娃娃崖崩塌灾害特征及防治

汝 佧 汪 惠 邱洪亮

(1.西南科技大学，四川 绵阳 621010；2.四川省地质矿产勘查开发局九0九水文地质工程地质队，四川 绵阳 621050； 3.四川省川建勘察设计院，四川 成都 610017)

娃娃崖崩塌灾害特征及防治

汝 佧1汪 惠2邱洪亮3

(1.西南科技大学，四川 绵阳 621010；
2.四川省地质矿产勘查开发局九0九水文地质工程地质队，四川 绵阳 621050； 3.四川省川建勘察设计院，四川 成都 610017)

通过野外调查和获取实验数据，评估了娃娃崖崩塌灾害的特征,分析了崩塌灾害的成因，揭示了娃娃崖崩塌地质灾害形成的内部条件和外部条件，并对娃娃崖稳定性及运动形式进行了研究，提出了合理性的治理建议。

娃娃崖崩塌，特征，成因，防治

崩塌是指岩土体在自身重力的作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚的一种地质现象，具有明显的倾覆和拉裂的现象，是斜坡破坏的一种形式[1]。

1 娃娃崖区域基本地质条件

2 娃娃崖崩塌的特征及变形机制分析

1)娃娃崖崩塌的特征。a.崩塌的地质特征。崩塌岩体出露地层分布于表层土体以下，基岩裸露，岩层为厚层状灰褐色灰岩，产状112°∠20°，岩层块体大，裂隙面发育，由于灰岩的溶蚀现象，易形成凹腔。灰岩中结构面开裂2 cm～8 cm，具少量泥质充填。通过对该区裂隙调查及统计分析，结构面形态主要为上下盘吻合接触，裂面多较平直，结构面在块体沿着它滑动时，块体运动方向与块体沿结构面移动方向是一致的，结构面形态对其运动无阻抗作用。b.崩塌的分布发育特征。危岩分布区位于场区斜坡顶部。整个危岩分布区内共发育分布1处危岩体、1处危岩带。危岩体(Wy1)发育于工作区东南部陡崖，危岩长8 m，宽15 m，高6 m，危岩总体积约为720 m3，岩性为灰岩，危岩体下部形成了临空面，表面强风化，危岩体发育两组裂隙，属于危岩发育的主控裂隙。该点已经发生过崩塌现象，其破坏模式为倾倒式；危岩带(Wyd1)发育于工作区东南部陡崖，危岩长65 m，宽2 m，高15 m，危岩总体积约为1 950 m3，岩性为灰岩，危岩体下部形成了临空面，表面强风化，危岩体发育两组裂隙，属于危岩发育的主控裂隙。目前该点发生过较小的崩塌掉块现象。根据赤平投影分析，危岩体(Wy1)和危岩带(Wyd1)中发育的两条裂隙与坡面倾向基本一致，裂隙1和裂隙2的倾向与坡面倾向之间夹角小于45°，倾角小于坡角，危岩处于不稳定状态(见图1，图2)。

2)娃娃崖崩塌变形破坏机制分析。a.成因分析。危岩的形成包括内部条件和外部条件两类[2]，具体如表1所示。b.娃娃崖崩塌变形破坏机制。危岩体主要发育分布在陡崖和陡坡上，为危岩体的变形破坏提供了高陡的临空面，加之岩性较脆，砂泥岩差异风化，在岩块根部发育凹岩腔，不利于岩体保持自身稳定性，形成危岩。按危岩形成的力学机制可分为滑移式、坠落式和倾倒式[3，4](见表2)。

表1 崩塌影响因素及其表现形式

表2 娃娃崖崩塌的破坏机制及特征

3 崩塌的稳定性分析

崩塌(危岩)体的稳定性分析评价是地质灾害成灾可能性判断及决策的基础，崩塌(危岩)体稳定性评价的目的是为崩塌成灾的可能性和危害性评价提供依据。危岩块体主要分布于场区山脊顶部陡崖地段，工作区基岩被裂隙切割后处于不稳定状态，威胁坡下道路及行人，危岩主要以小型滚石、块石崩落为主，崩落方向48°～56°。勘查区内的危岩体的变形破坏模式主要有倾倒式、滑移式和坠落式，对于不同变形破坏模式的安全系数的计算各不相同。倾倒式变形破坏安全系数计算公式如下：

倾覆力矩：

(1)

抗倾覆力矩：

(2)

稳定性系数：

(3)

滑移式变形破坏稳定性系数计算公式：

(4)

坠落式变形破坏稳定性系数计算公式：

(5)

