范余敏 付永光 宋睿智

河南有色巖土工程公司

淺談山體崩塌特征、危害及治理的必要性
——以西場村崩塌為例

范余敏 付永光 宋睿智

河南有色巖土工程公司

西場村崩塌發(fā)生于2010年8月5日夜間，崩塌體位于林州市石板巖鄉(xiāng)桃花洞西場村的西北山體的半山腰部位，崩塌山體巖性為石灰?guī)r，坡腳高程1000m左右，崩塌危巖頂面高程約1200m，墜落高差約200m。山坡總體坡度75°～85°，山前斜坡坡角45°～50°，坡長100m左右，山體坡腳處有樹林、農(nóng)田、旅游公路和居民點(diǎn)，屬小型巖質(zhì)崩塌。崩落的塊石一部分堆積于坡面，另一部分崩落于河谷和農(nóng)田中。目前，山體上還分布著較多未崩落的危巖和斜坡上崩落的浮石約4500m3，崩塌危巖高度約80m，最大寬度約25m，最大厚度約12m，呈倒錐形態(tài)，母巖為寒武系灰?guī)r，崩塌體積約4500m3，崩落最大水平距離約130m，最大塊度 3m×3m×3m。本次產(chǎn)生崩塌的山體在1990年曾對山體危巖進(jìn)行過爆破清理，但危巖未脫離母巖墜落，所以，當(dāng)年的爆破清危與本次山體崩塌有著直接的關(guān)系。

山體崩塌；特征；危害；治理

1 山體崩塌造成的危害

本次山體崩塌損壞小型汽車1輛，損毀農(nóng)田8畝、旅游水泥道路350m、樹木5000余株，威脅通信基站2座、電力設(shè)備1臺套，對坡腳下西場村9戶42人、房屋83間構(gòu)成威脅，此外還威脅來此旅游人員的生命安全，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)卮迕竦恼Ｉa(chǎn)、生活秩序和旅游業(yè)的發(fā)展。根據(jù)《滑坡防治工程調(diào)查規(guī)范》，綜合判定該危巖地質(zhì)災(zāi)規(guī)模小型，場地為復(fù)雜場地，危害等級為三級。

2 山體崩塌成因機(jī)制分析

2.1 影響因素

（1）地形地貌

調(diào)查區(qū)為構(gòu)造侵蝕地貌，斜坡坡度較陡，山體平均坡度75°～85°，局部地段甚至陡立，山體切割較深，相對高差約350m，臨空條件好。高陡的地形地貌為危巖的形成和崩塌的發(fā)生提供了物質(zhì)來源和空間條件。

（2）地層巖性

區(qū)內(nèi)出露地層主要為寒武系灰?guī)r，局部有厚度在50cm內(nèi)的泥質(zhì)頁巖與薄層灰?guī)r互層的軟弱層帶，抗風(fēng)化能力弱，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀近于水平，山體巖石豎向裂隙發(fā)育，與巖石層面形成的結(jié)構(gòu)面切割巖石呈塊狀，在風(fēng)化作用和熱脹冷縮的外力作用下，巖體結(jié)構(gòu)不斷遭受破壞，最終重力克服巖石的內(nèi)聚力而產(chǎn)生崩塌破壞。

（3）地質(zhì)構(gòu)造

調(diào)查區(qū)位于太行大峽谷內(nèi)，區(qū)域上有一條斷層從溝谷通過，也對兩側(cè)巖體產(chǎn)生了不利影響，使巖體節(jié)理裂隙發(fā)育程度增強(qiáng)，客觀上降低了巖體的抗風(fēng)化強(qiáng)度，加速了巖體的風(fēng)化分解。

（4）日照與溫差

調(diào)查區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，因受當(dāng)?shù)靥厥獾牡匦卧诿灿绊?，?gòu)成了獨(dú)特的山區(qū)氣候特征。四季分明，光照充足，具有春暖、夏熱、秋涼、冬寒的氣候特點(diǎn)。

該區(qū)晝夜溫差較大，氣候較為干燥，客觀上熱脹冷縮對巖體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的破壞，加速了巖體風(fēng)化裂隙的形成和延展，使巖體因差異性風(fēng)化而分割成塊狀，不斷產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)面降低了巖體的穩(wěn)定性。

