四川理县木卡崩塌基本特征与稳定性分析

刘 令

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

0 引言

理县木卡乡崩塌，位于理县木卡乡，紧邻木卡乡政府驻地，地理位置如图1所示。理县居民由藏、羌、汉、回和其他少数民族构成，其中藏族占人口总数的 48.0%，羌族占 31.6%，汉族占19.8%，回族占0.4%，其他少数民族占0.2%。木卡乡政府驻地距离理县县城约40 km，距离汶川县城约60 km。在地理位置上，该崩塌勘查区紧邻317国道，交通较为方便。

理县木卡乡崩塌在“5·12”地震中坡体表层出现较大范围变形破坏迹象，造成坡脚处14间民房被砸坏甚至摧毁，并掩埋317国道线约80 m，直接经济损失达100万元以上。受地震作用影响，斜坡表层岩土体松动现象明显，坡体表层危岩、危石遍布，浅表层滑塌现象较为广泛，一旦崩塌体再次活动，将严重危及坡脚处木卡乡城镇居民的生命财产安全和317国道线来往行人车辆的安全，同时也严重制约木卡乡地震灾害重建工作的顺利开展。本文在调查的基础上分析崩塌的基本特征，并开展稳定性分析，将有效地指导当地政府减灾防灾工作的开展［1］。

1 崩塌基本特征

1.1 基本情况

木卡乡崩塌调查区以两侧山脊线为边界，后缘以斜坡与山顶平台地交界为界，斜坡坡向325°～355°，整体宽350 m，纵向长约650 m，坡面面积约23×104m2，坡脚高程1 530 m～1 538 m，后缘高程1 955 m～1 960 m，相对高差约425 m。木卡乡崩塌从平面上看，斜坡整体较平整，无冲沟发育，分布较多基岩陡壁;从剖面形态看，整体斜坡坡度变化较小，平均坡度为40°～45°，局部基岩陡壁处坡度较陡，达65°～80°，斜坡坡脚处堆积体平均坡度35°，局部较陡，约45°，而斜坡前缘外侧为杂古脑河Ⅰ级堆积阶地，地形平缓，坡度一般小于10°，是木卡乡主要规划建设区和居民居住区。从整体形态看，木卡乡崩塌可分为上部斜坡崩塌源部分和下部崩塌堆积体部分［1］，全貌见图1。

图1 木卡乡崩塌全貌图

1.2 崩塌源计算

根据实地调查，木卡乡崩塌初步估计危岩体方量有4.93×104m3，主要分布于斜坡陡峻部位基岩陡壁处，松散堆积体方量1.15×104m3，主要分布于斜坡中上部。另外原斜坡覆盖层内残留的孤石在“5·12”地震及后续余震作用下被松动，原始嵌入状态发生改变，多数已经形成危石，其直径一般0.5 m～1.5 m，最大直径约3 m，存在较大的安全隐患。目前坡面危石主要位于斜坡东侧上部区域，斜坡下部坡面零星存在少量危石，经过现场调查，目前该斜坡坡面存在的危石约5 000 m3(不包含基岩陡壁危石方量)。根据崩塌源物质的变形破坏特征，将本段斜坡分为5个危岩区(分别为 WY-1，WY-2，WY-3，WY-4 和 WY-5)，3 个浅表层溜滑区(分别为 LH1，LH2和 LH3)和1个危石区(为 WS-1)［2］。

2 崩塌斜坡结构分析

根据木卡乡崩塌所处斜坡整体坡向325°～355°，及下伏基岩产状160°～190°∠65°～80°，基岩斜坡结构类型为反向坡。基岩由于受强烈的地质构造作用，节理裂隙极其发育，主要的构造裂隙有3组，另外还有少量无序的节理裂隙，受裂隙及岩层面的切割，岩体呈碎裂状和碎块状。此基岩斜坡结构在地震的筛摇作用下，表层破碎岩体容易被松动，结构裂隙贯通速率明显加快，受此控制，在局部陡坎部位易产生小规模崩塌掉块现象。

从坡体覆盖层结构看，整个斜坡具备上薄(厚度＜3 m)下厚(15 m以上)特点，上部覆盖层以第四系残坡积层碎石土为主，其覆面形态与斜坡主体坡形一致，平均坡度38°～42°，此地形条件决定了本区土体在地震尖端抛高效应影响下易产生多级拉张裂缝，在后期裂缝不断牵引扩展作用下，土体产生小范围滑塌破坏。下部覆盖层以第四系崩积、崩坡积碎块石土为主，土体结构总体呈稍密～密实状态，除局部陡峻部位在地震作用下有小范围滑塌现象外未见明显变形破坏迹象。堆积体整体处于稳定状态。

