云南省鲁甸县石丫口崩塌稳定性分析与治理研究

王柱，曹广祝，覃荣高，胡逸仙

(昆明理工大学国土资源工程学院， 昆明 650093)

2014年8月3日下午4时30分，云南省鲁甸地区发生6.5级强烈地震，造成重大人员伤亡和财产损失。石丫口崩塌于“8.03”地震时发生，滚石直径大多3 m左右，大者约6 m×6 m×4 m，大部分崩塌块石堆积于斜坡中部地形较缓的地带，有少量块石滚动较远(分布如图1所示)，穿过乡村道路砸毁民房，并致使人员受伤。崩塌威胁下方住户、乡村公路及行人共计60人的生命财产安全。因此，对石丫口崩塌的基本特征和稳定性进行分析，提出合理工程措施，以保障人民生命财产安全。

图1 崩塌区危岩体分布示意图

1 崩塌区基本地质条件及特性

1.1 地质构造、地震及结构面

崩塌区处于南北向构造中药山构造带与北东向构造中骡马口构造带的交接复合部位，构造作用强烈；鲁甸县抗震设防烈度为7度区，设计基本地震加速度为0.10 g，设计地震分组为第三组；龙头山镇抗震设防基本烈度提高至8度，地震动峰值加速度提高至0.20 g，构造节理裂隙为后期构造形成，主要为∈1c地层，节理裂隙共发育两组，①组150°∠88°、②组88°∠78°。风化带接触带主要为寒武系白云岩(∈1c)组成的中厚层状结构坚硬岩体，强风化层厚度3～8 m，为碎裂结构，中等风化带厚大于10 m，为块状结构。

1.2 地形地貌

石丫口崩塌区属于云贵高原乌蒙山系西缘，为牛栏江构成的河间地块北侧斜坡区，地势总体北高南低，由北向南成阶梯状递降，属于构造溶蚀侵蚀高中山峡谷地貌，河谷呈“V”型。灾害点所在区为陡坡地貌，其平均地形坡度约为35°～45°，坡顶发育有一陡崖，高度为15～20 m。灾害点所在斜坡坡顶高程为1 717 m，坡脚高程为1 605 m，相对最大高差为112 m。斜坡上分布有崩塌堆积体，由于人类陡坡耕植、道路修建等活动，坡面侵蚀、水土流失较重，山坡物质易向山下转移，属地质灾害易发区的地形地貌。

1.3 地层岩性

1.4 水文地质条件

区域内的地下水类型主要为松散堆积层孔隙水、岩溶水及基岩裂隙水3类。松散堆积层孔隙水零星分布于崩塌区第四系堆积物中，含水层岩性主要为碎块石土，富水性弱、透水性弱。碳酸岩岩溶水主要赋存于寒武系下统沧浪铺组(∈1c)白云岩中，含水不均一，富水性强，为区内主要含水层。裂隙水含水介质为寒武系下统沧浪铺组(∈1c)白云岩，由于受构造挤压，地层多破碎，风化、节理裂隙为地下水的赋存及运移通道，该类地下水动态变化相对稳定。主要接受大气降水及松散层孔隙水补给，透水性弱-中等，富水性较差，在勘查区未见泉水出露，勘查探井未揭露地下水位。

大气降水是区内地下水的补给来源，地下水受季节及地形制约，迳流途径一般较短，多在牛栏江河谷等地形有利地段以片流形式溢出，局部以泉点排泄，流量变化受大气降水影响，随季节发生改变，旱季流量减小。在降雨的情况下经过地表下渗补给。

1.5 人类工程活动

崩塌区坡脚地段人类工程活动较强烈，主要表现为坡脚公路的修建切坡及斜坡顶部耕种等现象对地质环境也有着一定影响。由于坡脚公路为银屏村多个村民小组至银屏、翠屏及龙头山镇的必经之路，灾害体对坡脚村民及公路过往车辆和行人的危害极大，因此，对危岩体及时进行勘查和治理显得尤为必要。

2 崩塌危岩体特征与稳定性分析

2.1 危岩体特征

各危岩体特征如表1所列。

利用赤平投影图分析可知，危岩体稳定性较差。由于W2、W5为孤石，故W1、W3、W4危岩体，潜在的危岩体主要分布在W3、W4危岩体后侧塌陷坑内(TX1)的独立岩块(崩塌体分布如图1所示)，块体多数为2 m×2 m×1 m，估计规模约120 m3,垂向节理裂隙发育，无充填，裂隙面10 cm～30 cm不等，未见新鲜裂隙面，现场调查分析岩体切割形成时间较长。由于W3、W4危岩体在前缘的拦挡作用，塌陷坑区岩体现还保持稳定状态，如果W3、W4危岩体失稳，后面的潜在危岩体发生崩塌的可能性极大，因此对W3、W4危岩体采取工程冶理措施势在必行。

