珠海市海岛孤石特征及防治措施

2021-12-20杨光

西部资源 2021年3期

摘要：孤石在广东省分布广泛，尤其是珠三角地区。珠海市位于广东省南部、珠江口西岸、濒临南海。随着对海岛区域的开发建设，孤石灾害愈发频繁。本文依托珠海市海岛孤石调查项目，着重研究珠海市海岛孤石形成机理和特性，对孤石提出了具体的防治建议，可供类似工程借鉴。

关键词：海岛孤石；珠海市

1引言

珠海市万山群岛位于珠江口东侧，西距珠海市区27.5海里，当广州至香港、粤东沿海港口航线要冲。受后期构造抬升和侵蚀切割，有较明显的山鞍，峰顶多呈穹隆状，较平缓圆滑，山坡坡度20°～30°，局部有陡崖展布；岛中央主峰伶仃峰高311.8m。山腰和山脚部位坡度稍大，达30°～40°；沟谷中等切割，多呈“V”字型。由燕山期花岗岩构成，地势东西高，北和中间稍低。山体大部分保持原始地形地貌，坡面植被覆盖率高，地表残存较多花岗岩孤石，孤石直径1～5m，个别大者5m以上。

2.海岛孤石的发育分布特征

2.1调查对象

目前，对于“孤石”的概念尚无准确或权威的定义，孤石即为受不均匀风化或地质构造作用，脱离于母岩且部分或全部裸露于地表的中—微风化状岩体。有潜在的威胁对象及潜在不稳定性，在一段时间内外力或自重作用下有发生破坏的趋势，可能威胁到居民区、交通干道或人员安全。

2.2孤石的发育分布特征

海岛孤石分布范围较广，相对比较集中。

（1）在垂直方向，从山脚一直到山顶总体上分布较为均匀（表1、图2），主要集中在80.0m高程以下的坡面。

（2）从平面上划分，孤石相对集中分布在三个区域。

（3）从埋深来看，孤石埋深都很浅，大部分直接出露于地面，且多呈堆叠状。

3.海岛孤石形成原因分析

3.1地质构造对海岛孤石形成的影响

海岛区内褶皱构造较少（详见图4），但受莲花山深大断裂影响，区内次级小断裂较发育，以北东向断裂为主。根据现场调查和附近其它项目地质勘查及区域地质资料，海岛基岩节理裂隙较发育，且存在明显的外倾结构面。该岛基岩主要发育的节理有3组，产状分别为：①332°∠43°、②325°∠39°、③25°∠84°，为硬性结构面，延展性一般—较好，多呈闭合状，满足3组节理切割岩体的假说的条件。花岗岩体裂隙使岩体在风化带中交易破碎、抗风化能力降低，同时形成良好的地下水通道，加速了风化作用的进行，形成孤石在呈叠状向坡脚排列。被切割的岩块和贯通的节理、裂隙为花岗岩的深入风化提供了充分条件，是外伶仃岛花岗岩风化层发育孤石的重要外因。

3.2矿物对海岛孤石形成的影响

海岛构造岩体为燕山三期侵入岩，主要为中粗粒黑云母花岗岩，呈岩株及岩基产出。岩石结构一般为中粗粒状结构，局部呈斑状或类斑状结构，岩性很不均匀，这些是孤石形成的内在条件。中心相岩石的主要矿物为长石（60%）、石英（30%）、绿泥石和角闪石、黑云母等其它矿物（10%），长石、石英矿物晶形为自形—半自形，硬度较大，抗风化能力较强。绿泥石和角闪石、黑云母等其它矿物的抗风化能力较弱。矿物间抗风化能力差异大。