木卡乡崩塌所处斜坡基岩岩体节理裂隙发育，通过现场调查确认，岩体内主要发育3组裂隙，受这3组节理裂隙和岩层层面的共同作用，岩体被切割成碎裂状和碎块状［1］。

3 崩塌稳定性分析评价

本次稳定性分析评价主要采用赤平极射投影分析法和工程地质类比法进行稳定性分析和评价。

3.1 WY-1，WY-2，WY-3，WY-4，WY-5 危岩片区稳定性分析

WY-1，WY-2，WY-3，WY-4，WY-5 危岩片区均属于岩质边坡区(基岩陡壁)，存在与坡向近一致的不利结构面和结构组合面。受三组裂隙、岩层层面及卸荷裂隙的切割，岩体为碎裂状结构，呈大小不等的块体，其变形破坏模式以岩块体的滑塌式和倾倒式为主，主要为岩块体沿高陡临空的外倾不利结构面和结构组合面发生滑移、崩落、掉块现象，诱发因素为地震的筛摇作用，故采用赤平极射投影分析法进行稳定性作定性评价和分析。其极射赤平投影图见图2。

图2 极射赤平投影图

以上危岩区所处坡向基本一致，崩塌方向350°～0°，选取具代表性的3—3'剖面处WY-4危岩进行稳定性分析评价，分析评价见表1。

表1 危岩区危石带稳定性分析一览表

从表1可知，该岩质边坡结构处于不稳定结构状态，裂隙③，④为主控裂隙，倾向与坡向近一致，裂隙③和裂隙④组合结构面倾向与坡向小角度斜交，局部岩体可能会沿裂隙③、裂隙④或裂隙③和裂隙④组合结构面出现滑移式破坏。综合判定该处危石带整体稳定性好，局部处于不稳定状态［3］。

3.2 LH1，LH2和LH3表层溜滑区稳定性分析评价

LH1，LH2和LH3溜滑体均位于斜坡中上部，现状变形迹象主要表现为后缘拉张裂缝发育，前缘局部位置鼓胀开裂。在这些区域的下部斜坡面上堆积着大量松散的堆积物，当暴雨和地震来临时，容易发生坡面碎屑流。因此需要对大量的地表裂缝和已经产生破坏的松散土体进行加固处理，才能避免斜坡变形的进一步加剧。

3.3 WS-1危石区稳定性分析评价

WS-1危石区位于斜坡中上部，坡面堆积大量危石，从其变形破坏迹象看，主要为坡面块石体脱离土体束缚，产生向坡下坠覆、滑移并沿坡面滚落。故主要通过危石与土体接触特征、坡体的地形特征、结构特征及目前变形迹象对其稳定性做评价及分析。

该区域地形坡度陡，40°～45°，大量块石堆积于坡体表面，块体大部分嵌在土体中。受地震作用的影响，大量块石体已由原来嵌入土体状态变为松动状态，块石的松动产生位移导致地表形成圈椅状或沿斜坡走向展布的直线型裂缝(见图3)。在以上条件的影响下，块石体已处于不稳定状态，之后在地震(或余震)及降雨条件的影响下，块石体将产生位移加速度并产生移动，可致使块石体沿陡倾坡面滚动。总体看，WS-1危石区现状稳定性较差，需要对坡面危石进行清除或采取部分支挡措施，方能减轻危石危害性［4］。

图3 WS-1危石区典型坡面危石

4 结语

理县木卡乡崩塌在“5·12”地震中坡体表层出现较大范围变形破坏迹象。受地震作用影响，斜坡表层岩土体松动现象明显，坡体表层危岩、危石遍布，浅表层滑塌现象较为广泛，一旦崩塌体再次活动，将严重危及坡脚处木卡乡城镇居民的生命财产安全和317国道线来往行人车辆的安全。通过调查研究，木卡乡崩塌源，主要位于斜坡中上部，斜坡结构以基岩斜坡为主，斜坡表层覆盖层较薄，土体厚一般小于2 m，初步估计危岩体方量有4.93×104m3，主要分布于斜坡陡峻部位基岩陡壁处，松散堆积体方量1.15×104m3。采用赤平极射投影分析法和工程地质类比法进行稳定性分析和评价，崩塌体均处于不稳定状态，需要采取相应的监测与工程治理措施。

［1］湖南省地质环境监测总站.四川省地震灾区第三批重大地质灾害应急勘查、设计理县木卡乡崩塌详细勘查报告［R］.长沙:湖南省地质环境监测总站，2009.

［2］徐卫亚，谈小龙，蒋中明.节理岩体边坡模糊稳定性分析方法研究［J］.岩石力学与工程学报，2007，26(6):1232-1236.

［3］王谦元，李 晔.分形节理岩体强度与变形尺度效应的试验研究［J］.岩土力学，2008，29(5):1325-1328.

［4］李 泽，王均星，王汉辉.成组节理岩体的有限元塑性极限分析研究［J］.岩土工程学报，2007，29(10):1517-1521.

［5］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.