湖北地区不同岩性崩塌破坏过程及防护措施分析

地球科学与环境工程
河南科技
Henan Science and Technology
总第806期第12期
2023年6月湖北地区不同岩性崩塌破坏过程及防护措施分析
周
迎1
易
武2
刘
朝1
敖
亮3贲琰棋2
（1.湖北省地质局第五地质大队，湖北
鄂州
436000；2.三峡大学湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测
研究站，湖北
宜昌
443002；3.葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，湖北
宜昌
443002）
摘
要：【目的目的】探究不同地层岩性崩塌体的破坏特征，并提供出相应的防护措施。

【方法方法】以鄂
州鄂城区白雉山林场崩塌与鄂西兴山县下公堡崩塌为典型代表，结合现场实地调查一手资料对不同运动路线的崩塌落石滚动过程进行分析。

【结果结果】不同岩性落石破坏过程和坡脚的微地貌存在直接相关关系，寒武系覃家庙组白云岩落石滚动路线为三条近似平行直线，运动过程可以划分为裂隙扩张阶段、消能阶段、破坏解小阶段；粉质黏土夹碎石及中~微风化的闪长岩滚落的路线是发射状，运动过程可以划分为岩块风化阶段、崩落阶段、破坏解小阶段。

【结论结论】崩塌体所处斜坡坡面地质特征存在差异性，崩塌体能量消耗过程、运动过程均不相同，因此防治措施也应因地制宜。

关键词：崩塌；地层岩性；破坏过程；防治措施中图分类号：P642.21
文献标志码：A
文章编号：1003-5168（2023）12-0101-05
DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.12.020
Analysis of the Damage Process and Protective Measures of Different
Lithologic Collapse in Hubei Province
ZHOU Ying 1
YI Wu 2
LIU Zhao 1
AO Liang 3
BEN Yanqi 2
(1.Fifth Geological Brigade of Hubei Geological Bureau,Ezhou 436000,China ；2.National Field Observation
and Research Station of Landslide in Three Gorges Reservoir Area of Yangtze River,Yichang 443002,China ；
3.Gezhouba Group Sanxia Industry Co.,Ltd.,Yichang 443002,China)
Abstract:[Purposes ]This paper aims to explore the failure characteristics of rock avalanches in differ⁃
ent strata and provide corresponding protective measures.[Methods ]Taking the collapse of Baizhishan Forest Farm in Echeng District of eastern Hubei Province and the collapse of Xiagongpu in Xingshan County of western Hubei Province as typical representatives,combined with the first-hand data of field
investigation,the rolling process of collapse rockfall with different motion routes was analyzed.[Find⁃ings ]There is a direct correlation between the failure process of different lithology rockfalls and the mi⁃crotopography of the slope foot.The rolling route of dolomite rockfalls in the Cambrian Qinjiamiao Forma⁃tion is three approximately parallel lines.The movement process can be divided into fracture expansion stage,energy dissipation stage and failure solution stage.The rolling route of silty clay with gravel and medium to slightly weathered diorite is emission,and the movement process can be divided into rock
weathering stage,caving stage and destruction stage.[Conclusions ]There are differences in the geologi⁃cal characteristics of the slope where the collapse body is located.The energy consumption process and
收稿日期：2023-02-25
作者简介：周迎(1994—），男，硕士，助理工程师，研究方向：地质灾害防治及机理。

movement process of the collapse body are different.Therefore,the prevention and control measures should also be adapted to local conditions.
Keywords:collapse;formation lithology;damage process;control measures
0引言
湖北省位于我国第二级阶梯向第三级阶梯过渡地带，东西部地形地貌相差悬殊，鄂西地形地区地形地貌起伏程度较大，鄂东主要为丘陵平原,在鄂西地带地质灾害较为发育，鄂东地灾发育程度相较鄂西较少［1-5］。

刘成武等［6］针对湖北“灾害种类多、灾情重、时空分布不均且有逐年加重的趋势”的基本特点，为湖北地区防灾减灾事业发展提出了建设性意见；孙小凡等［7］以鄂西地带的宜昌市城区为例,采用GIS软件对滑坡灾情作出了易发度分析判断；张波等［8］采用了GIS的加权数据对鄂州地质灾害作出了易发性区划界定。

