重庆武隆鸡尾山危岩体形成与崩塌成因分析

Ⅳ珏￡ＣＨＡＮＩＳＭ ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＯＮ ＴＨＥ ＪＩ、ＶＥＩＳＨＡＮ ＲｏＣＫＦＡＬＬ ＤＩＳＡＳＴＥＲ ＨＡＰＰＥＮＥＤ ＩＮ ＷＵＬＯＮＧ，ＣＨＯＮＧＱＩＮＧ，ＪＵＮＥ ５，２００９
ＬＩＵ Ｃｈｕａｎｚｈｅｎｇ （Ｃｈｉｎａ ｌｎｓｔＲｕｔｅｆｏｒ Ｇｅｏ—Ｅｎｍｒｏｎｍｅｍ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，＆沉愕１０００８１） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ Ｊｉｗｅｉｓｈａｎ ｅｖｅｎｔ ｈａｐｐｅｎｅｄ ａｔ Ｊｕｎｅ ５，２００９ ｉｎ Ｗｕｌｏｎｇ ｃｏｕｎｔｙ ｏｆ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ．
万方数据
大气降雨作用一般是时间缓慢的、规模小型的。采 矿作用产生的“悬板张拉效应”则是相对剧烈、快速 和具有“激发性”的。
（５）山体高陡临空是产生崩塌的重要地形条 件，具备自由空间才能使高位势能转化为动能并形 成强烈冲击作用。
３成因分析
３．１因素分析
（１）山体结构上南北向和东西向破裂面的存在 容易使山体向临空方向拉开，形成孤立危岩体。西 侧为拉开断裂边界，北侧为挤压剪切边界。在危岩 体形成过程中，西部边界为追踪近南北向原生裂隙 拉裂，逐渐成为自由边界。北部“楔形区”西边界是 迁就近东西向和南北向裂隙与岩溶化脆弱带形成 的，滑后显示的“黄泥巴壁”是岩溶孔隙、岩溶管道 或洞穴内黄泥沉淀、浸染现象，说明软层阻隔面以上 大气降雨产生地表水向下排泄强烈，岩溶作用活跃。
ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ａ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅ ｆｒｏｍ ｉｔｓ ｂｏｔｔｏｍ ａｎｄ ａ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｈｅａｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｏｎ ｉｔｓ ｆｒｏｎｔ ｅｎｄ．Ｔｈｅ Ｊｉｗｅｉｓｈａｎ ｒｏｃｋｆａｌｌ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｉｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｍｉｎｅｄ ｏｕｔ ａｒｅａ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐａｒｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｓｌｉｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｔｏｇｅｔｈｅｒ．Ｉｔ ｉｓ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｃｈａｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ“ｒｏｃｋｍａｓｓ ｃｒａｃｋｓ～ｃｒｅｅｐ ｓｌｉｄｉｎｇ ａｌｏｎｇ ｗｅａｋ ｌａｙｅｒ～ｂｕｒｓｔｉｎｇ ｒｏｃｋｆａｌｌ～ｄｅｂｒｉｓ ｉｍｐａｃｔ —ｃｏｍｅ ｉｎｔｏ ｂｅｉｎｇ ｄｉｓａｓｔｅｒ”．Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｖｅｎｔ ｉｓ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ ｆｏｒ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｄｅｃｉｓｉｏｎ
２基本事实
鸡尾山山体变形已具有较长的历史。１９６０年 代发现张开裂缝，１９９８年危岩裂缝最大宽度达２ｍ， ２００１年以来多次发生小规模崩塌，新增裂缝最长 ５００ｍ，并有多处纵向裂缝。２００５年７月１８日，鸡尾 山发生山体崩塌１．１ｘ１０４ｍ３。２００９年６月２日滑源 区前缘发生局部崩塌，６月４日同一位置再次发生 崩塌，并向中下部岩体转移，崩塌范围扩大。６月５ 日下午１５时许，长约７２０ｍ、宽约１４０ｍ、厚约６０ｍ， 总体积约４８０×１０４ｍ３的危岩体沿下伏软弱层产生 快速滑动破坏，在跃下前缘约７０ｍ高的陡坎后迅速 解体撒开，沿途发生高速冲击、刨蚀和铲刮作用，碎 屑流堆积长度达２．２ｋｉｎ。整个过程历时约１分钟。