3.3气候水文对海岛孤石形成的影响

气候是风化作用进行的外因。气候影响主要包括两个方面：温度和水文。珠海市地处北回归线以南，冬夏季风交替明显，终年气温较高，气温的年际变化一般在21.6℃～23.2℃之间。珠海市雨量充沛，1979年～2016年，年平均降雨量为2066.1mm，降雨最多的2008年为2894.6mm，最少的1991年为1312.6mm。逐年雨量对历年平均值的百分率在+50%～-45%之间变动，特别是在每年的7月～9月份，多台风与暴雨。绿泥石和角闪石、黑云母等其它矿物在湿热环境中，在水作用下极易被溶蚀变成高岭石、绢云母等，增加了岩体裂隙发育程度，进而加剧其它矿物的风化。

4.孤石防治措施建议

4.1孤石防治主要措施

孤石的破坏形式主要是崩塌，因此对孤石的防治措施也主要参考崩塌地质灾害的防治措施，目前使用最多的措施主要有如下几种：

（1）加强巡查，即安排人员对孤石进行巡查，并布设一定的监测手段，发现问题及时上报并采取应急措施；

（2）专业技术监测，即通过监测技术掌握孤石变形位移及其周邊环境的变化情况；

（3）清除潜在灾害点，即消除隐患，采取静态爆破、机械或人工破碎和搬运等手段；

（4）就地加固，即采取工程手段对灾害点进行支护或加固，主要工程措施有：SNS柔性网防护、锚杆锚索加固、基座支撑、砂浆填缝、挂网喷射混凝土等。

4.2孤石就地加固主要工程措施

（1）SNS柔性网防护

SNS柔性防护网是在边坡整体稳定的情况下，防治各种斜坡坡面崩塌、落石地质灾害的柔性安全防护系统。边坡防护网按其结构形式、防护功能和作用方式的不同分为以覆盖、包裹斜坡或岩石的主动防护系统和阻拦斜坡上滚落石的被动防护系统。

（2）锚杆（索）加固

锚杆（索）加固是把不稳定岩土体锚固在稳定的岩土层上，使其互相连接，以传递拉力和剪力的技术。锚杆的长度应穿过滑动面或软弱结构面，为保证锚杆（索）加固的效果，在每两根锚杆（索）之间布设钢筋混凝土横梁，并在锚头和横梁上挂设钢丝网，然后在钢丝网上喷上水泥浆，以防止坡面碎石滚落，并使边坡岩石构成一个与锚杆（索）加固的完整系统，加强了坡面的稳定性。

（3）基座支撑

基座支撑是指在孤石的底部加设支撑系统，用以支撑或托住孤石。支撑系统必须满足自身结构稳定、基础牢固、连接可靠，且强度必须满足要求。根据支撑系统使用的材料不同主要可分为：钢结构支撑、钢筋混凝土支撑、浆砌石支撑等，也可多种支撑系统综合使用。

（4）砂浆填缝

即采用水泥砂浆将孤石中的风化、节理裂隙或孤石间的裂缝或孤石与基岩间的裂缝填满封闭，以避免雨水渗入或冲刷。

（5）挂网喷射混凝土

挂网喷射混凝土是将孤石及其周边坡面整体处理的一种措施。它可以及时封闭坡面的岩石，免受风化、潮解和剥落，同时又可以加固岩石提高岩石的强度。挂网喷射混凝土可单独用来加固孤石及其周边坡面，也可以和锚杆配合使用，喷层厚度一般为10cm～15cm。

以上介绍的五种防治措施可单独使用也可以多种措施综合使用。

5.结论

（1）孤石的稳定性受诸多因素影响，且多为动态因素，故孤石的稳定状态亦是动态的。随着地质环境条件、气候的变化以及人类工程活动的加剧，孤石的稳定性很容易受到影响而发生改变。

（2）海岛北东向断裂等作用下，区域内形成了多组平行或相交的节理、裂隙组，为花岗岩孤石发育提供了形成岩块的地质条件，是花岗岩孤石形成的外因。

（3）燕山三期岩浆活动强烈，侵入岩极为发育，侵入岩的结构相带较为明显，在岩体从边缘相向中心相，岩石化学变化明显，岩石内矿物含量的不均匀分布，矿物间其抗风化能力差异大。

（4）气候水文条件是花岗岩孤石分布的重要环境条件。