樂(lè)琪浪，孫秀娟，蔡玲玲，王洪德，高幼龍，孫向東，史學(xué)磊

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北保定 071051)

危巖體孕育的地質(zhì)過(guò)程、形成條件、誘發(fā)因素等具有復(fù)雜、隱蔽等特點(diǎn)［1～4］，致使危巖體動(dòng)態(tài)變形信息難以捕捉［5］，預(yù)警預(yù)報(bào)一直是眾多學(xué)者關(guān)注的前沿課題［6～8］。目前危巖體變形分析多數(shù)集中于地質(zhì)要素趨向性分析，缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和觀(guān)測(cè)資料支撐，對(duì)危巖體變形預(yù)警判據(jù)研究較少。本文結(jié)合三峽庫(kù)區(qū)望霞危巖體兩次變形破壞監(jiān)測(cè)信息分析危巖體動(dòng)態(tài)變形過(guò)程，提出經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)值，為危巖體變形破壞預(yù)警預(yù)報(bào)提供一定的參考。

1 危巖體基本地質(zhì)特征

望霞危巖體位于巫山縣兩坪鄉(xiāng)同心村長(zhǎng)江左岸斜坡上，發(fā)育于坡頂陡崖部位，平面上呈不規(guī)則四邊形;2010年8月21日危巖發(fā)生變形，伴隨大量掉塊現(xiàn)象，2011年危巖體再次發(fā)生大面積破壞變形，其過(guò)程及變形樣貌如圖1所示。危巖體變形區(qū)陡壁頂高程1 220～1 230 m，坡腳陡巖底部高程1115 m左右，相對(duì)高差約70～75 m，長(zhǎng)約120 m，厚30～35 m，變形危巖體體積約40×104m3。通過(guò)鉆孔和探槽揭露，危巖體變形區(qū)頂部發(fā)育深大風(fēng)化凹槽，深度最大達(dá)到65 m，危巖體變形區(qū)后緣發(fā)育7處(調(diào)查可見(jiàn))，呈現(xiàn)串珠狀并與臨空面平行排布，孔隙、溶隙十分發(fā)育，多數(shù)沿層面和節(jié)理面發(fā)育;凹槽由碎塊石堆積充填，整體呈棕紅色，顯示強(qiáng)烈的氧化作用，堆積呈現(xiàn)條帶狀，碎塊石主要為燧石塊體，灰黑色，平均粒徑6～25 cm，占85%以上，呈棱角-次棱角狀，為原地風(fēng)化產(chǎn)物，其間由粉土、黏土充填。風(fēng)化凹槽為塌陷坑和滲流通道的形成提供了基礎(chǔ)條件。危巖體底部有長(zhǎng)時(shí)期的采煤活動(dòng)，崖腳從煤層露頭線(xiàn)平硐進(jìn)尺70～800 m，局部地段達(dá)到1 200 m，采空區(qū)面積約0.24 km2，位于危巖體正下方。據(jù)調(diào)查走訪(fǎng)該區(qū)有3處窯口，高約2 m，變形危巖區(qū)東側(cè)邊界一處，其余兩處位于變形區(qū)西側(cè)，原開(kāi)采同一煤層，已廢棄。仍在開(kāi)采的是位于危巖帶西側(cè)的東河灣煤礦和東側(cè)的源珍煤礦。危巖體底部大面積采空區(qū)使得巖層支撐力削弱，導(dǎo)致崖頂發(fā)生地表塌陷，形成多處塌陷坑和寬大裂縫，引起崖頂?shù)乇泶蠓秶痪鶆虺料?，塌陷坑和裂縫不斷延伸擴(kuò)張，與上部風(fēng)化凹槽貫通，在危巖體后緣形成深大控制性裂縫，其變形直接對(duì)望霞危巖體整體滑塌起著關(guān)鍵性作用。

圖1 望霞危巖體工程地質(zhì)剖面及變形樣貌圖Fig.1 Engineering geology profile and deformation appearance of the Wangxia unstable rock mass

