崩塌地质灾害成因分析与治理措施

支 凯，潘金权

我国是地质灾害多发的国家，尤其在贵州喀斯特高原山区，地质灾害不仅种类多，波及面广，而且影响严重。崩塌是地质灾害的主要类型之一，是较陡斜坡上的岩土体在多方面因素综合作用下脱离母体崩落、滚动和堆积在坡脚的地质现象，严重威胁山区居民生命、财产安全。故研究崩塌地质灾害成因意义重大。本文以普安县兴中镇陆家岩组崩塌地质灾害点为研究对象，通过野外地质地质调查及室内分析研究，总结崩塌地质灾害成因，以期为该区及相似工程区的地质灾害防治提供参考。

1 概况

普安县兴中镇陆家岩组崩塌地质灾害点位于普安县兴中镇陆家岩组，该地质灾害点历年来都有村民反映有岩石崩落至居民房屋后方，特别是在近年来受强降雨等极端天气影响下时有发生。2018年通过高位隐蔽性地质灾害排查工作，确定该区村寨后侧山体存在破碎发育的危岩，同年纳入地质灾害台账管理，2021年纳入实施群测群防项目开展勘察设计工作。

崩塌危岩带位于陆家岩组北侧后山，总长约127m，宽约7m，总面积约889m2。与居民区相对高差79m。崩塌危岩带为泥盆系下统李家湾组（D1l）灰、暗灰色含生物屑泥晶灰岩，微风化，岩溶裂隙、风化裂隙发育，该岩石容易形成陡崖，陡壁在自重应力和地震作用下，将陡壁底部强度较低的岩石压碎，顶部形成张拉裂缝，在遭受雨水冲刷和掏蚀后，陡壁底部进一步发展成岩腔，加大了上部岩体的临空面。在风化应力、暴雨、地震及植物根劈作用下时常发生小型崩塌、掉块。

该崩塌地质灾害点威胁村民18户86人和罐子窑小学350人，威胁财产约500万元。近年来因受强降雨影响该隐患点每年均有局部崩塌，目前尚未造成人员伤亡及财产损失。

2 地质环境条件

2.1 自然地理

区内地处北回归线附近，属亚热带季风气候湿润温凉区，年平均气温13.9℃，极端最低气温-6.9℃，极端最高气温37.4℃。年平均降雨量1443.0mm，年最大和最小降雨量分别为1841.3mm、995.6mm，日最大降雨量146.7mm，小时最大降雨量38.7mm，降雨主要集中在6月～8月，占全年降雨量的82%，常出现大暴雨和特大暴雨，并伴有冰雹和大风，空间上降雨量总的趋势是随高程的升高而增大。全年无霜期290天左右。

该区河流属珠江流域北盘江水系，有溪流2条，属季节性冲沟。地表水及地下水汇入北盘江。

该地质灾害隐患点片区为中低山侵蚀类型地貌，区内碳酸盐岩发育，为典型的喀斯特地貌。地形起伏较大，多为山间洼地岩溶地貌，崩塌分布在山体顶部及中部陡崖地带，当地居民多居住在紧邻坡脚缓坡地带，最高点位于该区域北侧无名山头，标高约1637m，最低点位于居民区洼地之中，标高为1509m。相对高差128m。

2.2 地层岩性

该地质灾害隐患点危岩出露地层：

第四系（Q）：褐黄色粘土、亚粘土、砂、砾碎块等残坡积物，含植物根系，厚度一般小于2.0m，主要分布于各隐患点斜坡、缓坡处，最厚分布于坡底耕地内。

泥盆系下统李家湾组（D1l）：上部暗灰至深灰色厚层粉砂质泥晶灰岩，间夹深灰色生物碎屑泥晶灰岩，偶夹黑色薄层粘土岩，下部灰、暗灰色含生物屑泥晶灰岩与深灰色、灰黑色泥灰岩或钙质粘土岩。

2.3 地质构造

区内所在大地构造单元为扬子准地台黔北台隆六盘水断陷普安旋扭构造变形区，由北部的普安山字型构造、中南部的北东向华夏系构造带及南部的莲花状构造联合组成。岩层总体呈单斜产出，产状237°∠17°。

