有人类活动地区危岩治理研究

2015-12-19严尔炳

西部探矿工程 2015年12期

关键词：危岩坡面岩体

严尔炳

（云南旅游职业学院，云南昆明650221）

有人类活动地区危岩治理研究

严尔炳*

（云南旅游职业学院，云南昆明650221）

研究了有人类活动生活地区危岩地质灾害的治理方法，对危岩地质灾害进行了评价研究，提出防治建议和治理方案，并对治理方案进行了论证。

危岩；治理；地质灾害；研究

1 概况

1.1 研究任务由来

兰坪县石登乡三角河村委会小箐危岩位于村委会所在地后山。2007年发生危岩松动，后壁出现裂缝，坡面出现部分岩土体崩落，虽然未发生大块危岩的滚落，但是出现了危岩处于不稳定的状况，给当地村民造成极大恐慌，小箐村危岩体下方直接受威胁群众62户，共计274人；资产约550万元。因危岩体至村小组的直线距离较短，地形坡度大，险情紧迫、危险程度高，已严重危及着人民群众生命财产安全，村委会上报县、乡两级相关政府职能部门申请财政资金予以治理。

在《云南省兰坪县地质灾害防治规划（2011-2020）》中小箐危岩地质灾害点列为当期项目，目前上级下达的项目治理资金已到位，县委、县政府及县国土资源局决定启动小箐危岩灾害点治理工作，这是一项有人类活动地区危岩治理的研究。

1.2 地质灾害等级

根据相关规范的灾害划分标准，三角河小箐村危岩的危害等级为二级；险情等级为小型；防治工程等级Ⅲ级。

1.3 可能致灾范围

兰坪县石登乡三角河村委会小箐小组所在地至后山危岩体，长335m，宽750m范围。

2 自然条件及地质环境条件

2.1 自然条件

2.1.1 地理位置

小箐村小组位于兰坪县西北方向，澜沧江左岸，公路里程约95km。行政区划隶属石登乡三角河村民委员会管辖。地理坐标：东经99°08′26″，北纬26°46′。现已有县城通往石登乡的柏油路，石凳乡—三角河村委会公路也正在改建，交通较为方便。

2.1.2 气象与水文

该项目地处东西各有南北走向的怒山山脉和县境内云岭山脉中雪盘山之间，澜沧江干热河谷两岸，属典型的“两山夹一谷”，海拔2300m，属于中山温凉气候，年平均气温19.40℃，年降水量680mm，年霜期70d。

2.1.3 社会经济概况

石登全乡辖14个村民委员会，110个自然村，120个村民小组。土地总面积551.4km2，2006年经济总收入3443万元，财政收入386万元。粮食总产量1095× 104kg，人均有粮464kg。

三角河村委会有农户408户，有乡村人口1501人，其中农业人口1472人，劳动力1061人。有耕地2551.59亩，其中人均耕地1.73亩；有林地17364.21亩。全村辖6个村民小组，2012年全村经济总收入406.54万元，农民人均纯收入2496.00元。

2.2 地质环境条件

2.2.1 地形地貌

项目区位于碧螺雪山的东侧坡面，澜沧江右岸，属于半山区地貌类型，海拔2100～2300m，地形坡度10°～38°之间。小箐村小组位于坡度稍缓的区域，后部的地形坡度稍大，左右两侧均有箐沟发育，箐沟冲蚀程度较轻。

2.2.2 地质构造及新构造运动

（1）地质构造：该区位于唐古拉—昌都—思茅地块中段西缘，澜沧江构造—岩浆带中段。区内岩浆活动频繁，变质作用和构造变形强烈，主构造线呈南北向展布，为一强烈挤压、逆冲推覆形成之造山带。

（2）新构造运动：由于该区域内断裂构造发育，由这些断裂为边界形成了若干个活动断块，伴随青藏高原的大规模强烈隆升，区内及外围亦大面积整体间歇性急速抬升，在此背景下，上述活动断块因抬升幅度的差异，造成了块体间的差异运动，总体趋势由西北向东南块体抬升由强变弱。强烈地震主要发生在活动块体的边界，反映活动块体之间的差异运动与地震有关。