崩塌是我国目前仅次于滑坡的主要地质灾害［9］。

白乔森等［10］对其阿勒泰骆驼峰景区崩塌的灾害特征与防治措施进行研究，得出在外界因素影响下，危岩体稳定性状态逐渐降低。

李元灵等［11］基于藏东地区的高位崩塌落石发育特征，发现高位崩塌体具有崩滑—碎屑流运动的“颗粒反序”等典型的特征。

肖锐铧等［12］就贵州纳雍“8·28”山体崩塌的破坏过程进行研究，提出崩塌体类似于泥石流也可以分为崩塌源区、崩积区、碎屑流区和变形区四个区。

王虎等［13］以陕西安塞区基岩崩塌为例，就节理裂隙因素展开研究，得出基岩地层中与褶皱构造相关的张、剪性节理面影响着基岩型崩塌结构控制面的发育。

谢洪波等［14］基于高原山区的崩塌体调查资料发现季节性冻融作用会加速崩滑灾害的形成。

危岩体崩塌具有破坏性强，威胁范围广的特点，一旦高位崩塌体发生滚落将会造成巨大损失。

岩性对崩塌体运动过程的影响极其重要，本研究以湖北省东部鄂州市鄂城区白雉山林场高位崩塌危岩体和湖北省西部兴山县下公堡崩塌为例进行对比，分析危岩崩塌体形成后落石滚落的过程中不同的路线的滚落特征，提出防治措施应因地制宜的建议。

1鄂东、鄂西工程典型崩塌地质环境条件1.1白雉山林场崩塌工程地质条件
白雉山林场崩塌位于白雉山西侧前缘处，距白雉山水库0.4km。

该处崩塌所处斜坡总体走向为
近南北走向，平面形态呈“束带”状，总长约550m，地形地貌中间高，两边低，坡体高差2～12m，坡度
40～50°，坡向250°～260°。

斜坡出露地层岩性主要为粉质黏土夹碎石及中~微风化的闪长岩，其中粉质黏土夹碎石主要分布在坡顶植物根部处，颜色呈黄褐色，碎石为闪长岩风化残留。

中～微风化的闪长岩直接在斜坡表面处出露，中风化的岩石表面多呈浅黄色~褐色，微风化的岩石面较为新鲜，多呈灰色。

坡体主要发育三组节理面：①100°∠58°，裂隙面较平直，密度3～4条/m；②24°∠65°，裂隙面略有起伏，密度3条/m；③289°∠63°，裂隙面较为平直，密度4条/m。

斜坡全貌图及工程地质剖面如图1、图2所示。

1.2下公堡崩塌工程地质条件
下公堡崩塌发生于宜昌市兴山县古夫镇古洞村古夫河左岸，崩塌源高程为1001～1007m，崩塌的主崩方向329°；崩塌源处主要为寒武系中统覃家庙组中厚层白云岩。

斜坡顶部平台存在两组节理面，J1：256°∠50°，J2：332°∠76°，上部结构松散。

斜图1
白雉山林场崩塌危岩体所处斜坡全貌图2白雉山林场崩塌危岩体所处斜坡地质剖面
间距/m
高
程
/
m
图例Q ed1第四系残坡积层坚硬块状侵入岩粉质黏土夹碎石闪长岩
δJ
200
195
190
185
180 1750510152025303540
41°
Q e d1
δJ
坡全貌图及工程地质剖面如图3、图4所示。

2崩塌变形破坏特征
下公堡崩塌发生于凌晨2点，崩塌块石沿坡顶滚落至坡脚，砸坏1户居民房屋。

变形破坏情况如图5所示。

白雉山林场崩塌落石堆积于坡脚如图6所示，对坡脚上山公路过往车辆及行人造成极大的安全隐患。

3
崩塌块石运动路线模拟
两处典型崩塌所处斜坡具有不同剖面形态的地形地貌。

基于不同剖面形态，通过Rocscience RocFall v4.054弹跳分析软件对崩塌体进行落石运
动模拟分析，得出两处崩塌落石运动模拟过程如图7、图8所示。

白雉山林场崩塌在位于距崩塌源70m 处弹跳高度高达16m ，在缓冲平台位置，块石发生弹跳，弹跳高度最高，能量达到最大。

下公堡崩塌
体在位于距离崩塌源70m 处，弹跳高度高达7m 。

4
变形发展过程
结合白雉山林场崩塌与下公堡崩塌的破坏过程可以发现：寒武系覃家庙组白云岩落石滚动路线为三条近似平行直线，运动过程可以划分为裂隙扩张阶段、消能阶段、破坏解小阶段；粉质黏土夹碎石及中~微风化的闪长岩滚落的路线是发射状，运动过程可以划分为岩块风化阶段、崩落阶段、破坏解
图3
下公堡崩塌危岩体所处斜坡全貌图4下公堡崩塌危岩体所处斜坡地质剖面
高程/m
平距/m
图例
Q Q ∈2q
149°15°
1300120011001000
900800700600500400300
危岩体
209县道
房屋
∈2q
149°15°
第四系崩坡积白云岩
岩层产状
碎块石土
寒武系覃家庙组149°
图5
下公堡崩塌变形破坏造成房屋破坏
图6白雉山林场崩塌碎石堆积于坡脚
坡脚碎石
图7白雉山林场崩塌落石运动模拟过程
0100200300400500600700800900100011001200130014001500160017001800
小阶段。

