浅析危岩崩塌地质灾害成因机制及防治对策

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WESTERN RESOURCES 2020年第五期
水文地质、环境地质、工程地质1.引言
马鞍山山顶西北侧危岩崩塌地质灾害点位于韶关市曲江区马坝镇马鞍山人民公园山顶处，位于韶关市曲江区滑坡、崩塌、地面塌陷地质灾害中易发区[3]，地理坐标为：东经113°36′15″，北纬24°41′12″。

危岩崩塌体分布高程约为198m~214m，相对高差16m，危石耸立，顶部岩石较破碎，危岩体崩落后形成一个大型反倾凹陷岩腔，崩落岩块顺北侧山坡滚落至标高约为106m 的公园绿道上及残留在山坡坡面，崩落岩块约为3m 3~5m 3，最大可达25m 3，对坡面植被及坡脚公园绿道造成了严重破坏，威胁约110人，直接经济损失约600万，社会影响较大（见图1和图2）。

图1
危岩崩塌体现场照片
图2
崩塌堆积物现场照片
2.危岩崩塌体特征
马鞍山山顶岩层主要由二叠系下统石灰岩组成，岩层产状较平缓，岩石垂向发育，岩体被切割形成陡壁危崖，整体坡向330°~360°，坡角达70°~85°（局部内倾），危岩体分布范围坡高约20m~25m，宽约80m。

危岩体主要为强~中风化石灰岩，一般块体块径为0.5m~5m。

山顶岩体节理裂隙软弱面多被风化剥蚀，同时有发育两组主控结构面，裂面一般张开2cm~10cm，这些节理裂隙及结构面将岩体分割成块
状，形成一系列的孤石、危岩体，局部岩体反倾向外侧突出，在降雨和风化作用下，当结构面强度降低至不足以牵制岩块时，崩塌体就会脱离母体，顺山坡滚落形成崩塌地质灾害，影响山顶凉亭、气象塔、通讯塔及山脚环山绿道、运动场及相关人员生命财产安全。

3.危岩崩塌成因机制
3.1危岩形成的影响因素分析据所处的地质环境分析，危岩体的形成包括内部条件和外部条件两类，内部条件包括地形地貌、地层岩性、坡体结构、高陡临空面；外部条件包括：降雨、风化、植被、人类工程活动等。

在各种外界影响因素中，适宜的地形条件、节理裂隙发育、裂隙水压力等都可能成为促进崩塌发生的主要原因。

3.2危岩成因机制分析
马鞍山山顶西北侧危岩崩塌部位山顶岩体高陡、直立，山体经过长期的风化等地质营力作用，岩体节理、裂隙发育、结构破碎，并存在外倾薄弱结构面；加之岩体内发育的两组裂缝及层面的切割，将岩体切割成大小不等的块体；崩塌激发因素为崩塌灾害发生前半个多月来的连续降雨，雨水入渗岩体裂隙、节理，使得结构面充填物湿润、膨胀、软
化，岩体附着力降低，岩体在重力作用下脱离母岩崩落向低处山脚滚动，形成此次危岩崩塌地质灾害。

4.危岩崩塌稳定性分析
4.1定性分析
本次危岩稳定性评价采用赤平极射投影法进行定性分析。

赤平极射投影法是岩质边坡稳定性分析中的一个重要的方法，既可以确定边坡上的结构面和边坡临空面的空间组合关系，确定边坡上可能不稳定楔形结构体的几何形态、规模大小，以及它们的空间位置和分布，也可以确定不稳定结构体的
可能变形位移方向，直观、初步做出边坡稳定性状态评价[4]。

浅析危岩崩塌地质灾害成因机制及防治对策
黄义佳冯亮勇
广东省有色金属地质局九三二队
韶关512026
摘要：危岩崩塌地质灾害指在岩石裸露的陡峭坡体上较大的岩块突然脱离母体，发生崩落、滚动、倾倒的地质现象[1]。

