九寨沟景区某崩塌点稳定性分析及治理方案

杨迪惠，杨 啡

（1.四川省核工业地质局二八一大队，四川 西昌 615000；2.核工业西南勘察设计研究院有限公司，成都 610095）

崩塌是山地常见一种地质灾害。其主要因素是地质条件，其次由地震、融雪、地下水杨压力和不合理的人类活动等所引起[1]。崩塌是斜坡岩土体在自重及上述综合因素作用下脱离母岩体运动及堆积在坡脚或沟谷的地质现象，有滑塌、坠落和倾倒三种破坏模式[2-7]。崩塌往往造成建筑物的损毁、道路破坏及人员伤亡。崩塌已成为危害人民的生命、财产安全的严重地质灾害之一[8-10]。

2017年8月8日21时19分，四川省阿坝州九寨沟县发生里氏7.0级地震。受地震影响，九寨沟景区引发了大量崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害，严重威胁则查洼、树正、荷叶以及扎如等沟域内人民的生命、财产安全以及景区内景点、公路、栈道等自然风光和基础设施的安全[8]。对该景区的崩塌点展开科学调查、并提供治理建议。本文以该景区某崩塌点为例，初步总结开展崩塌稳定性评估和治理工作。

1 工程概况

图1 危岩带（危石）分布远眺

1.1 崩塌地质灾害点概况

该崩塌点位于九寨沟县九寨沟景区距上季节海100m处东侧，该点坡脚中段位置坐标为E：103°56′03″、N：33°03′04″。斜坡顶部高程为3 325m，坡脚高程为3 040m高差285m，危岩体主要位于斜坡中上部，范围较大。斜坡中下部坡度约20°～30°，中上部坡度45°～55°，局部基岩出露，共发育有4处危岩带。岩体较完整，裂隙较发育，危岩带与坡脚相对高差较大。斜坡坡脚为景区道路。勘查区植被发育，以高大乔木为主。主要威胁对象为景区公路、游客及景区工作人员。本文对该崩塌点的2处危岩带（编号：WYD2，WYD3）的成因、破坏模式及稳定性进行分析，危岩带分布情况如（图1）所示。

1.2 危岩带地质环境特征

整体地势北高南低，地形自上而下呈“陡-缓-陡”之势，顶部为陡崖地貌，地形坡度60°～80°，局部近直立；陡崖下部发育一处长70 m，宽60m 倒石堆(古崩塌堆积)，坡度40°；倒石堆下部发育较宽缓平台，平台宽80～160m，坡度15°，局部10°。主要地层有第四系全新统人工堆积层（Q4-1ml）、第四系全新统崩坡积层（Q4-1col+dl）、石炭系下统岷河组灰岩（Cm1）。危岩区出露的岩层为石炭系下统岷河组灰岩，深灰色，巨厚层状，岩层产状：230°～280°∠80°～85°。

2 危岩带形成因素分析

1）地震。“8·8 九寨沟地震”使景区沟内危岩体，危岩带产生新的裂隙面，原张开度0.5～2cm，地震后最大达到10cm，发生降雨、地震、冻融等影响因素综合作用，很可能发生倾倒、坠落式失稳破坏。

2）暴雨。岩性为灰岩，受暴雨影响较大，雨季中危岩体受到降雨和溶蚀，裂隙中静水压力增大、加速危岩体发展过程[10]。

图2 WYD2 危岩剖面图、立面图图1迹线与窗口交切关系

3 危岩带基本特征及破坏模式

3.1 WYD2

危岩带顶部标高3 052m，底部标高3 044m，岩层产状：232°∠85°，危岩处坡度72°，危岩顶宽8.1m，底宽4.3m，高7.5m，厚4.5m，主崩方向240°，体积240m3。由灰岩组成，受两组裂隙和层面切割，整体陡倾坡外，陡倾坡外结构面发育，局部张开度加大，岩体被切割成多个块体；西侧为陡坡凹槽，底部为碎块石土，上部岩体卸荷明显，根劈作用明显。

通过结构面赤平投影图可知，坡向与岩层产状小角度相交形成欠稳定组合，受 LX1 与LX2 裂隙切割，表层岩体较破碎局部裂隙张开度较大，凹腔发育在风化、降雨、地震及其它外部应力作用下，危岩带稳定性将降低，可能发生滑移、坠落式破坏。

3.2 WYD3

危岩带顶部标3 093m，底部标高3 080m，岩层产状：232°∠85°，危岩处坡度82°，危岩顶宽3.5m，底宽3.0m，高6.9m厚3.2m，主崩方向为255°；危岩由灰岩组成，受两组裂隙和层面切割，整体陡倾坡外，陡倾坡外结构面发育，局部张开度加大把岩体切割成多个块体；且其西侧为陡坡凹槽，底部为碎块石土，上部岩体卸荷明显。