危巖區(qū)正下方有大面積的采空區(qū)，為分析危巖體后緣變形機(jī)理，查清采煤巷道走向、采空范圍和邊界，采用瞬變電磁、高密度電法對(duì)采空區(qū)進(jìn)行勘查。選擇2條剖面進(jìn)行勘測(cè)，WT3位于危巖體后緣靠西側(cè)，T9號(hào)縫區(qū)、WT4位于變形區(qū)東側(cè)“七萬(wàn)方”頂部。危巖體西側(cè)底部在標(biāo)高為1 070～1 085 m出現(xiàn)低阻異常，靠東側(cè)方向更為明顯，結(jié)合調(diào)查認(rèn)為該區(qū)巷道方向?yàn)镹NE，并且靠近危巖體底部巷道向東側(cè)偏轉(zhuǎn)。在其頂部顯示深約45 m的風(fēng)化凹槽，T9號(hào)裂縫沿著凹槽發(fā)育延伸，呈現(xiàn)階梯狀，但并未貫通至底部采礦區(qū)中，處于延伸擴(kuò)展階段。危巖體東側(cè)即T10號(hào)縫東段區(qū)域底部有明顯低阻，顯示在1 065～1 075 m高程內(nèi)，采空區(qū)范圍較大，為該區(qū)主采區(qū)，該區(qū)頂部發(fā)育深度約55 m的風(fēng)化凹槽，T10號(hào)縫沿凹槽擴(kuò)張已貫通至采空區(qū)范圍內(nèi)，呈現(xiàn)陡直狀，傾向SSW。該縫為危巖體的滲流通道，控制著危巖體的整體變形。底部采空區(qū)對(duì)T10號(hào)縫的形成及其發(fā)展起到了控制作用，為危巖體下挫并向右側(cè)旋轉(zhuǎn)滑移提供了空間和條件。

2010年10月21 日望霞危巖體發(fā)生明顯破壞，并在后緣形成貫通性控制性裂縫T10，該裂縫平面展布呈現(xiàn)“直角”狀，即裂縫東段與西段相交成直角狀，長(zhǎng)約100 m，具有明顯的分段性特點(diǎn)，顯示不同的變形程度和變形方式。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，危巖體后緣裂縫的發(fā)育和延伸都在老裂縫的基礎(chǔ)上形成，并且具有NE向漸進(jìn)后靠的趨勢(shì)，呈近直角、臺(tái)階狀樣貌(圖2)，顯示分級(jí)分期的變形作用，這與底部采空區(qū)和貫通性主控裂縫的關(guān)系極為密切。在2011年10月危巖體再次發(fā)生大面積破壞變形后，T10號(hào)縫成為危巖體后緣邊界，塌陷最大達(dá)到8.9 m，前部危巖體已整體垮塌，該縫面成為后緣巖體新的臨空面，顯示臺(tái)階式漸進(jìn)后靠變形演化。根據(jù)T10號(hào)縫分布發(fā)育及變形特征，將T10號(hào)縫劃分為3段，各段特點(diǎn)如表1所示。

圖2 望霞危巖體控制性裂縫展布及監(jiān)測(cè)要素分布圖Fig.2 Monitoring system distribution and extension of the controlling crack of the Wangxia unstable rock

表1 望霞危巖體后緣控制性裂縫T10各分段裂縫地質(zhì)特征Table 1 Segment features of the controlling crack T10 at the back edge of the Wangxia unstable rock

2 危巖體后緣控制裂縫變形特征

2010年8月30 日望霞危巖體發(fā)生較大變形，在2011年10月變形再次加劇。在兩次破壞變形過(guò)程中，為密切監(jiān)測(cè)危巖體變形過(guò)程，在危巖體后緣控制性裂縫T10上布置裂縫位移監(jiān)測(cè)3處、GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)3處，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置如圖2所示。

望霞危巖體變形具有典型漸進(jìn)式特點(diǎn)，從危巖體出現(xiàn)變形開(kāi)始到失穩(wěn)破壞，分為初始變形、等速變形和加速變形3個(gè)階段，其變形特征見(jiàn)表2。望霞危巖體在兩次變形過(guò)程中，對(duì)危巖體后緣主控裂縫變形采用3階段分析法，細(xì)化、量化變形量和變形速率，為危巖體變形破壞預(yù)警預(yù)報(bào)提供準(zhǔn)確依據(jù)，限于篇幅僅介紹裂縫位移監(jiān)測(cè)信息曲線(xiàn)分析，如圖3所示。

表2 望霞危巖體后緣控制性裂縫變形特征分析Table 2 Deformation features of the controlling crack at the back edge of the Wangxia unstable rock

3 結(jié)論與建議

(1)危巖區(qū)正下方有大面積的采空區(qū)，該區(qū)巷道方向?yàn)镹NE，在靠近危巖體底部巷道向東側(cè)偏轉(zhuǎn)，在其頂部發(fā)育深大的風(fēng)化凹槽。T10號(hào)縫東段區(qū)域底部為煤層主采區(qū)，裂縫貫通至采空區(qū)范圍內(nèi)，呈現(xiàn)陡直狀，傾向SSW。該縫為危巖體的滲流通道，控制著危巖體的整體變形，并為危巖體下挫并向右側(cè)旋轉(zhuǎn)滑移提供了空間和條件。