2.4 水文地质条件

根据区内的地层岩性、含水介质及地下水动力条件，区内地下水类型可分为碳酸盐岩岩溶水和第四系松散岩类孔隙水两类。松散岩类孔隙水主要贮存于第四系覆盖层中，由于区内覆盖层厚度较薄，其富水性较弱。碳酸盐岩类岩溶水分布于泥盆系下统李家湾组（D1l）灰岩中，该区地层为灰岩夹粘土岩，单层灰岩厚度不大，富水性中等。研究区无泉点出露。

由于区内地形较陡，大气降水主要沿溪沟迅速排泻，只有少部沿岩溶裂隙补给地下水。

2.5 地震

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），该区域基本地震的峰值加速度0.1g，基本地震的反应谱特征周期0.4s，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010（2016版））抗震设防烈度为7度第二组，属地壳稳定区域。

3 危岩体特征及稳定性分析

经对该地质灾害点进行实地调查和测量，对危岩体WYT1、WYT2特征及稳定性分析如下：

WYT1危岩体：位于陆家岩北侧山体山腰陡崖上，标高1626 m，相对居民区最近高差77m。危岩体高约3m，宽约1.5m，平均厚度为1.5m，规模约6.75m3。根据《崩塌防治工程勘查规范（试行）》（T/CAGHP011-2018），该危岩体所处坡向277°∠35°，受Jl1（276°∠85°）、Jl2（298°∠81°）、Jl3（190°∠68°）三组结构面控制。该类型崩塌在坡面上形成突出危岩单体，单体下部形成凹腔，节理裂隙发育，在长期重力作用下，节理逐渐扩展延伸。一旦拉应力超过连接处岩石的抗拉强度，岩体就会向下坠落，属坠落式危岩体。采用赤平投影对其稳定性进行分析，WYT1危岩体易沿Jl3节理面沿坡向产生破坏处于欠稳定状态；采用坠落式危岩稳定性计算，其在天然工况下稳定性系数为1.735，在暴雨工况下稳定性系数为1.23。根据《崩塌防治工程勘查规范（试行）》（T/CAGHP011-2018）危岩稳定性划分，WYT1危岩体在暴雨工况下欠稳定。

WYT2危岩体位于WYT1南东约10m处，标高1601m，相对居民区最近高差79m。危岩体长2.5m，宽4m，平均厚度约1.5m。规模约15m3。根据《崩塌防治工程勘查规范（试行）》（T/CAGHP011-2018），该危岩体所处坡向277°∠35°，发育有Jl4（167°∠58°）、Jl5（249°∠80°）、Jl6（165°∠45°）三组结构面控制。该类型崩塌控制面为节理面，倾向与斜坡临空面一致，倾角较大，斜坡表面的岩体因受到倾覆力矩的作用沿裂隙面倾倒，形成崩塌，属倾倒式危岩体。采用赤平投影对其稳定性进行分析，WYT2危岩体易沿Jl5节理面沿坡向产生破坏处于欠稳定状态；采用倾倒式危岩计算公式结果，其在天然工况下稳定性系数为1.273，在暴雨工况下稳定性系数为1.12。根据《崩塌防治工程勘查规范（试行）》（T/CAGHP011-2018）危岩稳定性划分，WYT2危岩体在暴雨工况下欠稳定。

4 崩塌地质灾害成因分析

4.1 内在因素

4.1.1 不利的地形条件

危岩体微地貌为陡崖、陡坡，地形坡度很陡，平均地形坡度约70°以上。危岩临空面倾角的大小跟危岩的形成密切相关，是危岩形成的必备条件，倾角越大，危岩愈易失稳；危岩所处高度越高，其重心越高，越容易出现倾倒失稳。

