评估兔儿坡边坡崩塌的地质灾害危险性与应对方案

夏 冬

（湖南省地质矿产勘查开发局四0五队，湖南 吉首 416000）

随着城镇化发展，加剧了人类工程活动的强度，对经人工开挖后形成的边坡发生滑坡、崩塌等地质灾害的可能性大，在进行工程建筑之前，我们应对该类型边坡进行地质灾害危险性评估，对存在产生地质灾害的边坡应先治理再建设的原则，有效进行源头管控，应采取预防为主，防治结合的方法，保证老百姓的生命财产安全放在第一位。然而相关的地灾调查结果显示，在上世纪九十年代以前的工程建设活动中，大部分的工程建设活动为了追求速度，加快工期，忽略了产生地质灾害的因素，特别是老百姓的自建房，没有严格按照一定的放坡坡比开挖建设，大部分为垂直开挖方式。随着地质灾害的案列越来越多，在本世纪之初，地质灾害一词慢慢被大家所熟悉，自1999年以来，湖南省先后完成了1:10万、1:5万详查任务，我省成为地质灾害最严重的省份之一，地质灾害防治工作任务十分严峻，我省先后启动了重大地质灾害立项、城镇勘查、中小学地灾调查、变更调查等任务。到目前为止，我省地质灾害防治工作基本规范化，许多地质工作者为地质灾害的防治工作规范化贡献了他们的智慧，本人也将兔儿坡边坡的危险性和应对方案进行阐述。

1 自然地理条件及地质环境条件

1.1 自然地理条件

兔儿坡边坡崩塌位于吉首市乾州街道小溪桥社区，地形地貌为低山斜坡地貌，微地貌类型为陡崖，分布标高约272.4m～214.5m，相对高差约58m，由于坡面不规整，按坡度、坡向不同可分为三段边坡，为了便于区分，本文中采用英文字母编号为AB段、BC段和CD段：

AB段长约86m，边坡走向55°，倾向145°，坡角80-86°，局部反倾，坡顶标高227.28m～265.30m，坡底标高220.1m～223.1m ，坡高7.2m～42.0m，下方为安置区居民点，居民点边缘距坡脚约9.50m～18.0m。

BC段长约38.2m，边坡走向107°，倾向197°，坡角16°～86°，平均57°，呈台阶状，坡顶标高265.30m～257.68m，坡底标高223.1m～215.01m ，坡高40.0～42.0，居民点边缘距坡脚约6m～18m。

CD段长约187m，边坡走向34°，倾向124°，坡角67°～88°，坡顶标高246.30m～265.98m，坡底标高214.5m～217.97m ，坡高31.1m～51.20m，居民点边缘距坡脚仅3.7m～20m。

1.2 地质环境条件

该崩塌区位于吉首倒转向斜的北西翼，吉首-古丈大断裂从附近通过，对场区影响较大，节理裂隙发育，岩层产状变化较大，岩层总体倾向北西（倾向为315°～328°），边坡下部局部倾向南东，倾角很陡，为76°～88°，一般为86°，近直立状。其中AB、BC段主要发育三组裂隙：j1：50°∠26°，该组裂隙较发育3～4条/m，节理面平直，较光滑，无填充，j2:145°∠85°，该组裂隙较发育3～4条/m，j3：190°∠15°该组裂隙较发育4条/m。其中j2、j3与坡向顺斜交，为外倾结构面，该三组节理与层理面将边坡岩体切割成块状岩块，是边坡岩体产生崩塌的主要结构面。

CD段段南西侧岩层产状320°∠76°，北东侧岩层产状328°∠86°，主要发育4组裂隙：j1:145°∠28°，该组裂隙较发育3-4条/m，j2：138°∠12°，该组裂隙较发育4条/m，j3：200°∠40°，该组裂隙较发育2-3条/m，j4：140°∠86°，该组裂隙较发育3～4条/m。该四组节理与层理面将边坡岩体切割成块状岩块，是边坡岩体产生崩塌的主要结构面。