通过对危岩崩塌地质灾害成因机制的研究，并进行危岩体的稳定性分析，采用相应的防治措施对危岩体进行治理，对类似的危岩崩塌地质灾害具有一定的指导和借鉴意义。

本文以韶关市曲江区马鞍山山顶西北侧危岩崩塌地质灾害勘查设计项目为例[2]，着重研究地质灾害成因机制及防治对策。

关键词：危岩崩塌；地质灾害；成因机制；稳定性分析；防治对策作者简介：黄义佳（1988~），男，广西省贺州市钟山县人，职称：工程师，从事水工环地质工作。

冯亮勇（1990~），男，湖南省益阳市安化县人，职称：工程师，从事岩土工程工作。

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2020年第五期水文地质、环境地质、工程地质危岩体的赤平投影图见下图所示，根据野外实地调查和赤平投影图中坡面、岩层层面以及主控结构面三维空间组合来分析，危岩体处于稳定状态（见图3）。

图3危岩体赤平投影图
4.2定量计算
根据本区危岩体主要受两组外倾结构面控制，其失稳破坏方式为拉剪—倾倒式[5]，对本区危岩崩塌体选用极限平衡法的模式进行计算（图4）。

（1）
计算模型
图4危岩稳定性计算示意图
（2）计算公式
F S =R
T
R =[]()G +G b cos θ-Q sin θ-V sin θ-U tan φ+cL
T =()G +G b sin θ+Q cos θ+V cos θ
V =12
γW h 2
W
U =12
γW h W L
（3）计算参数
结构面物理力学参数取值详见表1所示。

表1结构面物理力学参数表
工况参数
硬质岩结构面
天然状态
重度（kN/m 3）
22
c （kPa ）50
φ（°）20
饱和状态
重度（kN/m 3）23
c （kPa ）35
φ（°）14
（4）计算结果
通过对岩体崩塌断面在天然工况及暴雨工况状态下的计算，判断危岩体在天然工况状态下整体稳定性为稳定，在暴雨工况状态下整体稳定性为不稳定，稳定系数及稳定性评价见下表2。

表2
稳定系数及稳定性评价表
工况
天然工况
暴雨工况
稳定系数稳定性评价稳定系数稳定性评价
计算结果
1.75稳定1.17不稳定
5.危岩崩塌防治对策
根据危岩崩塌的防治原则[6]，结合本次危岩崩塌地质灾害的特点对本次危岩崩塌地质灾害影响范围采取“锚杆钢筋砼支撑墙（柱）+挂网喷砼+裂缝注浆+监测方案”的综合治理措施，具体防治措施如下：
（1）清除坡脚、残留半山坡面及山顶崩塌区的危岩岩块，以消除二次崩塌滚落造成继发性地质灾害的隐患，确保治理加固施工及山脚公园道路及运动场人员安全；
（2）对岩体大型裂缝进行灌浆充填加固，有效地防止地表雨水渗入加剧裂隙风化，提高上下盘岩体的结合力及整体稳定性；
（3）对破碎风化岩体表面进行挂网喷砼护面，可阻止雨水沿节理入渗加剧岩体风化，进一步提高岩体的整体稳定性；
（4）对山顶西北侧危岩崩塌部位凸出岩体设置钢筋砼
墙柱进行支撑加固，有效地阻止下部破碎岩层的风化剥落，同时又对陡峭岩体崩落形成的凹进岩腔进行嵌补以及对上部凸出岩体进行支撑，增强了山顶岩体的整体稳定性；
（5）在危岩顶部设置水平位移长期监测点和安装伸缩仪对裂缝变形情况进行测量，并安装报警器，在崩塌体顶部修建截水沟，对崩塌上方汇水区的地表水进行截排，防止其对危岩的进一步冲刷[7]；
（6）建立群策群防管理体系，自然资源主管部门对危岩崩塌体派专人定期对危岩顶部进行巡查，另外，降雨期间封闭马鞍山环形绿道禁止行人在危岩崩塌体下方游玩散步（图5）。

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水文地质、环境地质、工程地质
保持坑底土体的原状结构，应在坑底预留150mm~200mm厚土层由人工进行挖掘修整。

6.2基坑降排水及地基基础选型
基坑开挖期间，主要有影响的为上层滞水和地表水入渗补给，勘察期间测得混合地下水位埋深为0.50m~1.50m，基础施工中应加强降排水工作。

