南江县刘坝乡金太村危岩体变形机制及稳定性分析

苏远东　刘莹

【摘 要】以南江县刘坝乡金太村危岩体边坡为例，在综合分析区域地质资料的基础上，结合现场调查情况，研究危岩体的影响因素和变形机制，对其稳定性进行分析基础上提出防治措施建议，為预防类似地质灾害发生提供科学依据。

【关键词】危岩；变形；稳定性；南江县

南江县刘坝乡金太村危岩体为学校及公路修建时切方所形成的人工边坡，在历史上曾发生危岩崩塌落石，“5.12”地震使该危岩坡面崩塌隐患加剧，严重地威胁着南江县第三中学人员、财产的安全。

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

勘查区位于南江河支流河谷西北侧斜坡地段，属于侵蚀河谷一中山山地地貌，地势西北高，东南低，自然斜坡坡度一般10°-15°。危岩处为砂岩与泥岩互层形成的陡崖，坡度近直立，坡高14-25m。

图1 危岩区全貌图

1.2 地层岩性

勘查区地表主要为第四系松散堆积层（Q4col），以碎块石为主，夹粉土，碎石一般粒径3-40mm。下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组中段（J2s2），一岩性为紫色、灰紫色粉砂质泥岩、灰绿色泥岩以及灰色厚层中一细粒长石砂岩，长石砂岩与砂质泥岩呈互层状产出，产状228°∠9°。

1.3 地质构造

勘查区内地层为单斜，未见断裂及褶皱，地层部状总体200-260∠10°-15°，较缓。勘查区地处龙门山地震构造带北侧以东，区内未见活动地震构造带，属地壳稳定区，抗震设防烈度为VI度第二组，地震动峰值加速度值为0.05g，特征周期为0.35s。

2 危岩区规模及形态特征

危岩平面上总体呈狭长的近四边形，南北走向长约53m，东西宽18-25m，包括W1-W4危岩体（见图1、表1），危岩总方量约133.5立方米，属小型。崩塌危岩区相对高差近30m，坡度近于垂直。

危岩上部砂泥岩风化呈块状及碎块状、砂状，易脱落。中部砂岩“X”型剪节理及裂隙发育，均为张裂隙，主要有四组，J1： 23°∠L 71°，走向与斜坡走向小角度斜交，倾角与地形坡度接近，结构面间距一般0.5-1.2m，为不利结构面；J2： 120°∠75°，走向与斜坡走向小角度斜交，倾角与地形坡度接近，结构面间距一般0.5-1.5m，为不利结构面；J3： 175°∠68°，走向与斜坡走向近垂直，倾角与地形坡度接近，结构面间距一般0.4-1.8m，为较稳定结构面；J4： 346°∠72°，走向与斜坡走向近垂直，倾角与地形坡度接近，结构面间距一般0.3-1.2m，为较稳定结构面。陡崖、岩层和节理裂隙的相互关系见图2。裂隙宽度一般3-8～不等，岩体多被切割呈镶嵌块状，可见岩石错裂及临空面，局部形成岩腔。可能的崩塌方式应主要为倾倒、坠落式。

图2 节理裂隙统计图

3 危岩崩塌变形破坏机制

3.1 影响因素

岩体节理裂隙较发育一发育，较完整一较破碎，因此主要影响因素有大气降水、孔隙（裂隙）水、风化作用和地震等，将导致节理进一步发展、贯通。陡崖上砂岩间的泥岩因差异风化形成岩腔，使岩腔上部砂岩形成倒悬体，形成了崩塌的隐患。

3.2 变形破坏机制

危岩体较完整一较破碎时，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。差异风化形成的岩腔和在“5.12”地震及以前已经发生崩塌卸荷面附近岩体应力重新分布，在应力集中带产生拉裂面。大气降水、空隙（裂隙）水与节理裂隙结构面发生物理、化学和机械作用，地震和人工爆破等作用加剧结构面的发展，导致节理裂隙贯通，危岩体在重力作用下就有可能发生崩塌，形成地质灾害。

4 稳定性评价

对两个规模较大的危岩体W1、W3采用倾倒式破坏模式计算：

稳定性计算公式如：K=■

式中：K为稳定系数；W：为未临空危岩体的重量；Wi为临空危岩体的重量；a为未临空危岩体重心离支点的水平距离；b为临空危岩体重心离支点的水平距离；F为水平地震力；h为水平地震力离支点的垂直距离；U为动水压力；通过以上计算，得出三种工况稳定性系数（表2）。

通过对勘查区内危岩进行分析以及计算结果可以看出：WY1， WY3在天然工况和暴雨工况下均处于欠稳定状态，在暴雨+地震工况下处于不稳定状态，发生崩塌的可能性大。如危岩发生崩塌，则危及其下南江县第三中学师生的正常教学和生活，危及其下道路上行驶的车辆及行人的安全。因此必须及时对其进行有效治理。

5 防治措施

根据现场调查，危岩上部松散层厚度薄，砂质泥岩风化呈块体、砂状，厚度较大。危岩上部未发现卸荷裂隙，坡度较缓，建议采取以下治理方案：

1）顶部设置拦截水沟，疏导地表水，防止地表水进人危岩体；

2）清除危岩上部表面松散层及危岩体W1、W2、W3和W4（需临时中断交通、设置保护带）；

3）对危岩上砂岩间岩腔进行支撑，对陡崖下部软弱砂泥岩部分进行封闭，防止进一步风化使岩腔进一步扩大；

4）适当削减危岩斜坡的坡度，并对危岩体表采用挂网喷浆或设置主动防护网加固，对大块危岩进行锚固。

6 小结

1）南江县第三中学危岩由于岩体构造裂隙和风化裂隙极为发育，受顺坡向裂隙、坡面等不利结构面影响，其表层破碎岩块极易产生坠落、剥落，从而有发生崩塌形成地质灾害的可能。

2）经分析计算，目前该危岩体处于欠稳定一不稳定状态，已危及其下南江县第三中学及道路车辆行人的安全，因此必须及时对危岩体进行有效治理。

3）建议采取顶部设置拦截水沟，清除危岩体，支撑岩腔，使用主动防护网进行锚固等防治措施。

[责任编辑：杨玉洁]