（5）風(fēng)化作用

調(diào)查區(qū)地層以灰?guī)r、頁巖為主，崩塌山體主體為灰?guī)r，由于所處的地理位置的特殊性，巖體遭受較強(qiáng)烈的風(fēng)化作用降低了巖體抗風(fēng)化能力，風(fēng)化作用加速了危巖體裂隙的發(fā)展，結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度降低，促進(jìn)了巖體穩(wěn)定性的進(jìn)一步降低，在一定條件下就會形成崩塌或滑坡。

（6）人類活動

特別是1990年的爆破清危，在爆破力的作用下，使原有的裂隙延長、開啟度擴(kuò)張，并在巖體較軟弱部位形成新的震動張裂隙，加劇了巖體結(jié)構(gòu)的破壞，使其完整性進(jìn)一步降低，縮短了產(chǎn)生崩塌形成的過程，為崩塌的產(chǎn)生起到了助推作用。

綜上所述，在各種不利影響因素達(dá)到一定程度，巖體崩塌就成為必然。

2.2 變形破壞機(jī)制

西場村崩塌危巖區(qū)內(nèi)山體因地形高陡、強(qiáng)烈的日照溫差、風(fēng)化地質(zhì)作用和人類活動等因素的共同影響，巖體豎向裂隙（風(fēng)化卸荷）發(fā)育，所形成的危巖塊體點(diǎn)多、面廣。本次著重對危巖區(qū)山體的陡崖、陡坡段的巖性、結(jié)構(gòu)面特征、斜坡形態(tài)以及對“8·5”崩塌形成的條件、特點(diǎn)的進(jìn)行類比分析。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，自然狀態(tài)下危巖區(qū)中處于欠穩(wěn)定狀態(tài)的危巖4處，另外在桃花洞村斜坡危石2處。危巖體都為破碎狀態(tài)的灰?guī)r，受風(fēng)化作用、風(fēng)化卸荷作用及人類破壞活動的影響，巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育，危巖體均處于山體中上部，巖層裂縫呈斷續(xù)狀延伸，一般長度3m～5m，裂縫寬2cm～50cm，呈開放狀態(tài)，無充填膠結(jié)，人類的破壞活動加劇了巖體結(jié)構(gòu)的破壞，故在不利工況下危巖會再次產(chǎn)生崩落失穩(wěn)。

3 山體崩塌治理的必要性與緊迫性

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，“8·5”崩塌后山體仍不斷有零星小石墜落，現(xiàn)狀條件下該處山體上殘留的危巖體大都處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，在各種不利因素作用下，危巖體穩(wěn)定性逐漸降低，其發(fā)生崩塌破壞的可能性大。一旦發(fā)生崩塌破壞，不僅對坡腳下西場村9戶83間房屋42人的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，還會對來此旅游的人員生命構(gòu)成威脅，對坡下農(nóng)田、林木、旅游道路造成損毀，必將造成不良社會影響，限制當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和建設(shè)。

通過地質(zhì)災(zāi)害的治理有利于當(dāng)?shù)厣鐣姆€(wěn)定，可避免造成進(jìn)一步的損失，使居民安居樂業(yè)、社會穩(wěn)定和促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，對該危巖進(jìn)行治理是必要的，其緊迫性為一般。

治理崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的技術(shù)是比較成熟的，每年全國各地都有多例，在防治地質(zhì)災(zāi)害方面積累了大量的寶貴的經(jīng)驗(yàn)，取得了較多防治危巖體、滑坡及類似地質(zhì)災(zāi)害的成功經(jīng)驗(yàn)。

西場村崩塌危巖體為墜落式-滾動式小型崩塌，防治該類地質(zhì)災(zāi)害——采用清危、主動防護(hù)及被動防護(hù)在技術(shù)上并沒有多大難度，完全能夠通過采取被動防工程手段進(jìn)行防治。

4 不同方案的治理工程分項(xiàng)設(shè)計(jì)

