖體作為典型的碳酸鹽巖，受古地質構造作用、人類工程活動等多重影響，結構穩定性較差，容易發生溶蝕變形，形成裂隙。加之巖體底部發育的軟弱層在長時間的風化剝蝕作用以及降雨影響下逐漸脫離，形成凹巖腔，凹巖腔規模不斷擴大，最后與后緣裂縫交匯，經重力卸荷作用，形成崩塌。