泸定县烹坝中心小学后山不稳定斜坡灾害调查研究

王纳纳，梁宁

泸定县烹坝中心小学后山不稳定斜坡灾害调查研究

王纳纳，梁宁

（四川省地质矿产勘查开发局九一五水文队，四川 眉山 620010）

烹坝中心小学后山不稳定斜坡灾害区位于泸定县烹坝乡烹坝村，紧邻国道318，大渡河右岸。距泸定县城约15km，地理坐标：东经103°49′~103°56′，北纬31°21′~31°29′。威胁烹坝中心小学205名师生及其周边5户25人生命财产安全，潜在经济损失约500万，危险性较大。本调查研究以现场调查和室内分析计算，分析了危岩体基本特征、形成条件和成灾机理，初步总结了康定地区类似崩塌地质灾害隐患点的早期识别和防范，对提高不稳定斜坡灾害调查认识有现实意义。

崩塌；形成条件；活动特征

1 研究区地质环境

研究区属中亚热带季风气候，垂直递变、水平过度明显，干湿季节分明，干燥、多风、光热资源充足、降水不足，昼夜温差较大。全年降雨量多集中在5～10月，占全年90%以上，多年平均降雨量653.3mm，历年最大降雨量814mm，最大日降雨量72.3mm。

烹坝中心小学后山不稳定斜坡为位于大渡河右岸二级阶地后缘的基岩斜坡，不稳定斜坡坡脚高程高出校核洪水位20m，水平距正常蓄水位150m，受库水位影响小。

地处青藏高原向四川盆地的过渡地带，境内山高坡陡，地势起伏大，整体西高东低。属川西地槽区，新构造运动强烈，形成典型高山峡谷地貌。危岩区位于大渡河右岸牦牛沟沟口堆积扇左岸山体斜坡前缘，坡向50°，高程1 350m～1 430m，坡面下陡上缓，下部坡度40°～60°，上部坡度30°～50°，临空面发育，为危岩发育提供了有利条件。

区内出露：新生界第四系全新统崩坡积层、崩坡积层、冲洪积层，元古界康定群咱里组花岗岩。勘查区基岩斜坡分布花岗岩，灰白、青灰色，细粒结构，块状构造，矿物成分为石英、长石及黑云母，局部含少量角闪石、钾长石。

泸定断裂是区内主要断裂，呈南北走向沿大渡河流域延伸，长90km，断裂带向西倾斜，倾向在255°～320°间，倾角在50°～ 85°。受区域北东向和近南北向断层构造边界和岩石构造组合规律制约，危岩区发育2条分支断裂，分别分布于研究区的NE侧和NW侧。

2 危岩基本特征

2.1 危岩分布及形态特征

烹坝中心小学后山危岩分布范围为烹坝中心小学及其两侧共5户民房后山的基岩斜坡上，该斜坡纵向坡度40～60°，局部陡立，岩性为元古界康定群咱里组花岗岩。裂隙发育，形成危岩区、危岩单体。南东侧至已治理的边坡区，北西侧以耕地后部小型冲沟为界，上部至第一斜坡带，其前缘宽度135m，高程1 355m～1 430m，高差75m，分布面积8 300m[2]（图1）。

图1 危岩分布范围

将危岩分布范围分为W1、W2、W3三个危岩区及W4～W10个零星分布的危岩单体。

W1区：位于斜坡上部，斜坡南东侧，以危岩山体中部小型冲沟为界，坡面走向整体平直，坡向50°，岩体呈碎裂-块裂状-块体结构，主要发划分W1-1～W1-9共9个危岩单体。部分块径小、存在零星掉块的危岩未单独划出。

W2区：以中部小型冲沟为界，北西侧为W2区，受控于两侧小型冲沟，该区山体略呈凸出状，坡向66°，划分W2-1～W2-2共2个危岩单体。

表1 裂隙统计表

W3区：南东侧斜坡下部，山体略呈凸出，坡向50°，划分W3-1～W3-2共2个危岩单体，部分零星掉块的危岩未单独划出。

2.2 危岩形成的影响因素及形成机制

2.2.1危岩形成的影响因素分析

烹坝中心小学后山危岩形成的因素主要为自然因素：

1）地形地貌

危岩所处斜坡坡度40°～60°，局部陡坎发育，地形高差50～80m，岩石临空卸荷，沿卸荷裂隙促进了裂隙发育发展，高陡地形，增大了危岩崩塌产生的破坏力[2]。

2）地层岩性

元古界康定群咱里组花岗岩强风化-中风化。在构造、风化等作用下，形成碎裂-块裂-块体结构，易形成危岩。

3）地质构造

危岩区地处泸定断裂西支断层附近，区内新构造运动强烈，河流下切发育多级阶地，长期的侵蚀、剥蚀作用下，岩体中节理裂隙极为发育，为危岩形成创造条件。

根据调查，危岩斜坡主要发育5组结构面，结构面组合控制了危岩体发育，产状统计见表1及图2、3。

4）降雨

降雨的浸润、水楔、冲刷及动静水压力促进了岩体结构面的发展，降低了岩体完整性和力学强度，较大强度的降雨尤其是暴雨促进了这一地质作用。

5）风化作用

危岩区岩体风化作用强烈，使岩腔和裂隙进一步发育，促进危岩的形成。

图2 结构面极点密度等值线图

图3 结构面倾向玫瑰花图

2.2.2危岩形成机制分析

受构造作用，危岩斜坡区主要发育2组优势结构面：295°∠75°、205°∠65°，危岩区坡向23°～68°，坡度50°左右，根据赤平投影分析（图4、5），2组优势结构面组合交线倾向坡内，危岩体所处斜坡整体处于稳定，但风化、卸荷等综合作用，风化、卸荷裂隙发育，与2组优势结构面将斜坡岩体切割成碎裂-块裂-块体结构，如斜坡坡顶及边缘地带，在降雨、地震等因素作用下，有掉块发生。在坡脚及中部等地带，岩体多呈块体结构，或凹腔发育，卸荷裂隙陡倾，局部形成危岩单体[4]。

