G318康定段上瓦斯危石（岩）群发复合型灾害治理研究

王宝亮

（1.核工业西南勘察设计研究院有限公司,四川 成都 610061; 2.西藏东南建设有限责任公司,西藏 林芝 860100）

0 引言

危石为脱离母岩后散落或嵌入斜坡土体，在地球内外动力作用下，沿斜坡发生抛射、弹跳、滚落、滑移等的现象。危石部分孕育于斜坡土体中，又不能与斜坡土体同收缩同膨胀，软硬程度和风化差异的不同，斜坡土体多风化易侵蚀，为危石提供临空条件，在降雨、地震、植被根系等作用下，危石发生失稳破坏致灾。危石与周围土体的差异性是斜坡危石致灾的内因，地球内外动力作用是外因，危石产生、发展和消亡是内因、外因共同作用的结果。对于危石胡厚田、曾廉和铁道系统做了较多的研究工作[1-2]。

危岩是指位于陡崖或陡坡上被多组岩体结构面切割且稳定性较差的岩石块体及其组合，其形成、失稳与运动属于斜坡动力地貌过程的主要表现形式。陈洪凯及其科研团队对危岩形成机制、稳定性计算方法、评价方法等方面进行了系统有效的研究[3]。通过G318康定段上瓦斯危石（岩）群发复合型灾害的研究，作者认为危石（岩）识别与稳定性分析、危石（岩）致灾路径追踪、危石（岩）冲击能量和危害程度的研究是治理危岩危石的关键技术。

1 工程概况

2014年11月22日四川康定发生Ⅶ级地震引发了震区及周边地区大量的次生地质灾害，G318康定段上瓦斯村危石（岩）位于康定市姑咱镇上瓦斯村西南侧斜坡上（图1），斜坡前缘分布高程1 272~1 288 m，后缘位于陡缓交界的缓坡平台边缘，后缘至山顶分布高程1 443~1 665 m，微地貌上表现为上陡下缓，坡体上部（崩塌区）地形较陡，平均坡度为40°~65°，局部近直立；下部（堆积区）坡度较缓，平均坡度20°~30°，勘察区所在斜坡相对高差约400 m，斜坡沿走向方向宽约600 m。在崩塌区左右边界附近局部出露澄江—晋宁组斜长花岗岩（γO2），属于岩浆岩，矿物成分主要为长石和石英，岩体节理裂隙发育，多呈碎裂状结构，易发生掉块。斜坡表面多被第四系松散崩坡积层覆盖，主要为碎块石土，碎石粒径5~20 cm，块石粒径0.2~1.5 m，最大粒径可达10 m，形成孤石，坡体物质松散，部分块石基座已被掏空，形成危石[4]。

图1 危石（岩）群发复合型全貌图

根据微地貌特征将整个斜坡划分为五个区，其中包含九个危岩带（五个危岩单体）、六个危石带（63危石单体）。Ⅰ区（危岩带Ⅰ~危岩带Ⅷ、危石带Ⅰ、危石带Ⅱ包含5个危石单体）、Ⅱ区（危石带Ⅲ包含8个危石单体）、Ⅲ区（危石带Ⅳ包含29个危石单体）、Ⅳ区（危石带Ⅴ包含16个危石单体）、Ⅴ区（危石带Ⅵ包含5个危石单体）。

2 危石（岩）特征与形成机制分析

2.1 危石特征

危石主要发育于斜坡地段崩坡积层块碎石土，主要是堆积层在地震、汛期暴雨等外力作用下发生浅表滑塌，残留的块碎石裸露于地表，随着下方土体被淘蚀，坡表局部碎石和块石在空间形态上呈架空状态，在地震、暴雨等外力作用下容易失稳滚落。见图2，危石发育，广泛分布于整个斜坡上，且在有的区域分布较为集中，形成危石带，有的分布较为零散，整体上呈斜坡上部分布较多，且具有数量多、规模大、成群分布的特点。斜坡山高坡陡，相对高差达393 m，且危石大量分布于斜坡上部，相对威胁区最大高差达220 m。

图2 典型危石照片

斜坡纵向上上陡下缓，横向上为冲沟—小山脊交替，斜坡上多生长灌木，植被覆盖率约50%，斜坡整体较稳定，但在暴雨、地震等外营力作用下易发生小型浅表滑塌，危石滚落现象常有发生。根据微地貌特征将勘察区分为六个区，每个区分布有一些危石，根据危石的分布特征将危石分布区域划分为6个危石带，见表1。