图5 WYD3 野外照片及结构面赤平投影图

根据赤平投影图分析，危岩体主要受两组竖向结构面控制，岩体被切割呈块状。危岩体重心处于坡体内侧，整体处于较稳定状态，危岩体下部有凹腔，但凹腔尚未深入，但随着岩体后侧裂隙进一步扩大，在降雨、地震、冻融等作用下，可能发生坠落式或倾倒式破坏。

表1 危岩单体稳定性分析计算成果表

4 危岩稳定性计算

根据资料显示，本次对WYD2 采用“后缘无陡倾裂隙的滑移式危岩模型”，对WYD3 采用“后缘有陡倾裂隙的倾倒式危岩模型”进行计算[12]。危岩体稳定性计算（略）。

区内出露第四系崩坡积层碎块石外，主要为巨厚层灰岩，岩体整体稳定性较好，但受地形地貌及岩体结构影响，在中下部局部地方发育危岩（危石）。通过稳定性计算定性、定量分析评价，在天然状态下各危岩（危石）处于稳定状态，暴雨工况和地震工况下处于欠稳定-不稳定状态。威胁斜坡前缘景区道路及游客行人安全。

表2 各坡段参数的取值

5 运用Rocfall软件计算分析

对WYD3 运用Rocfall软件进行模拟分析落石运动情况进行简介[13]。

5.1 模拟参数

按要求，输入Rocfall的剖面比例尺为1∶1000；将已建立的地质剖面模型（比例1∶500）修改为1∶1000；后从危岩边坡起始点到坡脚终止点的变坡点依次进行编号（1～15号）；再在Rocfall软件里输入各坡段的法向恢复系数Rn和切向恢复系数Rt及滚动摩擦系数等参数。模拟参数值如表2所示；根据现场勘查资料对局部凸起的位置拟定出落石点，拟定一束质量为50kg、初始速度为0的落石，计算出最危险的落石集中区和落石的最大弹跳高度，确定合理的落石拦截防护措施。

重达50kg的似球形危石在重力作用下开始运动，起始段滚石动能不大，速度较小，初始以贴坡滚动、跳跃为主，如遇变坡点则会产生碰撞、弹跳，随着滚石动能增大，当滚石滚动到陡崖边缘，进入下一级陡崖，做抛体运动，继续碰撞、弹跳、滚动，直至停止，模拟结果见图6～8。

图6 50kg 滚石终点水平位置

图7 5kg 滚石最高弹跳高度分布图

由落石滑落点到终点的水平位置图可以得出最终停留区间：即危岩WYD3 落石从坠落开始掉落到到达坡底的水平距离为6.6m，落石最终停止运动的最大水平距离为11.6m；由弹跳高度分布图可知，落石经过x=5.54m处时，获得最大弹跳高度，数值约为6.1m，此时，通过该点的落石数量为40。由包络线图可知，落石与坡面约经过了三次碰撞，分别在编号11-12、12-13和14-15 这三段，滚石坠落、翻滚至坡底后，还会和公路路面碰撞产生弹跳，严重威胁景区公路行人和车辆的安全。通过以上模拟分析，可以在坡脚靠近公路边上的较平缓坡面设置拦石墙、被动防护网等拦挡结构。

图8 50kg 滚石运动轨迹包络线

6 治理工程方案

崩塌危害性较大，危险性较大，采用“清危削方+被动拦挡”为主的治理方案。

在崩塌点左右两侧分段延长已有的被动防护网，已有被动防护网建立于景区道路上方5m处的斜坡前缘，现有长度47m，其中Ⅰ型被动防护网布设于道路左侧的斜坡下部前缘，连接已有被动防护网左侧，布设长度30m，选用RXI-100型，网高3m；同时延长道路右侧斜坡下部前缘的被动防护网，布设长度50m，选用RXI-100型，网高3m，连接已有被动防护网右侧；左右两侧拟建的被动网与既有被动网分段布设，并适当留出通道。

7 总结

1)灾害点沿坡面影响面积1 500m2，水平分布范围60 m。包含3个危岩体，附近谷底狭窄，危岩体对谷底景区小路及过往游人构成极大威胁。

2) 运用Rocfall软件对落石运动距离、落石弹跳高度模拟表明，滚石在遇到坡度突变段时，会发生弹跳，在空中做抛物运动。滚石最终落点范围集中在坡脚平坦公路段，严重威胁景区边坡公路上的行人及过往车辆安全。

3) 本次Rocfall软件所取值由现场勘查情况和经验值对比所得，选取较合理，软件模拟的滚石运动轨迹较为真实，具有一定的辅助价值，可以较好、较快地为危岩防治提供依据。

4)经综合考虑，认为宜对本地质灾害进行彻底治理，最终采用了“对危岩带上部反倾区进行削方，清除陡壁坡面浮石、松动岩块，对危岩带(WYD)采用挂被动防护网治理措施。”