天门山景区危岩体地质特征及崩塌模式研究

林伟雄

(福建省工程顾问有限公司 福建福州 350100)

0 引言

危岩体的形成和稳定性评判过程较为复杂，因为涉及因素较多，影响因素的多元组合导致崩塌形态各异、模式不同。近几年盛行山地旅游开发，然而与之并存的地质灾害风险，使得开发过程中危险性增大，经济投入加大[1-3]。对于危岩体的稳定性和变形破坏模式，国内外学者均做了大量的研究[4-8]，但危岩体所处地质条件千变万化，破坏模式模糊难分。基此，本文以天门山景区危岩体为工程背景，研究该危岩体地质特征及变形破坏模式，对地质灾害稳定性做出初步评价，为后续地质灾害治理工程提供必要的岩土工程勘察资料。

1 工程概况

研究区位于永泰县葛岭镇溪洋村，距离天门山景区大门约500m，场地崩塌区域地形地貌如图1所示。拟建福州市党政领导机关人防疏散基地，位于天门山景区农业观光园内。根据现场调查及周边原居住村民了解的情况，研究区场地存在的主要灾害类型，有崩塌、滑坡和泥石流。现场调查到崩塌体均较为破碎，堆积体体积约40×104 m3，且多分布在村道下游及坡面植被树丛中，规模小至直径约6cm碎石，大至1m3的块体。崩塌灾害，一方面主要受场地村道开挖卸荷作用裂隙张开并切割岩体；另一方面受坡面植被根系发育，在岩石裂隙中生长，使得岩石裂隙张开并不断发育。现场崩塌灾害的潜在危险区面积约1.3×104m2以上，在暴雨和地震作用下极易再次发生崩塌，产生滚石，对村道、下游拟建人防疏散基地和景区进出场道路产生威胁。

图1 研究区地形地貌图

2 危岩体地质特征分析

2.1 地质条件特征

研究区场地地貌单元为剥蚀残山地貌单元，场地内覆盖层主要为第四系不同成因类型的岩土层，成因类型分别属于人工堆填、洪积、坡残积等，其基底基岩主要为不同风化程度的凝灰熔岩。场地所分布的地层，主要为(含泥)碎石、粉质粘土以及不同风化程度的凝灰熔岩。该场地的地下水类型，主要为赋存于(含泥)碎石中的上层滞水；下部凝灰熔岩及其风化带中的风化孔隙-裂隙水。

2.2 危岩体地质特征

危岩体WY-01，位于拟建人防工程影响范围上方，该区域危岩体由3组裂隙切割形成，分别为LX01～03，距离地面约3.2 m。其中LX01产状315°∠34°；LX02产状为280°∠54°，LX03产状为175°∠70°。由于该岩体位于两个坡面交界处，因此坡面倾向和倾角分别为268°∠84°和148°∠85°。裂隙张开度10mm～20 mm，裂隙已贯通，裂面粗糙，无充填物，造成该岩体切割规模为2.5m×2m×3m。

该危岩体下部临空面呈现出较多的未贯通节理裂隙，主要有2条：节理裂隙JL-01呈现顺层结构，上部临空面已贯通，下部未贯通，产状为255°∠61°；节理裂隙JL-02，呈现反倾结构，产状为66°∠88°，切割岩体，未出现贯通和错动现象，如图2所示。

图2 危岩体WY-01

岩体WY-02下部岩体破碎，节理裂隙发育，顶部部分岩体悬挑。节理组JL-04近乎垂直现有道路，呈层状，厚度约40cm，产状为240°∠89°，张开度0～3mm，裂面粗糙，局部贯通，贯通处内部有土体填充。节理组JL-05呈平面，有坡面走向，张开度1mm～5mm，裂面较光滑，局部贯通，节理内填充土体,产状为246°∠88°，如图3所示。

图3 危岩体WY-02

危岩体WY-03下部岩体破碎，三组节理裂隙发育，顶部部分为松散堆积体。节理组JL-07近乎垂直于路面，且坡面处于临空状态，产状为250°∠86°，张开度0mm；JL-08顺层平行于潜在滑动方向，切割岩体厚度约0.5m，产状为250°∠30°。该部分岩体导致土体局部处于悬空状态，极易失稳破坏；JL-09近乎垂直于路面，但分布较少，产状为250°∠86°节理组，如图4所示。

图4 危岩体WY-03

WY-04高约141m，宽46m，切割厚度约22m，倾向约270°，后缘切割面倾角约80°，横向切割和后缘开裂深度、填充物情况由于未能进行实地踏勘，未获取相关数据。

WY-05高约130m，宽98m，切割厚度约48m，倾向约165°，后缘切割面倾角约70°～80°；WY-05高约130m，宽98m，切割厚度约48m，倾向约165°，后缘切割面倾角约70°～80°。