根据场地工程地质条件及拟建物特征，拟建物可采用天然地基，基础类型可采用独立基础或筏形基础，以第③粘土层作为基础持力层。

6.3地基变形预测及建议
（1）拟建住宅楼，地基变形特征主要为不均匀沉降或沉降过大，故应按规范要求进行变形设计验算[2]。

（2）本项目住宅楼建议采用天然地基，基础类型可采用独立基础或筏形基础。

天然地基基础一般沉降较小，但设计仍要注意建筑平面变化及地层变化处的不均匀沉降计算和控制。

拟建场地距周边居民较远，因此在基础施工过程中对周边环境影响较小。

7.结论与建议
7.1结论
（1）拟建场地稳定，地基均匀，适宜本工程建设；（2）第①耕植土层不宜作为基础持力层；（3）第③粘土层是住宅楼及附属物基础良好持力层及下卧层，②层粉质粘土局部缺失且工程性质一般；（4）拟建场地内无对工程不利的地下埋藏物，无活动断裂通过，地震活动水平属偏低，场地内不存在滑坡、
危岩、岩溶塌陷，无软弱土层及可液化土层，地基稳定，属建筑抗震一般地段；（5）场地类别为Ⅱ类；（6）霍邱县长集镇抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，特征周期为0.35s；（7）地下水和土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。

7.2建议
（1）建议采用退台或放坡式开挖方式进行基坑施工，基坑开挖后立即对地下水进行集水明排，为防止地表水流入基坑内，应在基坑外围设置截水沟，雨季施工时，宜设置导水系统[3]；（2）地基开挖后尽量避免地基土受水浸、暴晒、冰冻等环境因素的不利影响而降低强度；（3）第③粘土层具弱膨胀潜势，在基础设计时应适当增加基础的刚度，以确保基础的稳定性及协调能力；（4）该场地内分布有一处水塘，塘内有3#、7#、33#、34#、37#孔，塘深0.90m~1.30m，水深0.50m~ 0.60m，淤泥厚0.40m~0.80m。

建议在基础施工中应将塘内水排干清淤后，再进行开挖或采用优质土回填压密夯实。

参考文献：
［1］张龙飞,董斌,史双双,韩晓飞.朔州市区土层剪切波速与埋深的统计关系[J].华北地震科学,2018,36(02):28-37.
［2］张龙飞.晋中至太原城际铁路沿线地质条件分析[J].城市地质, 2016,11(03):54-58.
［3］包永兴.工程地质勘察分析中主要影响因素的判别[J].四川水利, 1998,19(3):49-52.
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）
图5加固治理典型剖面图
6.结语
韶关市曲江区马鞍山山顶西北侧危岩崩塌地质灾害隐患点经过治理加固后，崩塌部位山顶岩体整体稳定性大大提高，有效避免和该部位危岩崩塌地质灾害的发生。

既对山顶气象通讯建构筑物和公园设施进行有效的保护，又为曲江马鞍山人民公园优美的市民休闲活动空间提供了安全
保障，对类似的危岩崩塌地质灾害防治具有一定的指导和借鉴意义。

参考文献：
［1］骆银辉,胡斌,朱荣华,等.崩塌的形成机理与防治方法[J].西部探矿工程,2008,12:1-3.
［2］黄义佳,冯亮勇,等,韶关市曲江区马鞍山山顶西北侧危岩崩塌地质灾害勘查设计[R].广东省有色金属地质局九三二队,2018.［3］张林生,陈保林,王苗,等,韶关市曲江区地质灾害防治规划说明书（2009~2020年）[R].韶关市矿产资源资源与地质环境监测中心,2009.
［4］化建新,郑建国,等.工程地质手册（第五版）[S].中国建筑工业出版社,2018.
［5］董好刚,张宏鑫,陈州丰.三峡库区云阳至江津段崩塌发育及破坏特征分析[J].人民长江,2009,40(21):20-22+111.
［6］姚一江.危岩崩塌形成的条件、类型及防治原则[J].铁道部科学研究院西南所,1989.
［7］黎义勇,彭轲,赵信文,等.鄂西清江水布垭库区鹰嘴岩崩塌体成因机理分析[J].华南地质与矿产,2012,28:9.
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