崩塌地质灾害治理设计分析

杨 圣

（贵州有色地质工程勘查公司，贵州 贵阳 550002）

滑坡、泥石流以及崩塌是三种比较常见的地质灾害类型，其中崩塌灾害的规模以及影响范围比较小，但是，在崩塌瞬间，会产生巨大能量，危害性极强，同时防治难度也比较大。在山区环境中，地质地形条件复杂，在车辆以及行人密集位置，一旦发生崩塌地质灾害，就会构成巨大危害。因此，亟需对崩塌地质灾害治理方案设计要点进行深入研究。

1 崩塌地质灾害诱发因素

1.1 崩塌形成的内在条件

岩土类型和结构，在各类岩土环境中，都可能会发生崩塌地质灾害，但是，所造成的崩塌灾害有一定的区别：碳酸盐岩、变质岩、石英砂岩、黄土、岩浆岩等所形成的崩塌地质灾害数量最多，并且规模比较大，危害性较大。另外，松散土层、泥岩、泥灰岩以及页岩等等容易受到雨水侵蚀、风化、冰雪冻融等因素的影响，崩塌地质灾害的发生形式主要为坠落或者剥落，危害性比较小。如果岩土结构的完整性以及均匀性比较差，则容易发生崩塌地质灾害。

1.2 地质构造条件

在崩塌灾害密集带，一般断裂发育活动带比较常见。裂隙、岩石层面、断层等是崩塌地质的分割面，如果结构面越发育，则坡体倾斜越严重，容易发生崩塌地质灾害。

1.3 地形地貌条件

有些地形坡度比较大，切割剧烈，容易发生崩塌地质灾害。另外，如果坡度比较陡，在40°以上，或者由于道路施工、露天采矿等形成角度比较高的人工坡地，则容易发生崩塌地质灾害。

1.4 诱发崩塌的外部动力因素

①在地震灾害、火山爆发等地质活动的影响下，会对边坡稳定性造成破坏；②强降雨、连续降雨、冰雪融水等，会造成地表积水增加，并逐渐渗入至坡体中，造成岩土软化，进而产生孔隙水压力，最终诱发崩塌地质灾害。③在水库、河流、湖水等因素的影响下，地质岩土长期受到地下水浸泡，同时水体还会对堤岸起到冲刷作用，导致坡体的支撑能力降低，边坡稳定性降低，进而造成失稳崩塌。④如果岩体裂隙发育，区域昼夜温差较大，也容易发生崩塌地质灾害。

2 工程概况

某山区附近住房建筑比较多，居民密集。该山区每逢雨季，就容易发生崩塌地质灾害，岩体在坠落过程中砸毁住房建筑，对于山脚周边居民的生命财产安全均会构成严重危害，亟需采取有效措施加强崩塌地质灾害治理。

对于该崩塌区域进行现场勘查发现，该山体是由聂拉木群花岗片麻岩所组成的，早期为采石场，由于山体坡脚部位采孔，因此形成近似直立的陡壁，另外，岩石裸露，风化严重，岩石松散性比较高。另外，在山体顶部没有设置排水系统，地表水积累量较大，并且会随着岩体裂隙逐渐渗透，植被的根系在裂隙中生长，进而不断促进裂隙扩大。

3 崩塌地质灾害治理设计

3.1 排除险石，削方卸载

通过对山区进行现场勘查，并对岩土工程勘察资料进行分析，该山体的岩石裂隙发育主要分布在山体山顶以下10m范围。对此，应注意采取有效措施排除上部险石削方减载，适当提高边坡比，提升边坡结构稳定性。如果岩体边坡的结构面走向与坡面之间平行，结构面的倾斜角度小于坡脚，因此容易产生平面破坏，对此，对于岩体边坡的稳定系数，可根据式（1）～式（5）进行计算。

式中：W为滑体所受的重力，kN；β为结构面倾角，°；γ 为岩体的重度，kN/m3；γω为水的重度，kN/m3；α为坡角，（°）。

根据现场勘查，该山体东侧两组裂隙的走向以及倾角如图1所示，与陡坡的走向以及倾角大致相同，在对稳定系数进行计算时，Fs＜1.0，而根据规定，Fs=1.00～1.05。对此，需要对坡体上部采用削方、排险石、卸载治理措施。

图1 山体东侧地质横剖面图

3.2 锚固锚杆设计

锚杆抗力计算。对于水泥砂浆锚杆的抗力，可根据公式（6）进行计算。

式中：K为安全系数；取2；f为岩石滑动面摩擦系数；G1、G2为不稳定岩块平行作用于滑动面和垂直作用于滑动面上的分力，N；n为锚杆根数；As为单根水泥砂浆锚杆钢筋的截面积，cm2；fsv为水泥砂浆锚杆钢筋设计抗剪强度，N/cm2；C为岩石滑动面上的粘结力，N/cm2；A为岩石滑动面的面积，cm2。

根据上述公式进行计算，锚杆的截面积为≥25Ⅱ级螺纹钢，锚杆的间距在0.6～2.0m。

3.3 锚杆结构设计

对于锚杆的极限锚固力，可根据公式（7）～（9）进行计算。

式中：P为锚杆极限锚固力；La为锚杆锚固段长度；d为锚杆锚固体直径；gs为锚固体表面与围岩间的粘结强度。

为了保证本次治理工程的安全性，锚杆设计锚固力Nt为Nt=P/K，K为安全系数，取K≥2。

根据上述公式，可计算出：

锚杆总长度为：

式中：Lc为锚头段长度；Lb为穿过裂隙面进入岩体长度；本工程中Lb为超过裂隙面≥1.0m。

3.4 喷射混凝土支护设计

对于山体表面裸露的岩体，应采用有效的加固措施，提升岩体结构稳定性。对于薄弱岩体的表面，可采用封闭处理措施，喷射混凝土防护，避免岩体继续受到风化、剥落等因素的影响，部分岩体稳定性交叉，对于锚喷混凝土支护的抗力，可根据公式（10）进行计算。

式中：Ks为安全系数，取2.5；G为不稳定岩块体重量，N；fct为喷射混凝土设计抗拉强度，N/cm2；h为喷射混凝土厚度，cm；ur为不稳定岩体出露面的周边长度，cm。

综合考虑岩土工程勘察结果以及上述公式计算结果，喷射混凝土选用C30混凝土，混凝土浇筑厚度应控制在8cm以上。

对于喷射混凝土的平均抗压强度，可根据公式（11）进行计算。

式中：f′oc为施工阶段喷射混凝土试块应达到的平均抗压强度，MPa；foc为设计的喷射混凝土抗压强度，MPa；S 为标准差，MPa。

3.5 排水体系设计

在发生强降雨时，大量雨水渗入至岩体以及边坡中，在距东北侧山顶1.0m位置，可建设断面为30cm×40cm的明沟，及时排出地表水。

3.6 拦石墙设计

该山体山脚位置的住房建筑工程较多，住房建筑与山体的最小距离为4.7m。在山体与住宅建筑工程之间，可砌筑拦石墙，拦石墙高度1.6m，上部宽度0.4m，底部宽度1.5m。

4 结语

综上所述，本文主要结合实例，对崩塌地质灾害治理工程设计要点进行了详细探究。文章所述崩塌处于山区环境中，山体陡峭，岩石裂隙发育，一旦发生崩塌地质灾害，就会对山脚居民的生命安全构成严重威胁。综合考虑山体岩石结构特征，并根据理论分析和研究计算，采用锚杆加固岩石边坡设计方案，通过将卸、锚、喷技术进行有效结合，能够达到良好的治理效果。