吕锦雄 刘岁海 郭晓宏

康定县炉城镇郭达后山危岩体发育特征及稳定性分析

吕锦雄 刘岁海 郭晓宏

(西南科技大学环境与资源学院 四川绵阳 621010)

通过工程测量、工程地质测绘、室内试验等综合手段，查明了康定县炉城镇郭达后山危岩体的规模大小、基本特征、力学性质、破坏方式以及影响因素。通过对危岩体的稳定性计算，表明危岩体在暴雨和地震工况下都处于欠稳定状态。根据危岩体的现状和发展趋势，结合危岩体所在地的自然条件和经济状况提出了危岩体的治理方案。

危岩体 工程地质 稳定性 治理方案

危岩体是由多组结构面组合而形成的，在地表风化作用、卸荷作用、重力、地震、降雨等诱发因素作用下处于不稳定、欠稳定或极限平衡状态的岩体［1］。危岩的形成、失稳与运动属于边坡地貌动力过程演化的一种重要形式，其破坏失稳具有突发性、致灾具有毁灭性的特点［2］。

郭达后山危岩体位于研究区北侧上部陡坡地段，近年来发生了多次崩塌、掉块。2007年4月、2009年5月和2012年6月发生了不同程度的崩塌，危岩下部的楼房及菜市场都遭到了一定程度的破坏。陡坡上的崩塌物及危岩体稳定性很差，在风化、震动、雨水等作用下易产生崩塌及滚落，直接威胁到下部10余家单位的生命财产安全。为了尽快消除地质灾害隐患，确保危岩体以下各单位、郭达街及过往车辆、行人的安全，研究该危岩体变形破坏特征及发展趋势，对其稳定性进行评价，并提出相应治理方案，对该区灾害防治具有重要指导意义。

1 研究区工程地质概况

研究区位于康定县炉城镇境内，折多河左岸郭达桥至向阳桥之间的斜坡地带，长约700 m，相对高差约400 m，呈东西向展布，地貌上属于高山峡谷地貌。坡体植被不发育，基岩裸露，危岩体主要发育于斜坡中上部，坡度一般为47°～62°，分布高程2 764～2 837 m(详见图1)。

如图1所示，危岩体及其上部为震旦系上统灯影组(Zbdn)大理岩，厚层－块状构造，隐晶质结构，表面多呈灰黑色，新鲜断面则为乳白色，具有油脂光泽，局部表面见钙华现象。地层产状为 258°～268°∠41°～65°。研究区地质构造较复杂，其主要特征是北西向的构造断裂带挽近期活动十分明显，地震活动比较强烈，是一个活动性的构造体系。受构造作用的影响，研究区内岩体较破碎，构造裂隙发育，主要发育的两组构造裂隙产状为:155°～171°∠47°～71°，266°～273°∠73°～76°，多闭合，局部张开约2～10 cm，裂隙面起伏粗糙，表面多有钙华现象，泥质、岩屑充填。

图1 郭达后山危岩全貌Fig.1 Overall perspective of dangerous rock mass of Guoda Mountain

研究区属青藏高原亚湿润气候区，具高原气候特征，气候干燥，日照充分、昼夜温差大，常年无夏、冰雪期长。根据从气象站获取的资料，年平均气温7.1℃，月平均最高气温15.7℃，月平均最低温度－14.7℃。年均降水量803.8 mm，多集中5－9月，占全年的60%～85%，多暴雨和连绵雨，最大日降雨量达65.9 mm，最长连绵雨长达58 d，雨量达542.9 mm。而在坡顶处及局部危岩体顶上卸荷裂隙分布不连续，在强降雨或长期降雨作用下，雨水渗入到裂隙中，岩体的力学强度下降，从而导致危岩体产生崩塌。

由于房屋建筑修建距离坡脚较近，危岩发生崩塌时对其影响较大。调查发现，近年来发生多次崩塌、掉快，均对下部房屋建筑造成了不同程度的影响。318国道和郭达街位于研究区南侧，危岩体的存在对过往车辆和行人的安全形成了巨大威胁。