2 灾害类型及分布特征

该区已发生的地质灾害主要有岩质崩塌，区内今后可能发生的地质灾害主要有崩塌。空间分布立面上危岩体主要分布在边坡的中上部地段，尤其是距坡顶10m范围内最多，平面上危岩体一般分布在离坡顶3m～12m之内。根据野外观测、钻孔及槽探验证，结合卸荷裂隙形成机理分析，卸荷带宽度与坡高有关，一般边坡越高，卸荷带宽度越大，一般为边坡高度的0.2～0.3倍，但不会超过边坡高度的0.5倍。场区卸荷裂隙主要沿岩层面分布，上宽下窄，基本无充填。卸荷裂隙深度与坡高及离坡的距离有关，距坡顶边缘越远，卸荷裂隙深度越小，一般深度为坡高的0.2～0.3倍，最大深度不会超过边坡高度的0.5倍。

根据现场调查，在兔儿坡边坡上共形成了5处危岩体（编号w1-w5），其中w1位于AB、BC和CD段上部坡顶范围，分布标高233.2m～268.5m，岩层倾向反倾状，倾角86°，卸荷裂隙发育，且发育有外倾的节理裂隙，长约310m，厚度约4m，宽约30m，体积约37200m³。

危岩体w2-w5位于边坡中上部位置，主要为不规则开挖形成，分布标高220.5m～253.8m，形状不规则形，岩层倾向呈反倾或直立状，倾角75°～86°，节理及卸荷裂隙发育，体积最小270m³，最大4200m³。

3 形成机制分析

崩塌形成机制包括内因和外因两个方面，它们是相互联系，相互补充的。危岩体的破坏机理是由各种因素综合确定的，其中内因方面的地质因素包括：地形地貌因素、地质因素等；外因方面因素包括：持续强降雨及人类活动(包括农业及工程活动)。

3.1 地形地貌因素

崩塌区斜边高度大，最高达50m，坡度陡，一般为65°～80°左右，局部近直立乃至反倾，高陡斜坡上部残留大范围危岩体，是崩塌形成的重要因素之一。

3.2 地质因素

由于场地所处构造部位特殊，处于吉首倒转向斜的北西翼，且靠近向斜轴部，加之，离吉首-古丈区域性断层不远，受构造的影响，岩层倾角陡立，倾向变化较大，总体倾向坡内（反向坡），边坡下部局部岩层发生严重扭曲，倾向与坡向相同，节理裂隙及卸荷裂隙发育，岩体完整性遭受破坏。此外，场地岩性为可溶岩灰岩，属硬质岩石，应力场改变时易产生裂隙，岩层倾角近直立，浅部易沿层面形成溶沟溶槽及溶蚀裂隙等不良地质作用。这些裂隙将岩层切断成块状，使岩体质量等级大大降低，完整性差，岩体强度低，在有临空面的条件下，容易形成崩塌。因此，地质条件是该崩塌形成的重要因素之一。

3.3 降雨因素

该区没有地表水体，大气降水是区内地下水唯一补给来源。大气降水入渗至岩体裂隙中产生裂隙静水压力及动水压力，同时，也降低了岩体内结构面的抗剪强度，使坡体稳定性降低，尤其是暴雨期间，裂隙水位的突然升高，对坡体稳定性降低明显，导致斜坡岩体变形失稳滑塌。因此，大气降水是崩塌形成的重要因素。

3.4 人类活动因素

人工采石形成了高陡边坡，改变了斜坡的应力状态，应力松驰及卸荷回弹作用沿陡倾的岩层面形成卸荷裂隙，为崩塌危岩发展提供了条件。卸荷裂隙的形成，有利于降雨的下渗，从而使斜坡整体稳定性降低。人为因素是该崩塌形成的主要因素。

