四川省巴中地区某危岩体特征及稳定性分析

王波，郭洪，朱术云(.四川省煤田地质局一三七队，达州 635000；.中国矿业大学资源与地球科学学院，徐州 6)

四川省巴中地区某危岩体特征及稳定性分析

王波1，郭洪1，朱术云2
(1.四川省煤田地质局一三七队，达州 635000；2.中国矿业大学资源与地球科学学院，徐州 221116)

为了分析四川省巴中地区某危岩体稳定性，在对其结构特征及变形破坏模式较系统分析基础上，提出了该危岩体稳定性的影响因素，确定了改危岩体的崩塌类型，建立了主断面的工程地质模型，并采用相关公式计算了该危岩体在自然、地震和暴雨3种不同工况下的稳定系数。结果表明自然和地震工况下该危岩体处于稳定状态，但暴雨工况下属于欠稳定。研究结果对该危岩体的防治将提供较可靠的参考依据。

危岩体特征；滑移式崩塌；工程地质模型；稳定系数

1 概述

崩塌是指陡倾斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象，按崩塌发生时受力状况不同，可将其按形成力学机制分为倾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓胀式崩塌、拉裂式崩塌和错断式崩塌等5种类型[1-2]，但多数崩塌是组合型的[3-6]。我国西南山区是崩塌地质灾害的多发区，许多学者对其进行了相关研究[7-10]。随着工程建设的发展，高切坡形成的崩塌地质灾害也逐渐增多[11-13]。本文研究区就位于四川省巴中市通江县境内，该地区属亚热带秦巴区湿润季风气候类型，工程地质勘察发现在该县文峰乡小学后山有两个分别命名为WD1和WD2的危岩体，其中WD1位于该小学在建教学楼与崇德楼之间，长105 m，平均高度约为18 m，立面积1 890 m2；WD2位于学校操场附近，长99 m，平均高度约为12 m，立面积1 188 m2。在WD1内发现1块危岩单体(W1危岩体)，长约6 m，高约4 m，平均厚度约0.5 m，薄壳状附于坡表，总方量12 m3；WD2内目前没有发现大的危岩单体；危岩体WD1危险程度和危害程度均大于危岩体WD2。为此，这里以危岩体WD1为研究对象，通过对其特征及稳定性分析，以期为该危岩体防治提供参考依据。

2 结构特征及变形破坏模式分析

2.1 结构特征

(1) 卸荷带

危岩体的形态不太规则，大致可划分为薄壳状危岩体。已调查发现的W1危岩体属于薄壳状，W1危岩体主要受其后缘控制性裂隙影响，危岩体厚度一般较薄，危岩体整体完整，薄壳状附于坡表。该危岩体后缘裂隙陡倾，破坏模式为滑移式(图1a)通过地面调查可知，WD1危岩体后缘控制性滑移面或倾覆面发育间距为1～3 m，但也有少量间距可达到7～8 m。由于地形限制，难以精确测量卸荷带裂隙发育深度，但根据已产生滑移的危岩和调查发现的危岩W1，推测强卸荷带发育深度应为1～2 m。

(2) 危岩切割面特征

包括危岩后缘切割面和两侧缘切割面。

后缘切割面：W1危岩后缘切割面，一般顺坡发育，产状180°～220°∠80°～85°(J1组裂隙面)，多呈微张-张开状态，泥质量半填充，线发育密度2～4条/m，裂隙延伸长可达5～8 m，一般贯穿于层面。

两侧缘切割面：W1危岩两侧缘受结构面切割。其侧缘结构面的延伸、贯通状况很大程度上影响危岩体稳定性。该区危岩两侧缘切割面多为J2、J3组裂隙面，J2裂隙面产状250°～280°∠80～85°，裂隙延伸长可达5～8 m，张开1～3 mm左右，局部充填碎屑，裂隙壁起伏稍糙，局部有锈染具有切层特征；J3裂隙面产状350°～10°∠80°～85°，剪张裂隙，较发育，裂隙延伸达6 m，裂隙张开1～5 mm，局部充填砂泥岩碎屑，裂隙面较平直稍糙，局部稍湿，有锈迹。