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｅｏｌｏｇｙ
工程地质学报
１００４－９６６５／２０１０／１８（３）一０２９７—０８
重庆武隆鸡尾山危岩体形成与崩塌成因分析
刘传正
（中国地质环境监测院北京１０００８１）
摘要鸡尾山事件是一次巨型滑移式岩体崩塌（体积大于ｌＯＯｘｌ０４ｍ３），也是一次特大型地质灾害（死亡／失踪人数超过３０ 人）。鸡尾山层状石灰岩地质结构、近南北向和近东西向裂隙组合以及软弱夹层的存在是山体开裂滑移的物质结构基础。长 期的降雨渗流和岩溶作用使软层强度弱化、裂隙带扩大是层状山体易于拉开的前提。类比分析认为，鸡尾山地形上高旋临 空、山下铁矿大面积采空形成的“悬板张拉效应”是山体拉裂形成大规模危岩体的主要原因。视滑力分析计算得出，层状岩体 向外的视滑力是逐渐克服危岩体底面摩擦力和前缘抗剪力．使危岩体蠕滑发展成崩塌的主要驱动力。鸡尾山崩塌灾害是铁 矿采空和视滑力共同主导作用下的一个“山体拉裂一弱面蠕滑～剪出崩塌一碎屑流冲击一灾难形成”的链式反应过程。文章 为应急管理决策解释了此次事件的动力来源问题，也为类似事件应急响应技术支撑提供了一种简便方法。 关键词鸡尾山崩塌铁矿开采软弱界面脆弱带视滑力分析 中圈分类号：Ｐ６９４ 文献标识码：Ａ
ａｎｄ ａ ｓｉｍｐｌｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｊｉｗｅｉｓｈａｎ ｒｏｃｋｆａｌｌ，Ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｍｉｎｉｎｇ，Ｗｅａｋ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，Ｆｒａｇｉｌｅ ｚｏｎｅ，Ｓｌｉｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ａｐｐａｒｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
鉴于重庆武隆“６．５”鸡尾山山体崩塌灾害事件 重大，政府、社会和新闻舆论非常关心这次事件的引 发原因或成因机理，科学解答这个问题就成为工程 地质界无法回避的社会责任。因此，作者基于现有 的事实材料，提出鸡尾山危岩体的形成与发生崩塌 的动力来源，对“６．５”鸡尾山崩塌灾害进行成因分 析研判，以求强化对政府应急管理决策的快速技术 支撑，回应社会舆论的关注，增强防灾减灾应用服务 的针对性和直接性。
１引 言
２００９年６月５ １３ １５时许，重庆市武隆县铁矿 乡鸡尾山发生大规模山体崩塌，掩埋了１２户民房以 及山下４００ｍ外的铁矿矿井人口，造成１０人死亡， ６４人失踪（含矿井内２７名矿工），８人受伤的特大 型地质灾害，也是一次巨型滑移式崩塌地质事件。 事件发生后的紧急应对和分析论证过程中，有关专 家做了细致的调查研究工作，山崩的地表地质环境 条件是基本清楚的Ｌ１。Ｊ。
（４）岩溶、大气降雨逐渐弱化损伤岩体的完整 性和坚固性，使原生构造裂隙缓慢扩大。岩溶作用 主要发生在二叠系茅口组（Ｐ。ｍ），也即发生崩塌的 主体岩层内（图１）。在北部“楔形区”西侧，岩溶作 用使原生裂隙扩展，沿裂隙形成串珠状落水洞、岩溶 管道和溶蚀槽，类似“邮票边界”的排孔。这种裂隙 化、岩溶化岩体具备“架空结构”特征，形成岩体强 度脆弱带，其抗剪性显著降低，就像“邮票的边界” 容易被剪断或撕裂。采矿主巷道方向（２４５０）平行 于岩层外倾方向。长期断续的采矿作用及大面积采 空区的存在改变了上部山体的应力状态，造成山顶 拉应力集中，山体开裂变形逐渐增大，追踪近南北向 裂隙逐渐拉开成为西侧的自由边界。单纯的岩溶、
（３）向东临空的陡崖走向近南北，是沿南北向 裂隙逐渐崩塌后退的产物。对于岩层倾向３４５０、走 向Ｎ７５。Ｅ的裂隙化层状岩体，３６００／００～７５。之间的 ７５。倾向范围是指向山体外的，这是山体开裂，特别 是产生顺层滑移的基本空间几何条件，是持续降雨、 岩溶、采矿乃至地震能够引发或加剧开裂滑动作用 的地质基础。否则，山体的基本破坏模式将是倾倒 式崩塌，而非顺层的滑移式崩塌。
根据许强等发表的技术报告和专家组报告，可 以提炼出鸡尾山崩塌危岩体的基本地质事实¨。Ｊ。 崩塌体发生于单斜构造二叠纪地层中，岩层产状 ３４５。／＿２１ ｏ。山体陡崖临空面走向为南北，倾向东。 岩体内主要发育两组陡倾破裂面，一组为近南北向，
