安岳县拱桥乡初级中学崩塌特征、成因机制及稳定性分析

张涛，刘仲军，朱国宝，陈思尧，曾强

（1.资阳市安岳县自然资源和规划局，四川资阳 642350；2.四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，四川成都 610213）

四川地区地质灾害频发，随着经济建设及工农业高速发展、自然因素的影响，地质灾害呈逐年加剧的趋势。安岳县拱桥乡初级中学崩塌位于资阳市安岳县拱桥乡初级中学旁周拱路边，距拱桥乡初级中学南侧教学楼约3m～5m，直接威胁拱桥乡初级中学师生及周拱路过往车辆、行人生命财产安全［1］。

1 崩塌体特征

拱桥乡初级中学崩塌由周拱路与初级中学间切坡形成的边坡发展而来，分布于360m～370m高程段，相对高差约10m。崩塌体边坡走向约为110°，坡向约为199°，总体剖面形态呈平台（初级中学）—陡坡—平台（公路），斜坡坡度约为65°～70°，局部呈陡崖，上部坡顶平台乔木发育，边坡基岩裸露。

该不稳定边坡为人工开挖形成的岩体高边坡，平面形态呈带状（图1），坡体结构相对单一，边坡走向约110°，走向方向长度约130m，边坡宽约8m。不稳定边坡后缘位于拱桥乡初级中学后部坡顶平台与陡坎交界部位，前缘至陡坎下部坡脚与公路（拱桥乡周拱路）交界处，西侧以已修建完成的护面工程为界，东侧以民房为界。不稳定边坡变形迹象较明显，边坡顶部卸荷带发育拉张裂隙，裂隙走向与边坡走向基本一致，裂隙宽度约1.2cm～5cm，个别裂隙宽达8cm，局部出现岩体垮塌（图2、图3）。

图1 拱桥乡卫星影像图

图2 崩塌后缘裂缝

图3 边坡崩塌堆积体

不稳定边坡主体部分为基岩形成的陡坎，出露岩性为中等风化泥岩夹砂岩，泥岩呈暗紫红色，薄层状构造，泥质结构；砂岩呈暗紫红色-砖红色，中-厚层状构造，岩石较软，性脆，岩石中普遍发育垂直方向的密集节理裂隙。

边坡上部为拱桥乡初级中学地基建设挖、填方形成的平台，平台边缘部分植被发育，以乔木为主，东侧已改造为田地，组成物质分层特征明显：表层为腐殖土或耕植土，主要成分为深棕色粉质粘土，呈松散状，稍湿，含植物根系，局部含少量碎石，碎石粒径0.5cm～3cm，含量约10%，厚度15cm～20cm；边坡下部为人工堆积碎石土，稍密、稍湿，碎石成份主要为砂岩和建渣，碎石含量约20%～40%，粒径一般4cm～10cm，覆盖层厚度约22cm～54cm；底部为基岩，岩性为紫红色泥岩夹砂岩。边坡下部坡脚与公路（周拱路）边缘的排水渠之间为缓坡，主要为残坡积粉砂质粘土夹碎石，碎石成份主要为砂岩，碎石含量在约30%，粒径一般1cm～5cm，覆盖层厚度约20cm～40cm（图4）。

2 崩塌边坡变形特征

由于崩塌体边坡坡脚公路（周拱路）人工修筑开挖，坡体开始出现变形，表现为边坡后缘发育细裂缝，边坡中部裸露的基岩（泥岩）在强烈的风化作用下，基岩逐渐破碎剥落，每年雨季均会出现小规模崩塌。2018年7月雨季，边坡发生局部垮塌，其中东侧垮塌规模较大，垮塌体形成的岩土体方量约18m3～20m3，阻断了周拱路，直接威胁通行车辆及行人。

影响拱桥乡初级中学崩塌边坡稳定性的主要因素为公路内侧人为开挖形成高陡边坡产生的变形。边坡变形迹象较明显，边坡后缘发育拉张裂缝，学校背后棚户房墙体及地面可见裂缝发育，陡坎中部砂、泥岩因差异风化形成了凹腔，凹腔宽约5m，深度20cm～30cm。目前未发现边坡的进一步变形迹象，整体处于基本稳定状态，但后期在强降雨及泥岩风化剥落等作用下，临空面及空腔可能产生进一步变形失稳。

