北京市崩塌地质灾害激发因素浅析

王海芝　胡福根　于淼　张翊超

摘 要：崩塌是北京市发育数量和发生灾害数量最多的突发地质灾害。据不完全统计，自2003-2019年间共发生崩塌灾害275起，占突发地质灾害总数的80.88 %，故研究崩塌灾害的特点及激发条件，是崩塌灾害防治的必要手段。初步统计2003-2019年度发生的崩塌灾害，认为87.27 %的崩塌是由降雨激发的。以2020年“8·12”场次暴雨及其激发崩塌为研究对象，对激发崩塌的降雨量级，崩塌发生的时间范围等关键因素进行了初步研究，结果表明：激发崩塌的降雨量至少要达到中雨及以上的雨量级别，激发崩塌的时间为降雨过程中及降雨结束后48 h以内。

关键词：崩塌;激发因素;暴雨;滞后;地质灾害

Abstract： Collapse is a sudden geological disaster， which is the most serious one in Beijing. According to incomplete statistics， 275 collapses occurred from 2003 to 2019， accounting for 80.88% of the total sudden geological disasters. Therefore， it is necessary to study the characteristics and excitation conditions of collapse disaster. Based on the preliminary statistical analysis of the collapse disasters from 2003 to 2019， 87.27 % of the collapses are caused by rainfall. Taking 8·12 rainstorms and their induced collapses in 2020 as the research object， this paper does a preliminary study on the key factors such as the rainfall magnitude of triggering collapse and the time range of collapse occurrence. It concludes that the rainfall triggering collapse should be at least moderate rain or above. The results show that the time of triggering collapse is in the process of rainfall and within 48 hours after the end of rainfall.

Keywords： collapse; motivating factors; rainstorm; lagging; geological disasters

0 前言

北京是世界上突发地质灾害较为频繁的首都城市之一，发育崩塌、泥石流、滑坡、地面塌陷等多种突发地质灾害。截至2019年底，全市共查明突发地质灾害隐患点5037处（http：//ghzrzyw.beijing.gov.cn），涉及密云、怀柔、延庆、房山、门头沟、昌平、平谷、海淀、石景山、丰台10个山区及浅山区，威胁对象主要包括居民、道路、景区、学校等。在北京突发地质灾害中，崩塌的发育数量和发生数量最多，是突发地质灾害防灾减灾工作的重中之重。随着防灾减灾工作要求的进一步提高，对于崩塌灾害的特点，崩塌灾害的诱发因素及崩塌灾害發生的时间等问题的相关研究也提出了相应的要求。本文通过对目前已查明的崩塌隐患的基本特征及2003—2019年17年间发生的崩塌灾害进行的初步统计分析，总结了崩塌灾害发生的时间、规模、影响因素等基本特点，并以2020年8月12日场次降雨及其诱发的崩塌灾害为例，具体分析了降雨诱发崩塌灾害的特点，初步探索了诱发崩塌灾害的降雨范围，灾害发生时间范围等关键因素，为北京市崩塌灾害的防灾减灾工作提供科学依据。

1 北京市崩塌灾害发育及发生特点

崩塌是北京市突发地质灾害中发育数量最多的隐患，截至2019年底，北京市查明崩塌隐患数量2609处（图1），占查明突发地质灾害隐患数量的51.80 %。据不完全统计，自2003—2019年的17年间，北京共发生崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等突发地质灾害340起（北京市规划和自然资源委员会，2003—2018;北京市地质研究所，2019），其中崩塌275起，占全部突发地质灾害总数的80.88 %（图2）。

统计分析表明，崩塌灾害主要发生在汛期，汛期（6—9月）共发生崩塌240起，占已发生灾害数量的87.27 %。其中6月份发生崩塌灾害36起，占全部崩塌灾害总数的13.09 %;7月份发生崩塌灾害126起，占全部崩塌灾害总数的45.82 %;8月份发生崩塌灾害63起，占全部崩塌灾害总数的22.91 %。从崩塌发生时间的统计分析结果可以看出，降雨是诱发崩塌灾害的关键因素。

已发生的崩塌灾害有2起规模为中型，其余规模均为小型，小型崩塌灾害占已发生崩塌灾害总数的99.27 %。危害对象主要为3种类型，分别为道路，居民及景区。其中危害道路及行人的有167起，占已发生灾害总数的60.73 %，危害居民的有105起，占已发生灾害总数的38.18 %，危害景区的有3起，占已发生灾害总数的1.09 %。