2.2 变形破坏模式分析

结合危岩体基座特征、后缘裂隙发育特征、两侧缘及前缘临空状况，该区危岩体的变形破坏方式主要可归纳为滑移式类型。

危岩体附着于母岩上，后缘存在边坡倾斜一致的缓倾裂隙，在危岩体自重和地表水渗入裂隙等因素的作用下，裂隙面锁固部位被贯通，危岩体沿母岩(或基座)发生剪切滑移破坏，危岩体稳定性主要取决于后缘裂隙面贯通情况及抗剪切能力，已调查发现的W1危岩属于滑移式。

根据调查，危岩带WD1区偶尔会产生滚石，由于危岩区下方紧邻教学楼后平地，危岩带坡高有限，因此落石的落距有限，弹跳高度和冲击能量有限；由于危岩带的巨厚层砂岩整体较完整，裂隙不发育，卸荷带发育深度仅为1～2 m，因此落石方量有限。根据勘查期间于陡崖下方平缓位置发现一处落石。落石系上方危岩崩塌失稳产生，落石上方清晰可见崩塌痕迹。落石呈棱角状，方量1.5 m×1 m×0.5 m=0.75 m3。从初始崩塌位置算起，落石水平落距为2 m(图1(b))。

图1 危岩带WD1位置及落石照片

3 稳定性分析

3.1 稳定性影响因素分析

根据危岩带所处的地质环境来看，影响该危岩稳定性的因素主要为大气降雨及风化的影响。

大气降雨的影响：区内降雨集中，单次降雨强度大，一方面，易形成裂隙静水压力对切割面产生楔劈作用，并降低结构面抗剪、抗拉强度；另一方面，会浸润岩体，造成危岩体自重增加、基座软化，降低抗剪强度。

风化影响：在长期风化营力(干湿交替、冻融交替等)作用下，不仅引起危岩切割面中未贯通的岩体物理力学性质逐步降低、导致切割面趋于贯通，而且还会引起基座不断向深部剥蚀、掏空，当危岩与母岩的联接强度(抗拉、抗剪及抗压)或基座不足以支撑危岩自重时，危岩即会产生崩塌。

上述两个因素中，风化作用对危岩稳定性的影响是一个长期、缓慢、累进的过程，而降水的影响则往往成为崩塌发生的主要诱发因素。两者之间相辅相成，一方面水的楔劈、软化作用会加剧风化速度；另一方面，风化作用会促进水的破坏性。

3.2 稳定性计算

根据危岩体WD1所在位置，结合地质条件，建立了该危岩体主断面的工程地质剖面图(图2)。

图2 危岩体WD1主断面工程地质模型图

对WD1危岩进行稳定性受力分析，稳定系数计算公式如下[14]：

(1)

根据危岩体WD1特征及勘查所得数据整理分析，结合公式(1)，对该危岩体在天然、地震和暴雨3种工况下进行稳定系数计算，结果为天然工况稳定系数2.25，地震工况稳定系数1.82，暴雨工况稳定系数1.12。根据相关规范[2]可初步判断该危岩体天然工况稳定，地震工况稳定，但暴雨工况属于欠稳定状态。

现场勘查发现危岩带WD1区出露的巨厚层砂岩整体完整性好，裂隙不发育，强风化卸荷带发育深度仅为1～2 m，危岩发育数量少，调查期间仅发现1处危岩，但在危岩带下方发现过曾经崩落的危岩体，因此WD1危岩带区今后可能因风化卸荷作用孕育新的危岩体。根据已有危岩和已有落石及坡面裂隙发育特征综合分析，今后WD1危岩带区可能孕育零星的危岩体，但危岩体方量初步估算不大，一般0.5～1.5 m3，以薄壳状危岩为主。

4 结论

(1) 危岩体WD1形态以不规则薄壳状为主，根据该危岩体后缘切割面和两侧缘切割面特征，初步判断其崩塌破坏模式为滑移式，推测强卸荷带发育深度应为1～2 m。

(2) 根据危岩体所处的地质环境来看，影响该危岩稳定性的因素主要为风化及水的作用，特别是大气降雨的影响更大，与降雨强度密切关系。

(3) 建立了该危岩体的主断面工程地质模型图，通过相关公式计算了该危岩体在自然、地震和暴雨3种不同工况下的稳定系数，结果表明自然和地震工况下处于稳定，但暴雨工况属于欠稳定。

[1] 胡厚田.崩塌与落石[M].北京：中国铁道出版社，1989.