2.2 稳定性分析

滑移式危岩指沿软弱面滑动而产生滑塌，滑移式危岩计算模型见图2-a、b，按单位宽度考虑。

图2 滑移式危岩稳定性计算模型

编号W1W2W3W4W5位置坡顶东侧W1东南侧50 mW1西北侧,距离W1约20 mW3西南侧,距离W3约11 mW5危岩体位于斜坡陡崖西侧分布高程1 688～1 6981 679～1 6891 686～1 7001 672～1 6861 688～1 693地层岩性∈1c白云岩∈1c白云岩∈1c白云岩∈1c白云岩∈1c白云岩危岩特征形态特征及规模裂隙发育特征危岩体高约6 m,平均厚约8 m,平均宽约9 m,估计体积432 m3。裂隙L1产状88°∠78°,节理产出间距为1～3 m,延伸长度为2～7 m,裂隙呈闭合状裂隙L2为该危岩的节理裂隙,产状为150°∠88°,裂隙呈上窄下宽状,裂隙面弯曲,裂缝底部有碎块石充填裂隙L3为岩层层面的裂隙,产状为220°∠25°,裂隙呈闭合状危岩体高约8.6 m,平均厚约8.4 m,平均宽约5 m,估计体积361 m3孤石该块危岩体高约12.7 m,平均厚约6 m,平均宽约5 m,估计体积381 m3裂隙L1产状为150°∠88°,裂隙呈闭合状裂隙L2产状88°∠78°,为侧向构造裂隙,节理产出间距为1～3 m,延伸长度为2～7 m,裂隙呈闭合状裂隙L3为岩层层面的节理裂隙,产状为220°∠25°,裂隙呈闭合状危岩体高约10 m,平均厚约8 m,平均宽约6 m,估计体积480 m3裂隙L1为该危岩的后缘卸荷裂隙,产状为150°∠88°,节理产出间距为1.5～3 m,呈上宽下窄状,裂隙面弯曲,未贯通裂隙L2为该危岩的控制裂隙,产状88°∠78°,为侧向构造裂隙,节理产出间距为1.5～3.0 m,延伸长度为1.0～2.2 m,裂隙面平直,无充填裂隙L3为岩层层面的节理裂隙,产状为220°∠25°,裂隙呈闭合状该危岩体孤悬于陡坡顶部,由4块约3 m×3 m×2 m的孤立石块堆叠而成。估计体积72 m3孤石稳定性分析及治理方案该危岩体顺层产出,层面及层面与两组节理的交线组合不利于稳定,目前处于基本稳定状态,但在降雨、地震等外力作用即可能发生失稳破坏。治理方式为清除该危岩目前处于稳定状态,但在降雨、地震等外力作用即可能发生失稳破坏。治理方式为清除该危岩该危岩体顺层产出,层面及层面与节理4的交线组合不利于斜坡稳定。目前处于基本稳定状态,但在降雨、地震等外力作用即可能发生失稳破坏。治理方式为支撑等主动措施该危岩体顺层产出,层面及层面与两组节理交线组合不利于斜坡稳定。目前处于基本稳定状态,但在降雨、地震等外力作用即可能发生失稳破坏。治理方式为支撑等主动方式目前处于欠稳定状态,但在降雨、地震等外力作用即可能发生失稳破坏。治理方式为清除该危岩剖面图赤平投影图

对于后缘有陡倾裂隙的危岩体,其计算公式为：

(1)

对于后缘无陡倾裂隙的危岩体,其计算公式为：

(2)

根据边坡规范、工程类比及白云质灰岩危岩体物理力学试验结果[1]，确定了3种不同工况下危岩体物理力学参数(表2)。

表2 危岩体物理力学参数

根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)，防治工程等级Ⅲ级，各类危岩可建立下列评价标准(表3)。

表3 危岩稳定性评价标准

危岩体稳定性计算结果见表4。

表4 危岩稳定性系数及稳定性评价

从表4可知，3个危岩体在天然状态下都处于稳定-基本稳定状态；暴雨、连续降雨及地震条件下处于欠稳定状态。

3 崩塌体处理措施研究

3.1 危岩清理

严禁在危险区范围内建造新民房，对坡脚下方两户村民进行永久搬迁，针对危岩体以及坡面崩塌堆积体采用：爆破清理孤立的危岩体以及人工清除分布于整个坡面的不稳定危石。危岩清理分为两部分，第一部分对稳定性差、孤悬于斜坡顶部的W1、W2、W5采用爆破方式清除；第二部分为对分布于整个坡面除防护部分以外的零星不稳定堆积体进行人工清除。由于斜坡坡度较大，平均地形坡度为35°～45°，且威胁对象集中分布于坡脚位置，一旦岩块滚落，将直接对坡脚村民及公路造成威胁。因此，危岩体清理工程实施之前，首先采用钢管脚手架结合竹胶板于公路内侧搭设安全防护挡板，挡板高度不应低于4 m ，施工期间应将危岩下方村民进行搬迁避让，公路采用间隙性通车方式，以彻底保证施工安全。

3.2 W3、W4危岩体

3.2.1 方案设计

W3、W4危岩体处理方案如表5所列。

表5 W3、W4危岩体处理方案

3.2.2 方案选择

方案一和方案二均能达到减轻灾害体威胁程度的目的，两种方案的施工技术均较为成熟，方案一采用M10浆砌石挡墙的治理方式对坡体扰动更小，施工安全风险更小，防治效果相对较好，该方案治理费用较低；方案二主动防护网在施工时可能对周边崩塌堆积体产生扰动，施工危险性较大[2-3]。综合两个方案对比分析，推荐采用方案一再加上后期监测作为推荐方案。

4 结论

通过对石丫口崩塌稳定性分析，并对相应的危岩体提出了相关的治理方案，对于W3、W4危岩体对比了两种方案，得出采用砌石挡墙的治理方式效果与造价再加上后期监测作为推荐方案更为合适。

这些结果对于附近区域内的崩塌稳定性分析与治理具有一定价值的资料参考。