长江三峡水库区危岩分类及宏观判据研究

第16卷　第4期2005年12月中国地质灾害与防治学报

The Chinese Journal of G eological Hazard and C ontrol V ol.16　N o.4Dec.2005

长江三峡水库区危岩分类及宏观判据研究

陈洪凯

1,2

,唐红梅

1

(11重庆交通学院岩土工程研究所,重庆　400074;

21重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆400044)

摘要:危岩是三峡水库区主要地质灾害之一,约30,000余个位于陡崖或陡坡上。河流或沟谷强烈下切产生的岸坡岩体卸荷作用、软硬相间的岩层组合(如砂岩、泥岩)以及高强度的降雨或较大的日温差变化是三峡水库区危岩形成的基本条件,其破坏具有突发性、致灾具有毁灭性。目前将危岩分为滑塌式、倾倒式及坠落式3类,体现了危岩失稳破坏的主要模式。现场可识性不强、力学机理不明确,降低了危岩治理的针对性及有效性。据此,文章提出了现场易识性、力学机理明确性和失稳模式预判性的危岩分类原则,并将危岩分为单体危岩和群体危岩两大类。单体危岩分为压剪

-滑动型危岩、拉剪-倾倒型危岩、拉裂-坠落型危岩及拉裂-压剪坠落型危岩;群体危岩分为底部诱发破坏型危岩

及顶部诱发破坏型危岩。分析了各类危岩的基本特点;从陡崖(坡)断面形状、主控结构面、主控结构面走向与陡崖

(坡)走向之间的组合关系以及岩性等方面构建了危岩分类宏观判据,经万州太白岩50余个危岩的现场验证,利用这

些宏观判据判识的危岩与实际相符。

关键词:三峡水库区;危岩;分类;宏观判据;长江文章编号:100328035(2005)0420053205

中图分类号:P642121;U41815+5

文献标识码:A

收稿日期:2005209223;修回日期:2005211210

基金项目:重庆市重点自然科学基金(2005BA7008)高等学校重点实验室访问学者基金资助项目

作者简介:陈洪凯(1964—

),男,教授,博士,博导.从事公路泥石流及危岩研究.

1　引言

迄今,不同学者对危岩的定义及专业术语理解尚不一致。主要体现在“崩塌”[1～4]

、“落石”[2]

和“危

岩”

[5～9]

方面,“R ock fall ”即“岩崩”[10]

、“Avalance ”即

“崩落”

[11,12]

。国土资源部进行的全国地质灾害规划

中称为“危岩”、重庆市地方标准也称为“危岩”[9,13]

。

事实上,“危岩”的涵义更为全面,是指由多组岩体结构面切割并位于陡崖或陡坡上稳定性较差的岩石块体及其组合

[8]

。包括其形成、发育、失稳运动及致灾

全过程。而“崩塌”、“岩崩”或“崩落”可理解为危岩失稳的瞬间行为。“落石”则是危岩失稳后的堆积体态。

目前国内地学界已经渐趋使用“危岩”(Perilous rock )术语。危岩破坏具有突发性、致灾具有毁灭性。不完全统计表明,目前重庆境内的危岩体有3万余个,单个危岩体体积可超过8000m 3

,如合川市三汇镇马马岩危岩。随着三峡水库区高速公路建设大发展、“就地后靠”移民安置的全面实施,将产生数以万计的新生危岩体,直接威胁200余万人的生命安全及数百亿元的财产安全!

为了适应三峡水库区危岩治理的迫切需求,陈洪凯等从2001年以来致力于危岩研究,基本建立了理论及技术体系

[14～24]

。但是,在危岩治理过程中,90%

左右的重大方案变更!其原因是危岩体位置、范围大

小、主控结构面的组合、张开度及长度等均与勘查结果有很大差异,以至大量分析计算结果均与实际不符,并且存在很多漏勘、错勘现象。如万州太白岩危岩治理工程在2003年5月竣工以后,当年7月19日晚发生危岩灾害,将坡脚的文物—何其芳陈列馆摧毁,直接经济损失80万元左右。该新生危岩发生在

原已经勘查并实施治理的23#和24#

危岩体之间,体

积2000余m 3

(图1)。目前将危岩分为滑塌式危岩、倾倒式危岩及坠落式危岩3类

[8,16～18]

,缺乏必要的机

理信息,已经不适应危岩进一步研究及防治工程需

求。因此,以三峡水库区危岩为例,从现场易识性、力学机理明确性及失稳模式预判性出发建立新的危岩分类方案。明确危岩宏观识别判据,对于提升危岩勘查水平具有重要现实意义,也为危岩理论研究及防治针对性、有效性提供了依据。

图1　万州区太白岩陡崖2003年5月发生危岩崩落Fig.1　Perilous rock disaster at T aib aiya,W anzhou,

Chongqing in May,2003

2　危岩分类原则

211　现场易识性

目前,在危岩勘查过程中,勘查工程师的主观因素所占分量很重,即使对于同一个危岩体所给出的范围大小、形态外貌以及主控结构面位置、连通率、张开度等均出现较大偏差。其根本原因在于实际工程中的危岩体形态变化较大、所处位置较高较远、危岩体内部不可视、危岩体表面植被及相关覆盖层较厚。因此,危岩勘查识别是一个多因素耦合、学术含量较高的问题。

现场易识性系指通过已构建的危岩识别指

标体系在现场易于识别危岩体类型的分类原则。212　力学机理明确性

目前将危岩分为滑塌式危岩、倾倒式危岩及坠落式危岩3类。这种分类方案的缺点是不能判别危岩体可能存在的力学机理,

导致在进行危岩防治工程设计时,防治技术选用时指导性不强,甚至出现实际受拉的危岩体部位视作受压状态进行设计。在三峡水库区三期地质灾害防治工程设计中,部分设计人员出现了锚杆、锚索作为受压构件的严重错误!因此,危岩分类应体现危岩的力学机理,主要体现危岩处于拉、压、剪3种受力状态及其不同组合的受力状态。213　失稳模式预判性

危岩分类体现失稳模式也是极为必要的,可为预测危岩失稳后的可能致灾路径、范围以及为选定危岩治理重点部位提供依据。目前将危岩失稳模式分为滑移、倾倒和坠落3种,经过实践检验是合理的。

3　危岩分类

将危岩分为单体及群体两大类型,群体由单体叠置组合而成。基于前述危岩分类原则,危岩单体分为压剪滑动型危岩、拉剪倾倒型危岩、拉裂坠落型危岩和拉裂-压剪坠落型危岩4类;群体危岩分为底部诱发破坏型危岩及顶部诱发破坏型危岩2类。

311　单体危岩分类

31111　压剪-滑动型危岩

压剪-滑动型危岩的典型物理模型见图2、图3。此类危岩的主控结构面(C ontrol fissure)倾角较小,一般在45°以下,为陡崖或陡坡内缓倾角的卸荷拉张结构面或缓倾角地层弱面。危岩体重心在主控结构面内侧,主控结构面所受荷载主要为危岩体自重及作用在危岩体的地震力及裂隙水压力。危岩体沿着主控结构面滑移变形、破坏,呈现压剪破坏力学机理。

图2　压剪-滑动型危岩

Fig.2　Sliding perilous rock under pressure2shear

图3　压剪-滑动型危岩

Fig.3　Sliding perilous rock under pressure2shear

31112　拉剪-倾倒型危岩

型危岩的典型物理模型见图4、图5。此类危岩的主控结构面倾角变化较大,一般大于25°,多为陡崖或陡坡的卸荷张拉结构面,且主控结构面下端部潜存

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中国地质灾害与防治学报

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