2 危岩体基本特征

危岩体位于研究区北侧陡坡上部，分布高程2 764～2 837 m，坡度66°，平面面积555.4 m2，体积1 500 m3。主要由震旦系上统灯影组(Zbdn)大理岩组成，呈厚层－块状构造，表面呈灰黑色，新鲜断面为乳白色，表面有钙华现象，岩层产状258°∠65°，危岩体下部的软弱夹层以泥夹岩屑为主，在雨水入渗作用下软弱夹层发生软化，使得岩体的强度和完整性都大大降低，从而使上部岩体失稳。危岩体主要受产状160°∠47°及产状266°∠76°两组裂隙和层面切割，下部由于崩塌的不断发生已形成岩腔，致使上部岩体孤悬而形成危岩，由于坡脚处小块体的不断崩落，使得上部危岩体的重心不断外移，最终上部危岩体失稳而发生崩塌(见图2)。

图2 危岩体局部照片和赤平投影图Fig.2 Picture and stereogram of dangerous rock mass

研究区内相对高差大、温差大，寒冻作用强烈，岩体易破碎，危岩体基本都呈裸露状，风化作用十分强烈，风化带厚约1.0～2.0 m，风化带内岩体多呈碎裂－镶嵌碎裂状，同时由于康定县受广泛发育的NW向及SN向断裂带的影响，境内褶皱断裂等地质构造极为发育。康定县地震活动频繁，地震基本烈度达Ⅷ度。受地质构造作用的影响，岩体的节理、裂隙十分发育，裂隙张开宽度约4～12 cm，张开面新鲜，部分为岩屑充填，少量为泥质充填，在强降雨或持续降雨的作用下，雨水渗入到节理、裂隙中，使岩体的强度大大降低，从而使岩体失稳而发生崩塌。由于崩塌的不断发生，大量危石残存于地表，危石一般粒径为20 cm，在降雨或地震等外力作用下，易发生向坡底崩落。在裸露崩壁进一步风化、裂隙进一步发育作用下，将会不断有小块体危岩体形成，这些危石的存在，也为崩塌提供了大量的物源。

由于斜坡坡度陡，表面覆盖物少，在重力作用下易向临空方向发生崩塌、掉块，其稳定性较差，时常有小型崩塌、掉块发生。危岩体下部大理岩以乳白色为主，为新鲜断面，说明近期内崩塌、掉块仍十分活跃，发生频率较高。2009年5月在该危岩曾发生崩塌，落石崩至下部楼房屋顶，所幸落石粒径较小，未造成破坏;2012年6月，崩塌发生后造成坡脚被动防护网部分损毁，未造成人员伤亡，现已经修复。危岩体下部为东关菜市场和县国土局宿舍楼等单位，人流量大，其潜在威胁很大。

3 危岩体的破坏方式及影响因素

3.1 破坏方式

据区域地质资料，研究区受断裂构造影响，构造裂隙发育，岩体多呈块状－碎裂状结构，局部呈镶嵌碎裂状。危岩后缘裂隙发育，延伸性及贯通性较好，同时由于危岩发育区表现为陡坡地貌，坡度较大，在长期应力释放、重力及地震等综合因素作用下，岩体向临空方向卸荷明显，使坡体内走向与陡坡延伸方向一致的节理裂隙多松弛张开，时常发生小型崩塌、掉块。随着崩塌、掉块的不断发生，局部岩体下部形成小型岩腔，岩体重心逐渐外倾，在地震、重力和降雨作用下向坡外发生转动倾倒崩落［3］。

3.2 影响因素

影响危岩体稳定性因素众多［4－5］，根据现场调查，结合郭达后山危岩体的性状特征与变形特点，研究区内危岩体形成的主要影响因素如下:

(1)地形条件:地形地貌是影响危岩体发育的决定因素之一，适宜的坡度和较大的高差是产生危岩体甚至崩塌的基本地形条件。研究区危岩体处于陡坡的中上部，坡度一般为47°～62°，相对高差较大。陡坡外侧临空、危岩下部已经形成岩腔，为崩塌的形成提供了必要的地形条件。

(2)地层岩性:地层岩性是形成危岩的重要内在因素之一。危岩体上部为震旦系上统灯影组(Zbdn)大理岩，下部有软弱夹层，这种软硬相间的岩层组合易在危岩体下部形成岩腔，随着岩腔的扩大，危岩体重心不断外移而产生崩塌。

(3)岩体结构:岩体结构是形成危岩的重要内在因素之一。危岩体构造裂隙十分发育，大量的节理、裂隙大大降低了岩体的强度以及完整性，节理、裂隙的发育也为雨水的入渗提供了有利条件。

(4)水的作用:水是危岩体崩塌的主要诱发因素之一，研究区雨量充沛，受季节性影响，降雨过程集中，多暴雨和连绵雨。在暴雨或持续的降雨作用下，雨水沿节理、裂隙入渗进入到岩体内部，增加了岩体的重量，静、动水压力的增加进一步加速坡体蠕动变形的发展。随着雨水的冲刷和入渗，使得岩体裂隙不断扩张，降低了岩体的完整性，从而使岩体失稳而产生崩塌。雪融水也影响着研究区危岩体的稳定性，雪融水渗入节理、裂隙降低了岩体的强度，随着节理、裂隙的不断扩大，危岩体的稳定性也急剧下降。

(5)地震作用:研究区地震活动频繁，地震基本烈度达Ⅷ度。地震作用对岩体产生水平振动力，使地震带附近岩土体结构遭到破坏。地震的发生通常还会产生许多拉裂缝，使岩体的稳定性进一步降低。

4 危岩体的稳定性分析

4.1 计算方法选取

对危岩体进行稳定性分析，是在充分搜集其现场和历史资料条件下，结合其定性分析，并针对倾倒式破坏模式而采用的计算模型和方法。

(1)计算工况选取。由于危岩体的破坏模式为倾倒式，危岩活动的主要影响因素是大暴雨，该地区地震基本烈度为Ⅷ度区，考虑地震对危岩的影响，选取两种工况对危岩体的稳定性进行评价。工况1:自重+裂隙水压力(暴雨状态)和工况2:自重+地震力。

(2)计算参数选取。本次研究主要是对危岩体有关特征进行详查，由于研究区内无条件进行现场试验，未对岩体进行现场物理力学测试。危岩体的稳定性计算参数选取是在室内试验资料的基础上参考已有工程的取值经验，并根据该危岩体的地质特征和环境因素综合确定，主要计算参数见表1［2］。

表1 岩石力学参数取值Table 1 Mechanical parameter choice of rock mass

(3)评价标准。在野外定性判别的基础上，对危岩体进行稳定性计算。针对不同变形破坏模式的危岩体，危岩体的量化标准是有差别的。表2是参照《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T 0218－2006)［6］制定的判别依据。

表2 危岩稳定性评价标准Table 2 Estimation standard of stability of dangerous rock mass

4.2 稳定性计算

4.2.1 计算模型

通过调查分析，危岩破坏由后缘岩体抗拉强度控制，危岩体重心在倾覆点之外。在稳定性计算时，综合考虑危岩稳定的最有利情况，将岩块按各自结构体特征沿长度方向选取若干截面进行计算，同时在考虑裂隙水压力V时，设裂隙深度与裂隙充水深度相等，每一截面按单元宽度考虑，不考虑基座抗拉强度［7］。计算模型如图3所示。