[2] 中华人民共和国国土资源部.滑坡防治工程勘察规范(DZ/T0218-2006)[S].北京：中国标准出版社，2006.

[3] 李霍，巨能攀，郑达，等.贵州上洋水河流域拉裂-倾倒型崩塌机理研究[J].工程地质学报，2013，21(2)：289-296.

[4] 贺鹰，张国胜.某边山公路工程地质环境特征及其地质灾害危险性评估[J].工程勘察，2010，增(1)：812-817.

[5] 张泰丽，孙强，黄金玉，等.黟县Y027公路溪下村段崩塌变形破坏机理分析[J].地质灾害与环境保护，2015，26(4)：40-43.

[6] 李鹏，苏生瑞，黄宇，等.震裂-滑移式崩塌形成机制及变形规律研究[J].岩土力学，2015，36(12)：3576-3582.

[7] 陈俊安.都汶路震灾后边坡崩塌落石运动特征分析及防治[J].四川建筑，2016，36(3)：200-2012.

[8] 董秀军，裴向军，黄润秋.贵州凯里龙场镇山体崩塌基本特征与成因分析[J].中国地质灾害与防治学报，2015，26(3)：3-9.

[9] 刘传正.重庆武隆鸡尾山危岩体形成与崩塌成因分析[J].工程地质学报，2010，18(3)：297-304.

[10]冯振，陈云霞，李滨，等.重庆南川甑子岩山体崩塌机制研究[J].水文地质工程地质，2016，43(1)：50-56.

[11]董金玉，杨继红，伍法权，等.三峡库区软硬互层近水平地层高切坡崩塌研究[J].岩土力学，2010，31(1)：151-157.

[12]肖云.三峡库区高切坡破坏模式分析及防护对策[J].武汉工程大学学报，2013，35(11)：1-5.

[13]何凯，殷跃平，李滨，等.塔柱状岩体崩塌运动特征分析[J].工程地质学报，2015，23(1)：86-92.

[14]重庆市地方标准.地质灾害防治工程勘察规范(DB50/143-2003)[S].2003.

作者简介：王波(1971- )，男，水文地质与工程地质专业，本科，工程师，现任四川省煤田地质局一三七队岩土施工公司副经理兼总工程师，主要从事边坡和地质灾害的防治工作。E-mail:shyzhuqiao@163.com

STABILITY ANALYSIS AND CHARACTERISTICS OF THE DANGEROUS ROCK MASS IN BAZHONG AREA

WAMG Bo1, GUO Hong1, ZHU Shu-yun2
(1.Sichuan Provincial Coal Geology Bureau 137 Team, Sichuan Dazhou 635000；2.School of Resources and Earth Science，China University of Mining & Technology，Xuzhou，Jiangsu 221116，Chinaa)

In order to analyze some dangerous rock mass stability in Badong Area in Sichuan province, we study the structural characteristics and deformation failure mode of the dangerous rock mass , based on the analysis of the factors that affect the stability of the dangerous rock mass, the main engineering geological model is established, and the related formula is used to calculate stability coefficient of the dangerous rock mass which is in nature, earthquakes and rainstorm that the three different conditions. Results show that the natural and earthquake conditions the dangerous rock mass is in a stable, but rainstorm condition is in unstable. The evaluation results of the dangerous rock mass will provide a reliable reference basis for the prevention and cure of the dangerous rock mass.

dangerous rock mass characteristics; sliding collapse; engineering geological model; stability coefficient

1006-4362(2016)04-0056-03

2016-09-12改回日期： 2016-10-26

TU457

A