2 降雨对斜坡稳定性影响研究

国内外诸多学者开展了大量的降雨对斜坡稳定性影响研究工作（Ng et al.，1998;兰恒星等，2003;孙建平等，2008;周家文等，2008;Miller et al.，2009）。李媛（2004）通过对全国县市地质灾害调查成果分析研究表明，暴雨是90 %滑坡，81 %崩塌和全部泥石流的主要诱发因素。前人通过对斜坡失稳时间与降雨时间关系进行了初步研究，对于斜坡失稳时间和降雨时间的关系有了初步认识。吴长富等（2008）分析了强降雨对斜坡稳定性影响，认为斜坡稳定性最低值往往出现在降雨停止后的0.3～0.8 d内。钟荫乾（1998）研究认为，降雨型滑坡一般发生于久雨、暴雨中或略滞后，滞后期一般不超过10 d;Godt等（2006）在调查深圳地区暴雨诱发滑坡时发现滑坡活动时间与暴雨、大暴雨吻合或略滞后，滞后时间一般不超过4 d，暴雨当日及次日发生滑坡的可能性最大;詹青文等（2011）研究江西某边坡时发现其稳定性系数雨后8～12 h达到最低值。

诱发斜坡岩土体出现灾害性变化的降雨应具有足够的强度（钟立勋，1999;高华喜等，2007;涂国祥等，2015），通常斜坡岩土体的降水入渗能力小于降雨强度，因此，雨水的入渗往往滞后于降雨，即使降雨停止，斜坡地下水瞬时渗流场也需要经过相当长的时间才能形成稳定渗流场，从这个角度来说，时间效应是降雨影响斜坡稳定性的固有特性。

3 “8·12”暴雨及其诱发的崩塌特点

2020年8月12日，受副热带高压外围偏南暖湿气流和高空槽共同影响，北京市普降暴雨，为2020年入汛以来最大的一次强降雨过程，也是2020年首次区域性暴雨过程。强降雨主要集中在12日21时至13日01时，期间有36个观测站小时雨强超过50 mm。本次降雨的特点是总降雨量较大，雨强集中。截至13日08时，北京市平均降雨量69.4 mm，城区平均92.8 mm，最大雨量达156.7 mm，出现在昌平沙河水库（图3）。本轮降雨在山区主要分布房山东南部、门头沟西部、石景山、海淀、昌平、延庆西部、怀柔和密云东部地区，降水量为60～160 mm。

强降雨诱发了崩塌灾害的发生，截至8月14日，本轮暴雨共诱发崩塌災害12起（表1），发生于5个区，分别是平谷区1起，怀柔区3起，昌平区5起，房山区2起，延庆区1起（图3）。从本轮降雨诱发崩塌灾害的规模看，灾害规模最小为0.5 m3，最大为1200 m3，依据地质灾害分类分级标准，均为小型。从崩塌发生时间看，有8起崩塌灾害发生于本轮降雨过程中，占灾害总数的66.67 %;有5起崩塌灾害发生于本轮降雨结束之后48 h内，占本轮降雨激发崩塌灾害总量的41.67 %。本轮崩塌灾害的激发雨量具有明显的差异：其中发生于中雨降雨范围内的崩塌灾害1起，占本轮灾害总数的8.33 %，位于暴雨降雨范围内的崩塌灾害有4起，占本轮灾害总数的33.33 %，位于大暴雨降雨范围内的崩塌灾害有7起，占本轮灾害总数的58.33 %。本轮灾害威胁对象有3类：第一类是影响居民及住宅（5起，占本轮灾害总数的41.67 %）;第二类是公路（6起，占本轮灾害总数的50 %）;第三类是景区（1起，占本轮灾害总数的8.33 %）。从灾害历史调查程度来讲，本轮发生灾害有10起灾害是已入台账的查明隐患点，占本轮灾害总数的83.33 %， 2起是新增加的灾害点，占本轮灾害数量的16.67 %。

4 “8·12”暴雨崩塌案例

（1）案例之一

8月13日3时，G110国道K49+675 m处发生崩塌，崩塌处高10 m，落石方量约1.5 m3。3点左右1辆过路货车撞上落石，造成车辆损失，无人员伤亡，轻微损毁路面。边坡体岩性为二长花岗岩，表层风化较强烈。岩体中发育3组节理，J1：140°∠80°，1 m内发育2～3条节理;J2：230°∠75°，1 m内发育2～3条节理;J3：100°∠30°，1 m内发育3～5条节理。岩层层面与节理面彼此交切，将岩体切割成破碎的块石（图4）。