（3）地震：据有关资料记载，自1948～1995年全县共发生地震7次，其中，破坏性地震1次，其余全为5级以下。据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），工程区属抗震设防烈度7度区第三组，设计基本地震加速度为0.15g。

2.2.3 水文地质条件

本区属澜沧江水系，该区位于澜沧江右岸的石登-小格拉构造带，周边分布地层岩性有灰岩、板岩，所赋存的地下水主要为裂隙水，地下水主要接受西部山区大气降水的补给，地表水渗入地下后沿山体坡面向东径流，最后排泄于澜沧江江内。该区范围内未发现地表径流，村民的引用水源主要是从区外水管引水。

3 地质灾害体（危岩）特征

3.1 W1危岩

W1危岩体外观尺寸16m×13m×12m，体积约2500m3，距离村庄42m，危岩下部地形坡度分为两段，由上至下：25°，坡长14m；18°，坡长28m，斜坡总体向东倾斜，正对小箐小组，坡面植物主要为核桃，树径15～30cm。危岩体为灰岩，岩体结构完整未发现节理、裂隙，岩下部架空，可见10～15cm缝隙。危岩下部有一台坎，坎高3m。

3.2 W2危岩

W2危岩体外观尺寸19m×21m×16m，体积约5000m3；危岩体上发育有5道裂缝，其中3条为近似东北—南西向。距离村庄约190m，危岩体至村庄的线路分大致为4段，由上至下：65°，18m；36°，92m；28°，40m；15°，40m。危岩体下部悬挑5.5m，悬空高度1～2.2m。据当地村民反映，6年前还可直立进入危岩下部的悬空处存放玉米秸秆、稻草，后来陆续出现变形松动，现在需爬行方可进入。危岩悬空下方出露的岩体为块石堆积体，块石粒径0.5～2.3m，危岩底部集中受力部位为胶结状角粒岩，中等风化。调查发现前部悬崖口岩石缝隙中生长有一颗植物，根系劈裂岩石可见贯穿裂缝1～1.5mm，不利用坡面岩石稳定。危岩体后部为凹字地形，底部为块石充填，块石粒径1.5～2.6m，有7棵乔木树种，树径3～15cm，后壁为一块体积相当的灰岩，岩体完整。

3.3 W3危岩

W3危岩体外观尺寸9m×3m×6m，体积约150m3；岩体为灰岩，结构完整，无裂隙节理。危岩底部呈18度顺坡倾斜，架空结构，可见缝隙10～30cm，危岩前缘为1.3m宽块石堆积平台，危岩体距离村庄约195m，危岩体至村庄的线路分大致为4段，由上至下：60°，23m；36°，92m；28°，40m；15°，40m。

3.4 危岩堆积区

危岩堆积区位于W2、W3危岩下方，构成危岩体为灰岩，分布面积30m×25m=750m3，危岩呈乱石堆，由粒径1.5～3.3m，危岩体共8块，危岩表面光滑，外观形状类似椭圆，距离村庄约180m，2007年发生过松动，但并未发生滚落。

4 危岩灾害评价

4.1 W1危岩

危岩体完整体积较大，呈不规整几何形状，有2个近似平面的表面，因此在地震、降雨等外因作用下，危岩的运动一般而言只会发生滑动，几乎难以翻滚。虽然危岩体距离村庄距离较近，但所处地形坡度较缓（18°），即使发生地震，危岩运动距离较小，不会直接造成对村庄的威胁，危岩滑移后仅会阻碍村庄的小路，破坏下部树木及毁坏村民引水管道，危害程度较小。