WY-04和WY-05横向切割和后缘开裂深度、填充物情况，均由于位置较高、坡面陡直，因此未能进行实地踏勘未获取相关数据，如图5所示。

图5 危岩体WY-04、WY-05

2.3 危岩体稳定性定性分析

场地内主要有5个危岩体，危岩体WY-01受3组节理裂隙切割，已完全贯通，现无填充物，规模较小，约15 m3，根据赤平极射投影分析危岩体的稳定性，计算的安全系数为-1.506。因安全系数不存在负值概念，从定性分析角度出发，判定该危岩体处于不稳定状态，可能沿C方向滑动，如图6所示。

图6 危岩体WY-01赤平投影图

危岩体WY-02节理裂隙发育，岩体破碎，属于道路开挖后卸荷作用产生的危岩灾害，部分处于悬挑状态，体积约3.6 m3，另有小块碎石镶嵌其中，随着风化、卸荷作用，岩体切割岩体形成小的岩块会不断崩落。危岩体WY-03中三组节理裂隙发育，顶部部分为松散堆积体，局部悬挑，存在临空方向的结构面，以及竖向切割节理，由于道路开挖卸荷以及风化作用，节理裂隙不断发育，裂隙间钙质填充，现状较稳定，但存在进一步风化和人类影响下发生滑移破坏的可能。

危岩体WY-04与福州市党政机关疏散基地水平距离约540 m，高程差约240 m，处于近乎直立裸露状态。根据赤平极射投影分析危岩体的稳定性，结果显示该危岩体处于稳定状态,稳定性系数为1.52，但在今后可能产生崩塌灾害，如图7所示。

图7 危岩体WY-04赤平投影图

危岩体WY-05与福州市党政机关疏散基地水平距离约560 m，高程差约360 m，两侧通过无人机观察存在裂缝，岩体成层状，根据下部危岩体及节理分布情况推测，存在沿顺坡向层状节理裂隙。根据赤平极射投影分析危岩体的稳定性，结果显示该危岩体处于稳定状态,但在今后可能产生崩塌灾害。

3 危岩体变形崩塌模式分析

根据危岩体现状、空间几何特征、结构面几何特征分析结果可知，研究区危岩体整体受节理裂隙控制，临空面陡直且受裂隙切割形成危岩体，甚至形成悬挑危岩体。以WY-01～WY-03为例，对研究区崩塌模式进行分析，可以发现研究区主要崩塌模式为坠落式、滑移式、倾倒式以及楔形体式。

根据研究区所处的地质环境分析，危岩体的形成包括内部条件和外部条件两类，内部条件包括地形地貌、地层岩性、坡体结构、高陡临空面；外部条件包括降雨、风化、人类活动等。

WY-01危岩体存在倾向临空面的结构面，3组结构面已完全贯通，且结构面无填充，坡度较大，危岩体表现为明显的前缘陡坡、后缘陡坎，因此可理解为主要受地形地貌和高陡临空面影响，受剪切力作用，可能产生滑移、倾倒破坏形式。由于同时受两组结构面控制，因此也存在极大可能性发生楔形体破坏，如图8所示。

图8 WY-01危岩体崩塌模式图

WY-02危岩体节理裂隙更为发育，岩体破碎程度大，且局部悬挑，出露岩性厚层块状坚硬岩石，形成较陡峻的边坡，由于构造节理和卸荷裂隙发育，且前缘存在高陡临空面，在重力作用下，被卸荷裂隙及层面、构造裂隙切割贯通，极易形成坠落式和滑移式崩塌，如图9所示。

图9 WY-02危岩体崩塌模式图

WY-03危岩体发育有3组节理裂隙，节理裂隙的多元组合构成不同类型的岩体结构，软弱结构面的强度控制岩体强度，因此倾向临空面的软弱结构面的发育程度，延伸长度以及结构面的抗剪强度，是控制边坡产生崩塌的重要因素。该危岩体坡顶为松散堆积体，可考虑人类工程活动的影响，以及在降雨及长期风化、地震等因素下，可能产生倾倒式和滑移式崩塌，如图10所示。

图10 WY-03危岩体崩塌模式图

WY-04、WY-05危岩体位于高陡岩坡上，通过无人机观察发现两侧存在裂缝，处于近乎直立裸露状态，周边植被发育，裂隙中有泥土填充，推测降雨是该坡体变形发展主要因素。该区域夏季暴雨发生频繁,雨季的暴雨及持续时间较长的降雨渗入坡体，降雨沿岩石中的裂隙入渗，软化裂隙结构面，同时在裂隙中形成孔隙水压力，导致坡体重力加大，固结力减少，加剧岩石的变形和破坏。在地震等外界影响下，极易发生倾倒、坠落式崩塌。

4 结论

以天门山景区危岩体为工程背景，对危岩体的稳定性、崩塌模式进行分析，得出以下结论：

(1)研究区危岩体分布零散，规模不大，但多数危岩体已处于崩塌的临界状态，对于拟建人防疏散基地和天门山景区均存在潜在危害；

(2)研究区危岩体在内部因素和外部因素影响下，存在坠落式、倾倒式、滑移式和楔形体破坏4种主要潜在崩塌模式；

(3)研究区应健全完善地灾监测预警系统，后期景点开发和其他拟建工程应尽量避开危岩灾害高风险区域，或对危岩体采取及时的工程措施，以确保景区和拟建工程的安全。