主要变化过程如下。

①寒武系覃家庙组白云岩为沉积岩，坡面植被
茂盛，坡顶块石在植被的根劈作用下裂隙贯通发育，进入裂隙扩张阶段，当裂缝即将贯通母岩形成危岩体，受风化作用和地下水等因素影响后，崩塌体脱离母岩；在滚落过程中，由于坡体高程差值较大，块石滚落过程时间相对较长，沿坡面滚落过程中，与山脊发生碰撞，形成互不相交乃至平行的运动轨迹线期间为消能阶段；当沿斜坡坡面滚落至受灾体，受到撞击后，原崩塌体块石被破坏解小成小规模碎块石。

②白雉山林场崩塌体为粉质黏土夹碎石及中~
微风化的闪长岩，属变质岩。

形成的主要原因为
不合理的切坡破坏岩体结构面完整性，在强降雨等外界因素影响下导致临空面的应力集中，影响坡体的稳定性。

斜坡坡面存在缓冲平台，坡度相较下公堡危岩崩塌体所处斜坡更缓。

在强降雨和风化作用下岩体结构面破碎，形成危岩体，由岩块风化阶段进入崩落阶段，当与坡脚缓冲平台撞击后，一部分堆积于坡脚，一部分经弹跳后滚入平台下方斜坡坡面。

5
防治措施建议
鄂东、鄂西的斜坡崩塌在地形地貌、地质条件等层面差异较大，对该两处崩塌体斜坡防护措施绘制剖面如图11、图12所示。

将两者进行对比，总结特点归纳见表1。

图8下公堡崩塌落石运动模拟过程
图10下公堡崩塌能量变化过程
图9
白雉山林场崩塌能量变化过程
6结语
由于崩塌体所处斜坡坡面地质特征存在差异性，崩塌体能量消耗过程不一样，运动过程也不相同，因此，防治措施应因地制宜。

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高程/m
图例
Q ∈2q
149°∠15°
1012101110101009100810071006100510041003100210011000
1
2
3
4
5
6
7
89101112131415
149°
距离/m
∈2q Q
149°∠15°寒武系覃家庙组
白云岩
岩层产状
碎石土
第四系崩坡积物裂缝钢丝绳锚拉岩体破碎钢丝绳横向锚拉
图11
下公堡崩塌防护措施剖面
图12白稚山林场崩塌防护措施剖面高程/m
坡面
清方+主动防护网
浆砌石挡墙
+覆土绿化
A 型挡墙及排水沟
A 型挡墙及
排水沟
41°
δJ
图例
主动柔性防护网挡土墙
墙（排）水沟闪长岩
第四系残坡积层
聚硬块状侵入岩
粉质黏土夹碎石
200195
19018518017505
1015
2025303540距离/m
对比方面
所处斜坡特征坡脚微地貌动能能量变化能量突变原因落石运动
路线
地层岩性引发破坏诱因坡面及坡脚受威胁对象建议防治措施崩塌对象
白雉山林场崩塌崩塌源高程为91～107m ，
坡度40～50°，坡向250°~260°
缓冲平台崩塌块石接触临空面后碎块
石堆积于坡脚，部分块石经
坡脚平台弹射滚落至道路外
侧缓坡坡面，能量变化先降
低后增高再降低直至动能能
量为0kJ
接触坡脚缓冲平台
滚落至坡脚呈发射状散落粉质黏土夹碎石及中~微风
化的闪长岩
不合理削坡，破坏岩土体结构面完整性上山公路
主动防护网+坡脚挡墙
下公堡崩塌
崩塌源高程为1001～
1007m ，斜坡坡度30~
45°，主崩方向329°
缓坡
崩塌块石能量由坡顶滚
落至坡脚，在部分块石
与山脊发生碰撞后能量
变高，但能量整体呈降
低趋势
接触山脊继续滚落至
坡脚互不相交乃至平行
寒武系覃家庙组白云岩
在根劈作用和岩体风化作用下节理裂隙发育坡脚居民的生命财产安
全及G209国道预应力锚索钻孔灌浆锚
固+被动防护网相结合
表1
不同地区崩塌运动阶段对比
覆土及绿化。