4.2 W2危岩

危岩体巨大，约5000m3，危岩体上发育有裂缝，悬崖顶端。危岩在坡面方向存在约5.5m悬空，而下部支撑悬空部分的岩体为角粒岩，厚度30～60cm，角粒岩中可见粒径3～8cm，呈钙质胶结状，强度较低。危岩下部悬空高度1.0～2.2m，底部为块石堆，粒径0.5～2.8m，较为密实，块石完整。危岩顺坡面正下方岩体为钙质胶结块石，现场调查，该岩石上生长有根系发达的植物，植物根系已劈裂胶结岩体，植物根系对岩石的劈裂作用已危害到坡面岩体的稳定。该危岩在地震或持续重力作用下容易造成悬空部位下角粒岩应力集中，受巨大压力破坏解体。危岩在目前的悬空部位的下落，为危岩提供松动的初始动能。而危岩下部的危岩松动冲积力作用下也可能会发生松动，无法支撑危岩的重力，进而发生危岩的滚落。危岩体前方的地形坡度约65°，高差近20m，有利于危岩的初始阶段的坠落加速。一旦发生危岩滚落，其巨大的冲积力将难以阻挡，对小箐村小组造成危害是毁灭性的。综合以上分析，存在危岩失稳、坠落、翻滚的可能，危害程度巨大。

4.3 W3危岩

该危岩位于坡面顶部，底部架空，下部支撑危岩的岩体呈乱石堆状，支撑点较多，支撑岩石强度较高，虽然危岩体结构完整，底部超坡面倾斜，但是下部支撑的岩体所在的坡面地形约18°，顺坡倾斜。危岩距离斜坡口约1.3m，坡口以下地形坡度约60°，存在危岩翻滚加速的条件。上述条件整体分析，发生危岩滚落的可能性小，危岩危害程度较小。

4.4 危岩堆积区

危岩堆积区的岩体表面光滑，形状椭圆，多为历史上危岩崩落，经滑落、风化等作用形成。危岩区位于W2、W3危岩体下方，分布范围约750m3，危岩顺坡向大部分临空，甚至出现危岩叠放在下部完整光滑岩石上的情况，2007年在没有地震外力等外力作用的情况下下发生过松动，造成危岩周边2处地表垮塌，但未发生危岩滚落。因危岩区下部的地形坡度较大（约38°），坡上植被稀疏，且多为灌木，危岩容易发生顺坡面的滚落，综上所述，危岩区的危岩失稳的可能性较大，坡面有利有危岩的滚落，滚落方向正对村庄，危害程度较大。

5 灾害发展趋势及防治建议

5.1 发展趋势

从危害性评价分析看，W1、W3危岩体需要较大的外力作用才会发生滚落；危岩失稳的可能性小，危害小。W3前部地形坡度较大，具备滚落的地形条件，需要考虑进行适当防护。

危岩体和下部的危岩区在自重作用及地震、降雨等外因影响条件下，发生危岩失稳、滚落的可能性较大，危害程度较大。随着时间的推移，随着降雨冲刷侵蚀坡体，危岩危害势必增大。特别是W2危岩体，危岩下部悬空，前面有植物根系劈裂支挡岩体，破坏岩土的结构；后部12m宽的凹陷地带随着树木生长，树干的增大对危岩具有一定的推动作用，危岩的发展趋势不利于稳定，需重点防护。

5.2 防治建议

（1）W1、W2、W3危岩体建议采取支撑，防止危岩的发展，减低危害；对于危岩区因不具备原地锚固、支撑条件建议在危岩下方，具备地形平缓条件地段进行拦挡。

（2）W2危岩体后部及前部劈裂岩石的树木应尽快砍伐，消除危害。

（3）危岩下方坡面上的植被应尽量保护，严禁砍伐。

（4）严禁在危岩周边及下方放炮炸石，进行大规模切坡开挖。

（5）维持危岩下方村庄的现有边界，避免村庄向北部扩展，尽量为危岩的滚落提供充足的减速、缓冲地带。

（6）增加对村民宣传教育活动，明确疏散路线及其危害影响区。

（7）组织人员进行巡查，加强危岩变形观测，发现险情及时通报。

6 防治工程的必要性、紧迫性

小箐危岩直接威胁对象为小箐村小组，村小组为村委会所在地，现有农户62户，共计274人，受威胁群众资产约550万元。根据危害对象划分标准，小大河危岩的危害等级为一级。一旦危岩滚落，对当地群众人员财产造成重大危害，因此开展地质灾害的防治工程势在必行。