表1 岩石试验成果表

图4 边坡4-4′工程地质结构特征剖面图

3 岩土体物理力学参数

3.1 岩层

崩塌影响区基底岩层为上侏罗统遂宁组，岩性主要为暗紫红色薄层状泥岩夹暗紫红色中-厚层状泥质砂岩及少量泥质粉砂岩、浅灰绿色长石石英砂岩。拱桥乡初级中学崩塌参考邻区安岳县镇子镇天台村6组蒋家湾滑坡［2、3］遂宁组地层岩性特征（7组中等风化钻孔岩石（泥岩）样）进行的室内物理力学性质试验数据，并认为其可作为本地区岩石物理、力学参考值，有关岩石物理、力学参数值见表1。

3.2 土层

边坡主要由残坡积堆积物组成，物质成份以粘土、砂质粘土为主，夹少量碎石。

4 崩塌边坡影响因素及形成机制分析

拱桥乡初级中学崩塌的形成与其所处的地质环境如地形地貌、岩性组合以及气象水文等因素密切相关，同时，与人类工程活动同样息息相关。

4.1 影响因素

4.1.1 地形地貌

拱桥乡初级中学崩塌边坡因人为切放坡形成了陡坎，为地质灾害的形成提供了良好的地形条件。自然条件下，陡坎稳定性较好，降雨时边坡体内岩土体软化，稳定性降低。

4.1.2 岩性组合

边坡出露岩性为中等风化紫红色泥岩、砂质泥岩夹薄-中层状砂岩，岩石较软，遇水易软化，易风化剥蚀，在雨季易发生崩塌。

4.1.3 气候条件对灾害体的影响

安岳县境内降雨特征是：年降雨量在地域上也分布不均，在沱江、涪江分水岭一线最多，平均月降雨量1000mm，在鱼龙山一带为最大1025.5mm，东北部平均950mm，西南部平均900mm，周礼镇降雨量最少859.2mm。雨量的年际变化大，2012年最大降雨量1253.8mm，2006年最少降雨量749.2mm，相差504.6mm。2013年6月30日出现了189.7mm的最大日降雨量，在2012年7月13日出现了41.5mm的最大小时降雨量。

水对边坡岩土体的影响主要表现为以下两个方面：一是水的物理化学作用；二是水的各种力学效应，二者相互耦合，对边坡稳定性产生多方面的复杂影响，往往加速甚至诱发边坡变形进而发生破坏。前者改变岩土体的物质成分或结构，如水的软化作用；后者如作用于边坡上的静水压力、动水压力以及浮托力等。

此外，坡体在卸荷作用影响下，岩体结构趋于松动常发育拉张裂隙，为降雨提供了入渗通道。降雨的入渗，增大岩土体容重、减小内部结合力，降低结构面力学性能，并增加裂隙面间孔隙水压，不利于坡体的稳定。

4.1.4 人类工程活动对灾害体的影响

乡道周拱路（周礼镇-千佛乡-拱桥乡）修建时，对边坡坡脚进行大面积的开挖，最终形成8m～10m高边坡，使前缘降低边坡抗滑力，后缘增加边坡下滑力。边坡上部平台农田耕种及学校生活污水排放，均对边坡的稳定性造成不利影响。

4.2 崩塌边坡形成机制

拱桥乡初级中学崩塌由公路内侧切坡形成的边坡发展而来，公路开挖致使内侧形成约8m～10m边坡，边坡高度高、坡度大且仅有西侧约10m范围有护面工程，其余地段暂未有支护措施。边坡物质成分主要为中等风化泥岩夹砂岩，自身稳定性较差，在长年风化剥蚀过程中，软硬岩之间差异风化形成了凹腔，特别是雨季，雨水入渗，增大岩土体容重、减小内部结合力，致使边坡受冲刷而进一步变形，发生规模不等的崩塌，并导致不稳定边坡后缘逐渐向边坡内侧拱桥乡初级中学靠近，威胁学校及下方公路安全。。