4.1 方案一（清危+攔石墻+柵格防護(hù)網(wǎng)+被動防護(hù)網(wǎng)方案）

首先進(jìn)行清危、整理山前斜坡，之后在崩塌山體的斜坡地帶中上部，架設(shè)一道柵格（剛性）被動防護(hù)網(wǎng)，在斜坡陡坎沿公路修筑鋼筋混凝土攔石墻，再在柵格（剛性）被動防護(hù)網(wǎng)與攔石墻之間架設(shè)一道柔性被動防護(hù)網(wǎng)。

（1）清危：對正對村莊處陡崖段附著于斜坡上的危巖進(jìn)行全面清除，防止危巖崩塌掉塊，其清方量估計(jì)1000m3。

清除危巖時(shí)：

A.杜絕在清除危巖過程中誘發(fā)危巖崩落災(zāi)害，造成對其前方居民及建筑物的毀損；

B.清除危巖應(yīng)以人工清除為主，根據(jù)情況可采用膨脹劑進(jìn)行脹裂分解清理，禁止使用炸藥爆破，清除時(shí)盡量減少由于人工松動危巖而造成危巖體的整體崩落、彈跳、沖擊；

（2）柔性被動防護(hù)網(wǎng)

被動防護(hù)系統(tǒng)主要用于攔截落石，因此通常也稱為“攔石網(wǎng)”，有時(shí)也用以攔截泥石流、雪崩等。被動防護(hù)系統(tǒng)的攔截能力用其所能承受的沖擊動能指標(biāo)（能級）來表示。根據(jù)本項(xiàng)目的情況，在坡體中下部居民點(diǎn)上方設(shè)置RXI-150柔性被動網(wǎng)防護(hù)系統(tǒng)，根據(jù)計(jì)算的塊石能量為1301.97KJ和最大彈跳高度為6.15m，選用4m高被動網(wǎng)防護(hù)，網(wǎng)型選用RXI-150型柔性被動防護(hù)系統(tǒng)，抗沖擊的能量為1500kJ，防護(hù)長度為90m。統(tǒng)計(jì)共需被動網(wǎng)360m2。

4.2 方案二（清危+主動防護(hù)網(wǎng)+錨桿方案）

（1）清危：對正對村莊處陡崖段附著于斜坡上的危巖進(jìn)行全面清除，防止危巖崩塌掉塊，其清方量估計(jì)1000m3。

清除危巖時(shí)：

A.杜絕在清除危巖過程中誘發(fā)危巖崩落災(zāi)害，造成對其前方居民及建筑物的毀損；

B.清除危巖應(yīng)以人工清除為主，根據(jù)情況采用粉碎性定向爆破，人工清除時(shí)盡量減少由于人工松動危巖而造成危巖體的整體崩落、彈跳、沖擊；

（2）主動防護(hù)網(wǎng)

危巖體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)行SNS主動攔石網(wǎng)工程措施固定上部危巖體，設(shè)計(jì)采用GPS2型，產(chǎn)品編號DO/08/300主動防護(hù)系統(tǒng)，該防護(hù)系統(tǒng)由鋼絲繩網(wǎng)+鋼絲柵格[或邊沿（上沿）錨固（鋼索錨桿2m～4m 距4.5m）+縱橫向支撐繩（2～φ16）+鋼絲繩網(wǎng)（RN 08/300/4*4m2）+縫合繩（φ8）+WN/2.2/50鐵絲柵格+系統(tǒng)錨固組成，系統(tǒng)防護(hù)面積1500m2。

（3）錨桿

根據(jù)各危巖帶（體）實(shí)際情況，錨桿分別選用ф32HRB335鋼筋或ф28HRB335鋼筋、全長粘結(jié)型壓力注漿錨桿，經(jīng)檢算巖體破裂角約65°，設(shè)計(jì)錨桿長度根據(jù)各危巖帶（體）為5m、6m、8m或10m，其中錨桿錨固段長一般3m～5m，錨固段長度根據(jù)各危巖帶（體）錨固段計(jì)算結(jié)果確定。

墊墩尺寸為60cm×60cm×25cm，采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。錨孔鉆孔直徑為110mm，鉆孔角度為-15°～-25°，孔內(nèi)注漿采用水灰比為0.45:1～0.50:1、灰砂比為1.0:1～1.2:1（重量比）的水泥砂漿、砂漿強(qiáng)度采用M30、全孔注漿。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.16.001