图4 坡向与优势结构面分析图1

图5 坡向与优势结构面分析图2

3 危岩落石运动计算

3.1 危岩失稳运动计算

区内边坡中上部坡角多大于45º，坡顶危岩多为位于高50～70m的坡顶，以滑移、坠落、倾倒滚动的方式运动，通过弹跳、滚动后最远者落于坡脚，威胁坡脚小学及居民民房。

3.1.1 RockFall 软件计算模型假设

落石运动轨迹分析，采用RockFall分析软件对危岩落石的运动过程进行模拟，分析落石在坡面运动冲击能量、弹跳高度及运动速度变化，可为工程防治提供依据。

图6 落石轨迹图

假设条件：

列车自组织D2D通信，首要问题是列车发现过程中的资源池分配问题，在基站工作正常的情况下，可以考虑基站周期性地分配资源池用于列车识别。如果基站无法正常工作，可以使用一种为区域指定资源的方式进行资源池的分配，将资源池与线路上某个区域进行一对一绑定，并将对应关系表保存在每一列列车中；当列车进入某个区域并需要自组织的列车识别与通信时候，列车依据关系表选择对应的D2D通信的资源池。

1）边坡坡面由若干段折线连接而成；

2）落石形状为均匀球体；

3）落石及坡面为各向同性弹塑性体; 不考虑崩塌落石间水平相互作用力；

4）忽略空气的作用力；

5）落石碰撞不发生碎裂，形态完整。

模拟的基本步骤如下：

2）无确定落石启动位置及初始状态参数；

3）选择落石统计数量，分析落石运动轨迹和落点分布情况；

4）绘制落石运动轨迹图，并对落石运动中的冲击能量、弹跳高度及运动速度进行分析。

本文计算选择2-2’剖面进行计算，

落石运动轨迹计算结果如图6～8所示。可知大部分落石在崩落运动过程落在了EF、FG段，并见有部分落石落于建筑区域。

图7为落石运动冲击能量分布图，选取块径1m计算，可知落石与基岩碰撞时冲击能量较大，最大冲击能800KJ，随着落石运动至坡脚后冲击能量迅速降低。

图8为落石运动弹跳高度分布图，落石最大弹跳高度6.1 m，其次为3.5m，均发生在落石与基岩碰撞段．

3.3 危岩发展趋势与危害性

烹坝中心小学后山斜坡整体处于稳定状态，3个危岩区20个危岩体天然工况下处于基本稳定状态，暴雨及地震工况下处于基本稳定-欠稳定状态，安全储备不足。危岩区在“5·12”、“4·20”地震期间，有零星落石发生，对烹坝中心小学食堂临时用房棚顶造成一定破坏。有必要对该危岩区进行工程治理，消除其对烹坝中心小学205名师生及周边5户25人的生命财产威胁。

图7 落石运动冲击能力分布图

图8 落石运动弹跳高度分布图

4 防治措施

危岩体总体积3854m³，属小型危岩。共发育3处危岩区20个危岩体，在“5·12”、“4·20”地震期间，有零星落石发生，落石块径30～50cm。自然因素作用形成。根据危岩体特征和施工条件综合分析，危岩区不具备被动防护的条件，治理工程以主动防护为宜[5]，推荐“主动防护网+危岩锚杆锚固+危岩凹腔嵌补支撑+清危”方案：

1）主动防护网，布设于W1区、W2区和W3区。

2）对部分危岩单体进行锚杆锚固。

3）对部分危岩单体进行凹腔嵌补支撑。

4）对部分危岩单体及坡面上的松动块体进行清危。

[1] 赵允辉. 危岩崩塌地质灾害调查评价与防治[J]. 中国地质灾害与防治学报. 2004, 15（增）(3): 33-38.

[2] 地矿眉山工程勘察院. 泸定县烹坝乡烹坝村烹坝中心小学后山不稳定斜坡勘查报告[R].2015.

[3] 余会明，安海棠，张卫强. 崩塌危岩体稳定性定量评价及防治对策[J]. 地质灾害与环境保护. 2016, 27(3).

[4] 吴钰梁，邓敏，朱思军．汇源电站崩塌稳定性分析及防治研究[J]. 山西建筑. 2012, 38(1):63-64.

[5] 骆银辉. 崩塌的形成机理与防治方法[J]. 西部探矿工程. 2008, 12:1-3.

Investigation and Study of Unstable Slope Disaster of Back Hill of Pengba Central Primary School of Luding County

WANG Na-na LIANG Ning

(No. 915 Hydrogeological and Engineering Geological Team, BGEEMRSP, Meishan, Sichuan 620010)

Unstable slope disaster of back hill of Pengba Central Primary School is located at the right bank of the Dadu River, Pengba Village of Luding County,about 15 km from the county seat of Luding County, coordinates: 103 ° 49'-103 ° 56'E, 31 ° 21'-31 ° 29'N. It Threatened the lives and property of 205 teachers and pupils of Pengba Central Primary School and 25 people from 5 surrounding families. This study deals with the basic characteristics, forming conditions and disaster-forming mechanism of the dangerous rock mass based on field survey and calculation, and summarizes the early identification and prevention of the hidden danger points of similar collapse geohazards in the Kangding region.

collapse; forming condition; unstable slope disaster; Pengba Central Primary School

2019-12-01

王纳纳（1987-），女，河南洛阳人，工程师，研究方向为泥石流灾害评价与防治

P642.21

A

1006-0995（2020）04-0658-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.04.028