另一组为近东西向。崩塌体西侧壁主要追踪近南北 向破裂面发育，向北到“楔形区”段后，边界产状转 为Ｎ３５。Ｅ／ＳＥ／＿＿７０ ０【川（专家组报告为Ｎ２１ ｏＥ／ＳＥ ／＿７０。１ ３ Ｊ）。崩塌体的底滑面为炭质和沥青质页岩 软弱夹层，厚约３０ｃｍ。山体蠕动滑移的底界面（滑 床）显示出磨光现象，触摸之可使手变黑，可见一组 清晰的滑动擦痕（图１）。
图ｌ Ｆｉｇ．１
鸡尾山滑源区地层分布（据许强等，２００９） Ｔｈｅ ｓｔｒａｔｕｍｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｊｉｗｅｉｓｈａｎ ｒｏｃｋｆａｌｌｓ ｓｏｕｒｃｅ．（ａｆｔｅｒ Ｘｕ Ｑｉａｎｇ，ｅＬ ａ１．２００９）
石灰岩体除经受岩层面、两组陡倾破裂面切割 外，长期强烈的降雨渗流和岩溶作用沿陡倾破裂面 形成了溶蚀裂缝、岩溶管道和落水洞等，山体的完整 性进一步遭到破坏。长期断续的鸡尾山铁矿开采始 于１９２４年，开采层位二叠系梁山组（Ｐ，１）中的铁矿 层厚度约１．２ｍ，采空区顶板与危岩体底界面的垂直 距离约１５０ｍ（图２）。１９６０年代至此次崩塌灾害发 生前的采矿活动主要位于滑源区北东侧下方。２００４
Ｉｔ ｉｓ ａ ｍｅｇａ ｓｌｉｄｉｎｇ ｒｏｃｋｆａｌｌ（ｖｏｌｕｍｅ ｉｓ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｌＯＯｘｌ０４ ｍ３），ａｎｄ ａｎ ｏｖｅｒｓｉｚｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒ（ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｍｉｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｄｅａｔｈ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ３０ ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｒｕｌｅ）。Ｉｔ ｉｓ ａ ｂａｓｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｈａｔ Ｊｉｗｅｉｓ— ｈａｎ ｒｏｃｋｍａｓｓ ｉｓ ｏｆ ｌａｙｅｒｅｄ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ，ｗｅａｋ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓ ａｎｄ ｆｉｓｓｕｒｅｓ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ｉｎ ＳＮ ａｎｄ ＥＷ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｒａｉｎｉｎｇ ｓｅｅｐａｇｅ ａｎｄ ｋａｒｓｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｍａｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｗｅａｋ ｌａｙｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋｍａｓｓ ａｎｄ ｅｎｌａｒｇｅ ｆｉｓｓｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｕｎｔａｉｎｔｏｐ，ＳＯ ｔｈａｔ ｌａｙｅｒｅｄ ｒｏｃｋｎｍｓｓ ｉｓ ｐｕｌｌｅｄ ｏｕｔ ｅａｓｉｌｙ．Ｂａｓｅｄ ａｎａｌｏｇｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｊｉｗｅｉｓ— ｈａｎ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋｍａｓｓ ｍａｙ ｂｅ ｒｅｓｕｌｔ ｆｒｏｍ ｐｕｌｌ ｃｒａｃｋｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｕｎｔａｉｎｔｏｐ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ“ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｐｌａｔｅ ｅｆｆｅｃｔ”