(2)望霞危巖體的變形受控于底部采空區(qū)、后緣塌陷坑、風(fēng)化凹槽，并與巖體的節(jié)理裂隙關(guān)系密切，在2次變形過(guò)程中形成的后緣控制性裂縫T10號(hào)縫呈直角狀，呈現(xiàn)不同性質(zhì)的3個(gè)裂縫段，在變形程度上由東向西減弱，主要以塌陷沉降為主，伴隨強(qiáng)烈的擴(kuò)張，形成階梯狀陷落地貌，顯示臺(tái)階式漸進(jìn)后靠變形演化特征。

圖3 2010年及2011年望霞危巖后緣控制性裂縫T10變形演化過(guò)程Fig.3 Deformation evolution process of the controlling crack T10 at the back edge of the Wangxia unstable rock mass in 2010 and 2011

(3)將望霞危巖體變形分為3個(gè)演化階段，在危巖體初加速變形時(shí)其平均速率為30 mm/d，結(jié)合宏觀(guān)地質(zhì)現(xiàn)象作為危巖體轉(zhuǎn)入加速變形階段的重要指標(biāo)值。在危巖體臨滑臨崩時(shí)應(yīng)以變形加速度急劇增大，并結(jié)合裂縫貫通性、掉塊、崩落、滾石、塌陷、聲響等宏觀(guān)現(xiàn)象的強(qiáng)烈程度作為預(yù)警判據(jù)。

［1］ 劉傳正.重慶武隆羊角鎮(zhèn)工程地質(zhì)環(huán)境初步研究［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2013，40(2):1-8.［LIU C Z. Primary research on thegeological environment around Yangjiao town in Wulong County，Chongqing，China［J］.Hydrogeology＆ Engineering Geology，2013，40(2):1-8.(in Chinese)］

［2］ 徐開(kāi)祥，林堅(jiān)，潘偉.鏈子崖危巖體的變形特征、形成機(jī)制、變形破壞方式預(yù)測(cè)及穩(wěn)定性初步評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1991，2(3):16-30.［XU K X，LIN J，PAN W.The improved Nishihara model of loess based on fractional calculus［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，1991，2(3):16-30.(in Chinese)］

［3］ 陳洪凱，唐紅梅.長(zhǎng)江三峽水庫(kù)區(qū)危巖分類(lèi)及宏觀(guān)判據(jù)研究［J］.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2005，16(4):53-57.［CHEN H K，TANG H M.Classification and identify of perilous rock in the area of the Three Gorges Reservoir［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2005，16(4):53-57.(in Chinese)］

［4］ 王國(guó)章，李濱，馮振，等.重慶武隆雞冠嶺巖質(zhì)崩滑-碎屑流過(guò)程模擬［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2014，41(5):101-106.［WANG G Z，LI B，F(xiàn)ENG Z，et al．Simulation of the process of the Jiguanling rock avalanche in Wulong of Chongqing［J］.Hydrogeology＆ Engineering Geology，2014，41(5):101-106.(in Chinese)］

［5］ 高伊航，劉之葵，唐克靜，等.重慶瀼渡場(chǎng)北崩滑體變形特征及成因分析［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2014，41(2):148-152.［GAO Y H，LIU Z K，TANG K J，et al．Deformation characteristics and forming factors of the Chongqing Northern Rangduchang landslide［J］.Hydrogeology ＆Engineering Geology，2014，41(2):148-152.(in Chinese)］

［6］ 王洪德，高幼龍，薛星橋，等.鏈子崖危巖體防治工程監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)功能及效果［J］.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2001，12(2):59-63.［WANG H D，GAO Y L，XUE X Q，et al.Function and effect of monitoring-forecasting system ofcontrolworksin Lianziya dangerous rock mass ［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2001，12(2):59-63.(in Chinese)］

［7］ 劉傳正，王洪德，涂鵬飛，等.長(zhǎng)江三峽鏈子崖危巖體防治工程效果研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25(11):2171-2179.［LIU C Z，WANG H D，TU P F，et al．Study on control engineering effect about Lianziya dangerous rock-body in Three Gorges reservoir of Yangtze River ［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2006，25(11):2171-2179.(in Chinese)］

［8］ 樂(lè)琪浪，王洪德，薛星橋，等.巫山縣望霞危巖體變形監(jiān)測(cè)及破壞機(jī)制分析［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011，19(6):823-830.［LE Q L，WANG H D，XUE X Q，et al．Deformation monitoring and failure mechanism ofWangxiadangerousrock massin Wushan country［J］.Journal of Engineering Geology，2011，19(6):823-830.(in Chinese)］