小箐危岩灾害点已列为《云南省兰坪县地质灾害防治规划（2011-2020）》2012年度防治项目，自W2危岩下部空间被压缩变小以及2007发生发生危岩松动后，危岩对当地村民造成较大的恐慌，村委会负责人曾多次向石登乡政府及县国土所汇报，要求上级部门采取相关处理措施，保证村民的生命财产安全。该灾害也引起县政府及国土资源管理部门的高度重视，在上报省厅争取到相关治理费用后，随即开展该地质灾害点的防治工作，对当地群众及上级政府部门而言，该地质灾害点的防治工程显得尤为紧迫，防治工程刻不容缓。

7 治理方案的确定

作为治理滑坡、崩塌的方法，当前国内外普遍采用的有锚固、支撑、移除3大类的处理方法。

就该项目而言，锚固因不具备原地锚固的条件，故无法采用。支挡方案，多数村民不认可，村民认为该方案治标不治本，没有从根本上解决问题。治理后尚有较大的安全隐患。

我们通过实地踏勘，查阅相关资料，我们认为：W2危岩及W3危岩一旦遇到相当地震（按照国家相关部门批准兰坪县抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.15g，分组为第三组）及暴雨袭击，极有可能发生倾倒式崩塌。依据崩塌的治理应以根治为原则，当不能清除或根治可采取遮挡，支撑等其它措施。结合我们以往已经实施危岩项目实际治理经验，采用控制爆破的方法进行清除，才是标本兼治的方法，实际实施也是切实可行的。

8 控制爆破清除危岩的原则及可行性分析

用控制爆破清除W2危岩及W3危岩，控制主要从3个方面入手：

（1）控制一次起爆的范围及炸药量，这主要解决爆破引起震动问题，将震动控制在规范允许的范围之内，我们长期从事该方面的生产、研究，以目前的技术手段及我们的技术力量是有保障的。

（2）控制爆破的孔网参数，通过对孔网参数的科学设计，控制爆落岩块方向及大小，尽量控制和减小爆落岩块的冲击方向及力量。

（3）微分炸药控制爆破产生的飞石及减小飞石距离，通过合理的炮孔参数及间隔装药等措施，通过微分炸药的方法，使单位炸药破碎岩石均等，炸药爆炸的能量主要用于破碎岩石，从而控制爆破产生的飞石及减小飞石距离。

通过以上的技术手段，可以看出，用控制爆破清除该危石达到治理该地质灾害从技术上、方法上是完全可行的。

9 爆破清除危岩安全保障措施

除采取以上所述的技术措施外，因危石下方就是村子。故还应进一步采取安全措施，其主要内容是：

（1）划定一定范围的安全警戒区，在爆破时人员撤离警戒区，爆破结束，安全检查结束后人员方可返回家中。

（2）设置安全防护措施，防止滚石造成危害。

10 危岩主要动力学参数计算

结合防治工程可行性研究结论，危岩在发生失稳后在坡面上的运动形式为滚落式，在危岩至拦石墙之间的坡面为直线型，坡面没有突起的孤石等障碍物阻挡，具有一定厚度的表土土壤，植被多以灌木丛为主。因此可以判定危岩发生滚落时，危岩基本不会发生跳跃，因此相关危岩动力参数计算中无需进行最大水平偏离距离及弹跳高度计算，只需进行落石速度及撞击力计算。

10.1 落石速度

从危岩的滚落路线来看，滚落坡面属于直线型坡，岩块从陡崖上坠落至坡脚的速度计算公式为：