其中，W为危岩体重力，kN；P为危岩块体承受的水平地震力，kN。由P=ξW计算，ξ为水平地震系数，取值ξ=0.1；β为破裂面倾角，(°);H为危岩体高度，m；C为裂隙面的等效内聚力，kPa；φ为裂隙面的内摩擦角，(°)；e为裂隙深度，m；e1为裂隙充水深度，m；Q为裂隙中静水压力，kN；H为危岩体高度，m；a为重力作用点距倾覆点的水平距离，m；C0为危岩体的内聚力，kPa；φ0为危岩体的内摩擦角，(°)；C1为结构面的内聚力，kPa；φ1为结构面的内摩擦角，(°)；h0为地震力距倾覆点的垂直距离，m；[σt]为危岩体抗拉强度标准值,kPa。根据稳定性计算结果，按照DZ/T 0218—2006滑坡防治工程勘查规范中危岩体稳定程度等级划分表将危岩体进行稳定程度划分(见表3)。

表3 危岩稳定性评价标准

通过工作区危岩体稳定性计算，按评价标准划分其稳定性结果为在自重和暴雨的条件下，危岩体的稳定性系数F=1.278，处于欠稳定状态，在天然条件下受自重和地震力的影响，危岩体的稳定性系数F=1.006，处于欠稳定状态。

4 娃娃崖崩塌的运动形式分析

危岩体发生破坏，其运动方式受下部斜坡的物质组成、边坡坡度角等的影响，运动距离各不相同。崩落体随坡度角增大，可分别表现为滑动、滚动、跳跃和自由崩落等方式[5,6](见图3)。区内受岩体破坏影响的主要为地震和暴雨，区内危岩出露地段的坡度角均大于30°,大部分危岩以滚动、跳跃或自由崩落的方式向坡脚运动，最后堆积于坡脚缓坡地带或滚入坡下公路上，直接影响坡下公路及行人的安全。

根据调查情况和前述的定性、定量综合分析，危岩体Wy1在暴雨、地震状态下均处于欠稳定状态。在自身重力和暴雨的作用下，娃娃崖产生崩塌变形的可能性较大，其次危岩带在溶蚀及风化作用下产生局部掉块的可能性较大，严重威胁坡脚公路及行人的安全。

5 娃娃崖崩塌的防治建议

根据区内的工程地质条件和规模，建议在确保将来工程建设区安全的情况下，选择治理方案时主要考虑“经济合理，技术可靠，施工方便”的原则[7]，为此根据灾害体的具体情况，对其治理可采用两种治理方案：方案一：由于危岩体体积较大，其整体产生倾倒变形的可能性较大，且岩体为灰岩，在崩落滚动过程中不易产生解体，故考虑采用爆破清除；危岩带(Wyd1)变形破坏主要变形为溶蚀风化掉块，可考虑在坡脚设置被动防护网。方案二的区别在于对危岩带的处理可考虑采用锚杆+主动防护网。

综合上述治理方案，可以达到治理和防止灾害发生的目的。

[1] 胡厚田.崩塌与落石[M].北京:中国铁道出版杜，1998.

[2] 旷镇国.重庆市中区危岩崩塌特征、形成机制及防治研究[J].中国地质灾害与防治学报，1995,6(3):51-56.

[3] 许 强,黄润秋,殷跃平，等.2009年6·5重庆武隆鸡尾山崩滑灾害基本特征与成因机理初步研究[J].工程地质学报，2009，17(4):433-444.

[4] 苏胜忠.边坡工程勘察中崩塌落石运动模式及轨迹分析[J].工程地质学报,2011,19(4):577-581.

[5] 唐红梅，易朋莹.危岩落石运动路径研究[J].重庆建筑大学学报,2003,25(1):17-23.

[6] 黄润秋,刘卫华,周江平.滚石运动特征试验研究[J].岩土工程学报,2007,29(9):1298-1302.

[7] 胡 斌，黄润秋.软硬互层边坡崩塌机理及治理对策研究[J].工程地质学报，2009，17(2):200-205.

Characteristics and prevention of doll cliff collapse disaster

Ru Ka1Wang Hui2Qiu Hongliang3

(1.SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China;2.SichuanGeologyandMineralExplorationDevelopmentBureau909HydrogeologyandEngineeringGeologyTeam,Mianyang621050,China;3.SichuanChuanjianGeotechnicalSurveyandDesignInstitute,Chengdu610017,China)

Through the filed investigation and experiment, the characteristics of dolls cliff collapse disaster had been analyzed and assessed. By analyzed the causes of collapse disaster, internal and external conditions of the collapse disaster had been revealed. Analysis the stability and movement form of the dolls cliff collapse, rationality proposal had been given.

dolls cliff collapse, characteristics, causes, prevention

2015-06-06

汝 佧(1987- )，男，助教； 汪 惠(1989- )，女，助理工程师； 邱洪亮(1986- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)23-0066-02

P694

A