3.5 其它

除上述因素外，风化作用、溶蚀作用，冻融、震动，台风，植物根系等均可以降低危岩体稳定性。

4 破坏模式分析

崩塌隐患体所在的斜坡体岩层总体为反向坡，岩层倾角陡立，节理裂隙发育，主要结构面有：岩层面，三组节理裂隙面，卸荷裂隙面。其中岩层产状与坡向构成逆向坡，不会产生顺层滑动；节理面：j1：50°∠26°，该组裂隙较发育3～4条/m，j2:145°∠85°，该组裂隙较发育3～4条/m，j3：190°∠15°该组裂隙较发育4条/m。其中j2、j3与坡向顺斜交，为外倾结构面，该三组节理与层理面将边坡岩体切割成块状岩块，是边坡岩体产生崩塌的主要结构面；卸荷裂隙面主要沿陡倾岩层面及外倾节理面发展而成，主要分布在边坡上部，是边坡岩体产生崩塌的主要结构面。岩层面、卸荷裂隙面及外倾节理面的组合关系是决定该崩塌体的破坏模式的控制因素，根据其组合关系，破坏模式有：滑移式崩塌、倾倒式崩塌及坠落式崩塌，以前两者模式为主，少量坠落式崩塌。

5 崩塌稳定性分析

该边坡已发生过多次小型崩塌，其中2008年7月，滚石造成了包蒙苑一住户的窗户被打破，并造成了一些财产损失。目前，边坡上松动危岩较多，卸荷裂隙及外倾节理裂隙等结构面较发育，自然状态下边坡整体处于稳定状态，局部欠稳定；在暴雨期间或强烈震动等不利工况下，崩塌体整体处于欠稳定-不稳定状态，单体危岩处于不稳定状态。

目前崩塌隐患体处于不稳定状态，其稳定性主要取决于降水、冻融、人类工程活动，因此其稳定性具有随季节交替而变化及长期趋于不稳定状态的特点。崩塌在降雨条件下，随着雨水入渗至岩体裂隙中产生裂隙静水压力及动水压力，同时，也降低了岩体内结构面的抗剪强度，使坡体稳定性降低，尤其是暴雨期间，裂隙水位的突然升高，对坡体稳定性降低明显，导致斜坡岩体变形失稳滑塌或倾倒破坏。随时间增加，崩塌稳定性进一步降低，发展趋势为不稳定。

6 应对方案措施建议

应对措施方案一般分2种，一是搬迁，二是工程治理两种，但是搬迁方案一般针对于偏远山区人员较少，搬迁费用少于工程治理费用的情况下，大部分住户自愿的情况下优先选择，故在本文提到的兔儿坡为城区，且搬迁费用昂贵，不做考虑。

崩塌落石防治措施较多，从防治方式可分为主动防护（防止发生），被动防护（避免危害）及预测预报与报警等。根据实际情况，提出2种工程治理方案：方案一为格构预应力锚杆、锚索挡墙+危岩清除+截排水沟；方案二为拦石墙+被动防护系统。下面详细阐述2中方案的可行性。

方案一适合于高位崩塌，首先清除危岩体，对于应急抢险来说基本上满足了排危出险的要求，在许多应急治理工程中常采用，其次再采用预应力锚杆或锚索嵌入中风化灰岩一定深度，能够保证崩塌区危岩体的整体稳定性得到保证，同时在崩塌区外围修建截排水沟，能够有效减轻地表水对危岩体形成的影响，达到了防治结合的目的，可作为治理工程一次性解决隐患的目的，相对于方案二来说，造价相对高。

方案二主要在坡脚采用重力挡土墙及缓冲填土阻拦滚石掉落，在斜坡中部和坡脚采用被动防护网拦截滚石方案。该方案对本崩塌的治理效果较差，并且危岩体较高，离居民区较近（3.7-20m），危岩体高度大，滚石崩落、滚动的距离较远，不能保证起到有效保护作用。

7 环境影响评估

采用“格构预应力锚杆、锚索挡墙+危岩清除+截排水沟”的方法进行综合防治，不会占用过多土地资源，不会大面积的工程开挖。在施工过程中加强对大气、噪声、污水、废料排放可减少对环境的不利影响；在治理工程实施后，进行崩塌区的生态恢复，保持水土、改善当地自然环境、生活环境等方面效果明显。

8 社会效益评估

本崩塌造成的灾害一定程度影响了当地群众以及政府的正常生产、生活，造成了一定的社会影响。通过地质灾害的防治工程的实施，不但可以消除或最大限度降低地质灾害对当地群众的危害，改善居民生产、生活环境，消除了不良社会影响，稳定了社会秩序，同时有限的土地资源获得充分利用，体现了“以人为本”和“构建和谐社会”的核心内容，社会效益巨大。