四川南江县三百钱沟危岩体特征及稳定性分析

邹小虎

四川南江县三百钱沟危岩体特征及稳定性分析

邹小虎

（四川省地质矿产勘察开发局物探队，成都 610000）

三百钱沟危岩区位于县城内南江河左岸三百钱沟沟口附近，是南江县危岩崩塌地质灾害高发地带，目前三百钱沟危岩区在长约1500m范围内主要发育有13个危岩体。坠落式、倾倒式和滑移式三种类型为区内危岩的主要失稳破坏方式。本文通过危岩体稳定性进行定量计算，结合危岩体崩坏机制，提出采用主被动相结合的综合工程措施对三百钱沟的危岩体进行针对性治理。

危岩体；稳定性计算；防治对策；三百钱沟

危岩体在短时性或持续性降雨等外在因素诱发条件下，极有可能进一步发生演变，甚至发生崩塌，其潜在危害程度重大[1]。以南江县三百钱沟危岩体为研究对象，在研究其地质环境条件和变形崩坏机制基础上，对其稳定性进行定量分析，提出相应的防治对策与建议，为区内潜在危岩体的治理提供参考。

表1 危岩体特征表

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

危岩区为中-浅切割的低山丘陵地形，地面高程450～615m，相对高差165m，沟谷纵横，以“V”字型为主。三百钱沟危岩体位于南江河左岸及其一级支流三百钱沟两岸，多为逆向坡和横向坡，斜坡坡度较大，一般35°～50°，局部基岩陡壁，坡度在70°以上，在斜坡中部有较窄的缓坡平台，坡度一般15°～25°，宽3～10m。斜坡脚处为南江河和三百钱沟，南江河河谷宽70～140m，三百钱沟河谷宽10～20m。

1.2 地层岩性

根据现场钻探揭露及工程地质测绘调查，区内地层主要出露有侏罗系中统沙溪庙组二段（J2s）的泥岩、砂岩和第四系残坡积层、崩坡积层、冲洪积层。岩性特征主要为灰紫、紫色泥岩与浅灰色、黄灰色厚层中-细粒长石砂岩、长石石英砂岩互层。泥岩成层性差，平均厚约4～5m，最薄0.2m，最厚达10.0m。砂岩厚度一般3～4m，最薄0.5m，最厚可达8.0m。地层倾向140°～150°，倾角7°～12°。

第四系（Q）有残坡积层（Q4）：为粉质粘土，含碎块石，厚度0.2～2m；崩坡积层（Q4）：主要为碎块石土，厚0.1～1m；冲洪积层（Q）：为砂卵碎石土和砂卵石层，主要分布在河漫滩及河谷阶地中。

1.3 地质构造与地震

南江县位于两复背斜次级褶皱的南翼和新华向斜北翼的转折处，总体构造应力较弱，地层平缓，构造形迹不明显，一般为缓倾的单斜构造，断裂不发育，但裂隙较发育。城区基岩节理裂隙主要为构造裂隙和风化卸荷裂隙，各段危岩体基岩中主要发育有2～3组主控节理裂隙。南江县城新构造运动表现为大面积断续上升，形成现在河流的多级阶地及狭窄的“V”型沟谷。危岩区及其附近未发现断裂活动迹象，据1∶300万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，危岩区地震基本烈度Ⅵ度，地震动峰值加速度0.05g。

2 危岩体基本特征及失稳方式

2.1 基本特征

区内危岩体的形态以柱状、块状、楔形状为主，其中柱状危岩体5处，占总数38.5%，块状（楔形状）危岩体共计8处，占危岩体总点数的61.5%。

2.2 危岩体失稳方式

危岩体崩落形式受多方面影响，根据对区内危岩形态、发育规律、基底和底界层特征分析，区内主要存在坠落式、倾倒式和滑移式三种类型危岩的失稳破坏方式。

1）滑移式危岩，附于母岩上，以一定角度的裂隙（卸荷裂隙）面接触，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[2]。此种破坏方式往往有渐变特征，破坏后果受危岩临空条件影响，临空高度越大，后果越严重。区内这种破坏方式的危岩共5处，分别为W01、W05、W06、W07-2、W10，总体积约1 523m³，分别占危岩总体积和总点数的40.6%和38.5%。

2）倾倒式危岩，泥岩基座的差异风化和裂隙的切割使危岩体局部悬空，从而使危岩体在自重或外荷载作用下发生破坏。变形破坏时，危岩体的顶部首先脱离母体，然后沿基座支点转动，从而发生倾倒式破坏[3]。区内倾倒式危岩体有2处，包含W11、W12，总体积272m³，分别占危岩总体积和总点数的7.2%和15.4%。若岩腔非常发育，使危岩体全部悬空，倾倒式危岩转化为坠落式危岩。

三百钱沟危岩体分布图

3）坠落式危岩，受裂隙切割和下部岩腔影响，高悬于陡岩上端和岩腔顶部的危岩体，随卸荷裂隙不断发育，一旦裂隙切割危岩体，使其脱离母体[3]，而底界临空条件良好，通常有岩腔存在，或者是作为危岩体基座的泥岩风化程度高，承载力较低，危岩体在重力作用下基本不受阻挡而失稳产生崩塌。区内统计坠落式崩塌危岩体共6处，分别为W02、W03、W04、W07-1、W08、W09，总体积1960m³，单体危岩较大，作为区内危岩体主要破坏方式，分别占危岩总体积与总点数的52.2%和46.2%。