图3 后缘岩体抗拉强度控制Fig.3 Strength of extension control of trailing edge rock mass

4.2.2 计算公式

式中:h为后缘裂隙深度(m);hw为后缘裂隙充水高度(m);H为后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直距离(m);a为危岩体重心到倾覆点的水平距离(m);b为后缘裂隙未贯通段下端到倾覆点之间的水平距离(m);h0为危岩体重心到倾覆点的垂直距离(m);flk为危岩体抗拉强度标准值(kPa)，根据岩石抗拉强度标准值乘以0.4的折减系数确定;θ为危岩体与基座接触面倾角(°)，外倾时取正值，内倾时取负值;β为后缘裂隙倾角(°);V为裂隙水压力(kN/m)，V=取10 kN/m;Q为地震力(kN/m)，按公式Q=ξe×W确定，式中地震水平作用系数Ⅷ级烈度地区ξe取0.2;K为危岩稳定性系数;W为危岩体自重(kN/m3)。

通过对危岩体的测量分析，取 β=47°，θ=－6.4°，a=3.09 m，b=2.7 m，h0=3.9 m，结合表1中相关参数的取值，代入公式(1)，计算结果见表3。

表3 倾倒式崩塌破坏块体稳定性计算结果表Table 3 Stability calculation result of toppling unstable rock collapse failure mass

5 治理方案建议

由以上危岩体稳定性分析计算结果可知，研究区内危岩体在暴雨或地震条件下稳定性较差。由于危岩体处于斜坡上部，相对高差较大，而且斜坡坡度较陡，无法采取清除危岩体的措施，所以根据危岩体实际情况以及主要的破坏形式，再结合当地的经济发展状况，提出如下治理方案建议:(1)在坡脚倒石堆底部修建被动防护网进行防治，防止危岩体发生崩落而威胁到坡脚多家单位及过往车辆、行人的生命财产安全。(2)在陡坡上部修建排水沟和截水沟，防治雨水渗入裂隙从而加快危岩体的破坏速度。(3)对底部发育的凹岩腔用水泥浆进行填补或者设置支撑，以保证危岩体的稳定性。(4)在已经修建一级被动防护网的倒石堆中部，进一步监测预警。

6 结论

(1)郭达后山危岩位于康定县炉城镇境内，折多河左岸郭达桥至向阳桥之间的斜坡地带。东起康定县国土资源局宿舍楼上部山脊，西至郭达桥上部山脊，长为400 m。后缘至斜坡第一分水岭，分布高程约2 764～2 884 m;前缘至东关菜市场，高程约2 484～2 488 m;相对高差约400 m。

(2)危岩体的估算方量约为1 500 m3，稳定性较差，近年曾发生过多次崩塌、掉块。在暴雨、暴晒及地震条件下，易发生小规模崩塌、掉快，对下部多家单位、郭达街及过往车辆和行人造成危害。

(3)郭达后山危岩的灾害主要为崩塌，其破坏模式为倾倒式。影响危岩稳定性的主要因素是地形条件、地层岩性、岩体结构以及降雨和雪融水的作用。

(4)根据研究区危岩现状稳定性和发展趋势，提出了治理方案建议。

［1］ 刘宝臣，潘宗源，郑金.桂林喀斯特危岩体发育特征及稳定性分析［J］.自然灾害学报，2013，22(1): 183－189.

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Development Characteristics and Stability Analysis of Dangerous Rock Mass of Guoda Mountain in Lucheng Town，Kangding County

LV Jin－xiong，LIU Sui－hai，GUO Xiao－hong

(School of Environmental Engineering and Resources，Southwest University of Science and Technology，Mianyang 621010，Sichuan，China)

The size，basic characteristics，mechanical properties，failure mode and influence factors of dangerous rock mass of Guoda Mountain in Lucheng Town，Kangding County were identified through some comprehensive means such as engineering survey，engineering geological mapping，indoor test and so on.Through the stability calculation of the dangerous rock mass，it is indicated that the dangerous rock mass is not stable in heavy rain and earthquake conditions.According to the current situation and development trend natural and economic condition countermeasures and suggestions were put forward.

Dangerous rock mass;Engineering geology;Stability;Countermeasures

P642

A

1671－8755(2015)03－0035－05

2015－03－19

吕锦雄，男，硕士研究生，研究方向为岩土工程与地质灾害。E－mail:331903585@qq.com