5 崩塌边坡稳定性分析

5.1 类比评价

不稳定斜坡主要由基岩组成，岩性为中等风化紫红色块状泥岩夹薄中层砂岩，岩石较软，性脆，较破碎。边坡坡度较陡，一般在65°～70°之间，局部为陡崖。2018年7月20日暴雨后，拱桥乡初级中学周边发现三处边坡垮塌，其地层结构、岩性组合等特征与本次调查边坡基本类似，通过类比，该不稳定边坡目前整体处于稳定—基本稳定状态，后期发展趋势为欠稳定。

5.2 赤平投影评价

赤平投影可以较为直观地展示岩质边坡内各组结构面的组合关系以及组合切割体与岩质边坡的相对关系，还可以反映不稳结构体可能变形失稳的方向等，对岩质边坡的稳定性做出定性评价。

该崩塌体边坡由西向东可大致分为3段。崩塌体边坡西部（0m～9.5m）倾向320°，倾角68°，边坡岩体中主要发育2组节理，其产状分别为160°∠80°（J1）、270°∠85°（J2），经赤平投影分析得出（图5A），J1与J2结构面交线MO的倾向为202°，倾角为77°，结构面与边坡倾向相反，表明结构面组合切割体为倾向坡内的稳定结构，边坡在此种情况下趋于稳定。

图5 结构面与边坡的赤平投影关系图

崩塌体边坡中部（9.5m-110m），边坡倾向200°，根据倾角不同可细分为以下两种情况：①倾角65°，由赤平投影分析（图5B）可知，J1与J2结构面交线MO的倾向为202°，倾角为77°，相交于边坡面投影弧内侧，说明结构面组合交线与边坡两者倾向相对一致，并且边坡倾角较小，边坡在此种情况下趋于稳定；②倾角80°，由赤平投影分析（图5C）可知，J1与J2结构面相交于边坡面投影弧的同侧，说明结构面组合交线与边坡两者倾向相对一致，且边坡倾角更大，此时，该种结构面组合切割体属较不稳定结构，边坡处于基本稳定状态，存在失稳崩塌的可能性。

边坡西部（110m～130m）倾向105°，倾角70°，由赤平投影分析（图5D）可知，J1与J2结构面相交于边坡面投影弧的对侧，此时结构面倾向与边坡倾向相反，结构面组合切割体为倾向坡内的稳定结构，边坡在此种情况下趋于稳定。

赤平投影方法分析成果和类比结果一致，故认为该边坡整体处于稳定-基本稳定状态，在暴雨或地震影响下，边坡可能会进一步变形发生崩塌危险。

5.3 崩塌体边坡危害性预测

崩塌体边坡目前整体处于稳定状态，不会产生大规模的整体垮塌变形，但在持续强降雨、地震等作用下，发生局部塌陷失稳的可能性较大，将直接威胁到边坡后侧拱桥乡初级中学建筑物、学校师生、周围居民楼及居民生命财产安全，潜在经济损失约600万元。

6 结论及建议

①拱桥乡初级中学崩塌由道路修建切坡形成的边坡发展而来。平面形态呈带状，边坡走向约110°，走向方向长度约130m，边坡高约8m。崩塌体变形迹象较明显，后缘发育拉张裂缝，局部出现岩体垮塌。

②该崩塌为岩质崩塌，岩性为紫红色中等风化泥岩夹薄-中层状砂岩，岩石较软，遇水易软化，易风化剥蚀。边坡上部平台农田耕种及学校生活污水排放，均对边坡的稳定性造成不利影响。

③该处崩塌目前整体处于稳定状态，但在持续强降雨、地震等作用下，可能发生局部垮塌失稳，威胁拱桥乡初级中学及过往车辆行人生命财产安全，故急需对崩塌体进行治理，建议采用“坡面清理+挂网喷浆+挡土脚墙+截排水沟”对该崩塌进行工程治理。