表1 危石带特征表

2.2 危石形成机制分析

对于危石地震破坏表现为与地震同步出现的同震破坏，震后因地质环境改变而导致的间接破坏，同震破坏表现出来的为特殊的抛射型破坏模式[5]；间接破坏模式是较普遍的，P波和S波为危石形成提供必要条件。根据工程地质测绘与调查，危石形成的内因是危石在物理力学性质方面与周围土体的差异性，外动力因素主要为地震、降雨、根系劈裂等因素。单个块石周围的岩土层在地表水冲蚀侵蚀、风蚀、地震和根系劈裂等作用下，块石周围的岩土层被逐渐淘蚀，导致块石形成临空，最终形成危石。

2.3 危岩特征

危岩主要发育于斜坡右侧地形坡度较陡的陡壁和陡坡区域，主要是斜坡前缘应力的重分布和卸荷等原因，产生较密集的卸荷裂隙，逐渐形成贯通的分离面，形成危岩体，在外界触发因素的作用下形成崩塌，见图3。斜坡分布9个危岩带，主要破坏模式为剥落掉块和滑移式；发育有5个危岩单体，WY01（危石带Ⅶ）、WY02（危岩带Ⅵ）、WY03、WY04、WY05、WY06，见表2。因山高坡陡，危岩（带）对威胁对象的威胁较大。

图3 典型危岩照片

表2 危岩带特征表

2.4 危岩形成机制分析

G318康定段上瓦斯位于大渡河一级支流瓦斯河右岸，受河流侵蚀和地质构造作用，河谷深切，岩体风化破碎，斜坡相对高差393 m，地形上陡下缓，局部近乎直立。

危岩风化作用主要沿卸荷裂隙和构造裂隙带进行，由于各结构面组合切割，时常发生零星掉块；随着掉块的不断发生，坡面凹凸不平，形成多处小型岩腔；在重力作用以及植物根劈作用下，岩体倾向坡外的裂隙逐渐张开、延伸、扩展、贯通，最终发展为全贯通。随着降雨的渗入，危岩与周围岩体的侧向摩阻力减小，形成群发掉块。表层掉块脱落后，暴露出深部危岩，在风化营力、暴雨、地震作用下再次逐渐形成链式崩塌。上瓦斯危岩发生破坏的模式主要表现为滑移式崩塌和剥落式破坏，规模较小，危岩单体方量为0.6~15.3 m3，已崩落的堆积于坡脚较平缓地带。

3 危石（岩）群发复合型灾害治理措施

通过对危石（岩）群的运动轨迹进行计算，结合现场调查以及对“5·12”汶川地震、“4·20”芦山地震及“11·22”康定地震前后落石点的统计，综合得出危石（岩）群的影响范围。危石（岩）群产生落石主要经下部的斜坡弹跳、滚动，主要威胁上瓦斯村耕地、居民区及G318国道，威胁人数110户331人，为保障下方居民的生命财产安全，应对该危石（岩）群进行治理。

根据危石（岩）群变形破坏特征、落石运动特征以及保护对象所处位置，建议采用主动、被动结合进行保护[6-7]。具体治理方案建议如下：

（1）针对危岩带Ⅰ、危岩带Ⅱ、危岩带Ⅲ、危岩带Ⅳ主要破坏模式为剥落掉块，建议在危石带下缘采取被动网防护措施。

（2）危岩带Ⅴ、危岩带Ⅵ、危岩带Ⅶ主要破坏模式为剥落掉块，但下缘无建设被动防护措施空间，建议采用主动防护网的保护措施。

（3）危岩带Ⅷ主要破坏模式为剥落掉块，右侧有建设被动防护措施空间，建议采用拦石墙的保护措施，左侧无被动防护措施空间，建议采用主动防护网措施。

（4）危岩带Ⅸ主要破坏模式为剥落掉块，下缘无修建被动防护措施空间，建议采用主动防护网措施进行防护。

（5）针对WY01、WY03、WY04、WY05，建议破碎清除。

（6）针对Ⅱ区、Ⅲ区危石单体，坡脚空间较大，建议采取拦石墙防护措施。

（7）针对Ⅳ区、Ⅴ区危石建议采用被动防护网进行保护。

4 结论

（1）危石（岩）群发育于G318康定段上瓦斯斜坡上，受降雨冲蚀稳定性变差，在地震激发下危石（岩）滑移、滚落致灾；通过对全斜坡危石（岩）一一进行分析研判，根据地形地貌、轨迹反演和运动计算等，科学划分区域，提出主被动相结合的综合治理措施。

（2）对危石（岩）进行科学辨识，对稳定性进行定性定量分析，反演危石（岩）致灾路径，是研究危石（岩）群发复合型治理的关键。

（3）川藏线（G318）是连接我国西南方的重大交通干线和枢纽咽喉。服务国家战略围绕川藏线雅安至林芝段进行危石（岩）群发复合型灾害治理研究是下一步工作的重点。