4.1.2 地层岩性

岩性对岩质边坡崩塌落石的控制作用较明显，岩质边坡稳定性主要取决于岩性组合。泥盆系下统李家湾组（D1l）灰色、深灰色厚层细晶灰岩。地层组成，其中岩性主要为灰岩：浅灰色、灰色厚层状块状夹中～厚层状灰岩，质硬、性脆，节理裂隙发育，局部呈镶嵌碎裂状，微风化至强风化。陡壁在自重应力和风化作用下，将陡壁底部强度较低的岩层压碎。在遭受雨水冲刷和掏蚀后，陡壁底部进一步发展成岩腔，加大了上部岩体的临空面。在风化营力、暴雨、地震及植物根劈作用下时常发生小型崩塌、掉块。

4.1.3 地质构造的影响

危岩体所在区域附近有断层穿过，受区域地质构造的影响，区内岩石节理裂隙发育，岩体破碎，完整性差，在暴雨冲刷下容易发生滑塌变形。

4.1.4 岩体结构

岩体结构，特别是软弱结构面对岩质边坡的变形与破坏具有显著的控制作用，它们在边坡中出现的频率及其相互组合是危岩形成和破坏的原因之一，危岩体的崩塌多以这些控制性裂隙为边界进行破坏。这些控制性裂隙包括岩层层面、节理裂隙、片理与劈理等软弱结构面，这些成因不同、大小不一的结构面将岩体分割成性质各异、力学强度不均的各种岩体结构体，构成岩质变形、破坏的岩体结构基本模式。危岩体与危岩失稳最密切的岩体结构因素为主控结构面情况（深度、张开和倾角）和裂隙间距。

危岩主控结构面切割越深，越容易失稳。危岩节理缝以上的岩体稳定情况与节理倾角的大小关系密切，直接影响危岩失稳模式，倾角缓时可能形成滑移式危岩，倾角较大时可能形成倾倒式危岩；而节理间距则直接关系到危岩的强度。

4.2 外在因素

4.2.1 水的作用

雨季是危岩失稳的多发季节，降雨强度越大、历时越长越易发生。地表水的入渗量与岩石的裂隙大小、深度及密度息息相关。暴雨期间容易导致岩体中短时间内形成一定的裂隙水压力，从而加速危岩的变形和发展。此外，雨水的下渗还起到了软化和降低岩体力学强度的作用， 对危岩抗滑稳定不利。

4.2.2 风化作用

风化作用主要表现为物理风化和生物风化。物理风化主要表现在温度的变化而使岩体膨胀、收缩，造成岩体微裂隙进一步贯通，加快了岩体的变形破坏，加速了危岩体裂隙的扩展，降低了岩体强度，加快了岩体的变形破坏；生物风化则主要由于植物的生长产生的植物根劈作用加快了裂隙的发育速度，降低岩体的稳定性，为降雨入渗提供有利条件。

综上所述，崩塌地质灾害形成是地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体结构、水的作用、风的作用等多方面因素综合作用下形成的，内在因子是危岩形成的物质基础，外在因子的影响进一步加速了内在因子的成熟，导致崩塌危岩体的形成和失稳。

5 治理措施

5.1 治理方案

方案一：对受威胁的陆家岩地灾点村民18户86人进行整体搬迁，选择适宜居住地的地方作为搬迁选址点，使受威胁的村民及学校师生免除地质灾害的困扰。搬迁时应进行妥善选择搬迁场址，在不影响当地村民正常生活工作的前提下进行综合考虑，做到搬得出，留得住。该方案投资估算约360万元（20万一户计算）。

方案二：对危岩体的最大弹跳高度、落石运动最大水平距离及单体危岩平均总能量进行分析计算，最终确定拟在危岩体下方陡坡处设置RX-I150型被动防护网进行防护，总投资概算约80.77万元。

5.2 方案比选

上述两个方案均能达到防治该危岩体的目的，从施工工艺、施工安全来看均可行，以下对两种方案进行对比论证。

5.2.1 安全比选

就安全而言，两个方案的安全性相差不大，均能达到防灾效果，保护附近人民生命财产安全的要求。但方案二搬迁后危岩体依然存在，对附近的生活生产会产生一定影响。

5.2.2 经济比选

经初步估算，方案一工程造价约为80.77万元，方案二工程造价为360万元。因此，方案一比方案二经济。

5.2.3 技术比选

方案一与方案二施工技术均较成熟。方案一被动防护网安装简单，作业时间短，易于操作；方案二由于村民搬迁后远离赖以生存的土地，村民的搬迁意愿较低，实施难度较大。综述搬迁方案实施难度较大，投入资金量大，作业时间长。