3 危岩体变形崩坏机制

3.1 影响因素

岩体节理裂隙较发育，较破碎，节理主要受大气降水、风化作用、孔隙（裂隙）水与地震等影响因素，导致其进一步发育、破碎与贯通。岩腔上部砂岩形成倒悬体的过程主要是受陡崖上砂岩间的泥岩差异风化而形成，岩腔内部被逐渐风化掏空，其上部形成倒悬体，造成危岩崩塌隐患。

3.2 变形破坏机制

危岩体较完整-较破碎时，当节理裂隙面与最大主应力间夹角适宜时，岩体则沿节理裂隙面剪切滑动[8]。应力集中带产生拉裂面,主要受差异风化形成岩腔和“5·12”地震及以前已经发生崩塌卸荷面附近岩体应力影响。节理裂隙贯通同时受大气降水、孔隙（裂隙）水与节理裂隙结构面发生物理、化学和机械作用，地震和人工挖坡等作用加剧结构面的发展，危岩体在重力作用下发生崩塌。

4 危岩体稳定性评价

现行分类标准下，危岩分类系统多种多样。本文按照工程防治的角度将危岩失稳类型进行分类，可将危岩概化分为三种主要类型，分别为：滑移式、倾倒式和坠落式。针对研究区内危岩体破坏方式，提出以下计算公式，计算公式参考重庆市地方标准《地质灾害防治工程勘察规范》（DB50/143-2003）。

4.1 单个危岩体稳定性计算

1）倾倒式危岩计算：

a、危岩体重心在倾覆点之外时：

b、危岩体重心在倾覆点之内时：

2）坠落式危岩计算，根据实际危岩体调查情况，坠落式危岩采用后缘陡倾裂隙计算公式，下列两式计算，取两种计算结果稳定性系数中的偏少值：

3）滑移式危岩计算，区内滑移式危岩后缘有陡倾裂隙、滑面缓倾，故采用下列稳定性计算公式：

4.2 计算参数确定

表2 稳定性计算参数

4.3 稳定性结果分析

按照上述计算方法，得出以下计算结果：

通过对比计算结果与实际现场勘查结果，对三百钱沟危岩体稳定性宏观初步定性判断与定量计算结果较一致。通过分析危岩体的潜在破坏形式、体积方量、计算在不同工况下的稳定性系数与各个危岩体的安全系数对比，可得出在三种工况下（自然、暴雨、地震）危岩体的稳定情况。

在自然工况下，W04的稳定性好，处于稳定状态，W01-03,W05-12均处于基本稳定状态；在暴雨不利工况下，只存在W04处于基本稳定状态，其余危岩体均处于欠稳定状态。在地震不利工况下，W03与W08两处危岩体处于不稳定状态，其余均处于欠稳定状态。

5 结果分析与防治对策建议

5.1 三百钱沟危岩体结果分析

三百钱沟崩塌危岩体位于南江县城南江河左岸三百钱沟内外，共发育有危岩体13个，危岩体及潜在不稳定危岩体总体积超过8×104m³。危岩区为中～浅切割的低山丘陵地形，主要出露侏罗系中统沙溪庙组二段（J2s2）泥岩、砂岩及第四系残坡积层（Qel+dl）、崩坡积层（Qcol+dl）、冲洪积层（Qal+pl）。在基岩中主要发育两组节理，产状分别为：308°～330°∠70°～85°、256°～297°∠52°～86°，受两组裂隙相互切割，将岩体切割成块体，块径一般为0.5～1m。

表3 危岩体稳定性计算结果

三百钱够危岩区近2 000m长陡崖段共发育有危岩体13个，总方量3 755m³。其中较大规模（体积大于500m³）危岩体有4处，占危岩点总数30.8%；中等规模（体积100～500m³）危岩体5处，占总危岩体总数38.4%；较小规模（体积小于100m³）的危岩体4处，占总危岩点总数的30.8%，危岩体最大体积为800m³，最小者体积为48m³，平均288.8m³/个。区内危岩体总体处于欠稳定状态，其中W03与W08危岩体稳定性较差，对坡下居民及公路具有较大威胁。

5.2 防治对策建议

针对三百钱沟危岩体发育特征及危害对象，结合周边区域已治理类似危岩的治理实践，建议对三百钱沟沟危岩体治理方案采用：卸荷带及后缘裂缝灌浆封闭+被动防护网+锚杆锚固+岩腔填充+拦石墙等工程措施用于防护。治理工程全面实施完成后，三百钱沟危岩灾害将得到有效控制，保护当地居民及公路形成安全。

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The Sanbaiqian’gou Unstable Rock Mass and Its Stability in Nanjiang, Sichuan

ZOU Xiao-hu

(Geophysical Exploration Team, SBGEEMR, Chengdu 610072)

The Sanbaiqian’gou unstable rock mass area is located near the Sanbaiqian Gulley mouth on the left bank of the Nanjiang River in Nanjiang County. The unstable rock mass area is a high-risk area of unstable rock mass collapse in Nanjiang County. The unstable rock mass area is composed of 13 unstable rock masses, with a length of about 1500 m. Falling, dumping and sliding failures are three main destabilizing patterns of the unstable rock masses. Comprehensive control measure based on quantitative calculation of stability of the unstable rock masses in combination with mechanism of collapse of the unstable rock masses is put forward.

unstable rock mass; stability calculation; control measure; Sanbaiqian Gulley

2018-11-02

邹小虎（1964-），男，汉族，高级工程师，主要从事水工环地质、区域地质调查、矿山勘查评价相关工作

P642

A

1006-0995（2019）02-0315-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.02.028