（2）案例之二

8月13日凌晨，怀柔区琉璃庙镇东峪村北300 m东青路旁崩塌，方量约40 m3，无人员伤亡和财产损失。该处坡体为开山修路形成的岩质边坡，为反向坡，坡向130°，坡宽30 m、坡高20 m，坡度80°，岩性为黑云斜长变粒岩，片理产状为295°∠30°。坡体表面基岩风化严重，节理裂隙发育，坡面堆积崩落小碎石，节理产状为100°∠60°、160°∠85°图（5）。

（3）案例之三

怀柔区琉璃庙镇X003宝崎路崩塌发生于8月13日12时，方量约1200 m3，无人员伤亡。此处崩塌为岩质拉裂式崩塌。该边坡坡向50°，坡度80°，坡高50 m，坡宽80 m，岩性为巨厚层砾岩夹薄层泥岩，岩层产状102°∠52°。岩体主要发育2组节理，一组节理产状为237°∠25°，长度10 m，节理张开20 cm，可见深度10～20 cm，有泥沙填充，节理密度2条/m;另外一组节理产状为：15°∠62°，贯穿部分岩体，长度5 m，节理张开5 cm，可见深度30 cm，有泥沙填充，节理密度5条/m（图6）。

（4）案例之四

怀柔区琉璃庙镇东峪村北300 m东青路旁崩塌灾害发生于8月13日凌晨，该处坡体为开山修路形成的岩质边坡，为反向坡，坡向130°、坡宽30 m、坡高20 m、坡度80°，岩性为黑云斜长变粒岩，片理产状为295° ∠30°。坡体表面基岩风化严重，节理裂隙发育，坡面堆积崩落小碎石，发育两组节理，产状分别为

100° ∠60°、160°∠85°。坡体顶部后缘发育一条横向贯穿坡顶裂缝，裂缝长约2.0 m，宽约0.1 m，深约0.15 m，坡体中上部危岩体悬空，总危岩方量约80 m3（图7）。

（5）案例之五

平谷区黄松峪乡塔洼村1队张家东台某村民家东侧崩塌灾害发生于8月12日下午。崩塌体积约5 m3，崩塌点位置位于居民房屋东侧约20 m，崩塌危岩的位置距房屋地基垂直高差约18 m，未造成人员伤亡和财产损失。该处地形可以分为3级阶梯，居民房屋位于1级，2级为一缓坡，宽约10 m，3级为一平台，宽约5 m，崩塌危岩体与3级垂直高度10～12 m。2级和3级坡脚砌有矸石墙，每级坝墙高约1.5 m。落石分散在2级斜坡和3级平台上，造成部分坝墙受损，未对居民房屋造成损失。危岩体为中厚层状长石石英砂岩，主要发育3组节理，节理产状分别为：223°∠70°，150°∠65°，350°∠40°。现场观察危岩体后缘有裂隙，裂隙宽10～20 cm，危岩体体积约3 m×4 m×3 m，在降雨条件下有失稳的风险，并威胁到居民房屋（图8）。

由以上5个案例可以看出，“8·12”降雨诱发崩塌灾害均为岩质边坡，风化严重，发育两组或两组以上的节理。

5 结论及建议

（1）崩塌是北京市發育数量最多，发生灾害次数最多的突发地质灾害，是北京市突发地质灾害防治的主要对象。

（2）降雨是激发北京市崩塌的主要因素，已发生的崩塌灾害中，汛期崩塌灾害发生的数量占全部崩塌灾害总数的87.27 %。激发崩塌的降雨量至少要达到中雨及以上，降雨量越大，激发的灾害数量越多。

（3）崩塌灾害的发生时间覆盖了场次降雨过程及降雨结束后的若干时间段内，雨中发生崩塌灾害的概率约为66.67 %，雨后48 h之内发生灾害的概率为33.33 %。

（4）对于崩塌灾害的应急巡查要延续到雨后48 h或以上，以确保及时发现并处置场次降雨诱发的崩塌灾害。

（5）崩塌灾害的隐蔽性高，要进一步提高灾害调查密度及精度，并进一步加强汛前及雨后的巡查和排查，尽量减少漏查的可能性，提高灾害管理的全面性。

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