综合考虑治理措施的可行性、经济可行性、社会稳定性，最终选择方案二为该地质灾害隐患点的治理措施。

6 施工组织方案

6.1 施工条件

该区域位于贵州省黔西南州普安县兴中镇管辖范围内，有通村道路直达灾害点，交通较为便利。危岩点山脚下有居民，施工人员住宿可租借该村庄民房。施工块石备料场、施工机械停放场可选择租用居民院落等平缓的地带进行堆放。施工用水可从附近抽取；用电有民用电可就近牵拉。然建筑材料块石、碎石、砂砾石等可在距施工点附近采石场购买，水泥，钢材等材料需要到黔西南州城购买。施工所需防护网可从防护网生产厂家直接购买。为确保防治工程安全可靠，工程施工所需各类建筑材料质量必须满足设计要求，应附出厂合格证及质量检查鉴定单，并须经过现场抗冲击检验。

6.2 施工进度控制

施工进行中，在保证质量和安全的前提下，合理统筹施工工序，理顺施工关系，合理调配资源，确保工程进度。

为了贯彻国家建设的有关规定，强化工程质量，施工的质量保证就是进行施工监理，在整个工程施工过程中，施工的各个环节和各个步骤均应严格按照设计和规程规范施工，施工监理就是对各个环节和各个步骤随时进行质量监督，不仅从质量上加以控制，而且从工程费用上进行控制。

6.3 施工安全

（1）施工现场位于危岩下方，安全警钟要长鸣。施工队进场后，首先要在施工现场安全区钉好安全桩，施工人员作业佩戴安全帽。

（2）设立现场专职安全员，全天候监督，检查施工场地的安全措施，发现问题和隐患及时处理和报告。

（3）人员进入施工现场必须穿戴好劳保用品，遵守劳动纪律，严禁酒后上班，严禁非施工人员进场。

（4）设备运输及安装要有严格的安全措施，提高人员安全意识应摆在第一位，物资也尤为重要，在施工现场精力要集中，善于观察情况、分析问题。

（5）施工完成后，对坡面残余的悬挂石进行清理，以免造成二次危害。

（6）对斜坡爆破堆积体进行清除时，必须设置专职监测员及安全员，施工期间不间断的对崩塌山体进行监测，以防残余的悬挂石掉落伤人。

（7）黔西南州气候湿润，雨量充沛，尤其在雨季暴雨频发，为保障施工施工人员的生命财产安全，在大雨及以上的强降雨天气应停止施工作业，禁止任何人员进入施工场地范围内。

6.4 施工质量与验收

所有材料到达工地后，均应进行质量检查，合格后方可使用。所有钢材、砂浆均应按规范取样送实验室作强度试验。工程验收时应将原材料出厂合格证，工地材料试验报告、砂浆强度检查和试验报告、隐蔽工程检查验收记录、设计变更报告、工程重问题处理文件、竣工图等所需资料装订整齐后会同各方开展。

7 结论

（1）研究区内崩塌地质灾害具有坠落式和倾倒式两种不同类型的危岩体。

（2）通过对危岩体特征及稳定性分析，研究区内崩塌危岩带上的两个危岩体为在自然工况下属稳定的，在暴雨工况下处于欠稳定状态。

（3）研究区内崩塌地质灾害是地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体结构四个内在因素和水的作用、风的作用两个外在因素综合作用下形成的。内在因子是危岩形成的物质基础，外在因子的影响进一步加速了内在因子的成熟，导致崩塌危岩的形成和失稳。

（4）崩塌地质灾害虽然可怕，但是通过对灾害的正确评价，采取有效的防治措施，就能把地质灾害对人民生命财产的损失降到最低。

8 结语

根据普安县兴中镇陆家岩组崩塌地质灾害特征、稳定性计算和成因分析结果，采用在危岩体下方陡坡处设置高5m，长174.5m的RX-I150型被动防护网进行崩塌地质灾害防治，基本达到预期效果。