浅析危岩崩塌地质灾害成因机制及防治对策

黄义佳 冯亮勇

摘要：危岩崩塌地质灾害指在岩石裸露的陡峭坡体上较大的岩块突然脱离母体，发生崩落、滚动、倾倒的地质现象[1]。通过对危岩崩塌地质灾害成因机制的研究，并进行危岩体的稳定性分析，采用相应的防治措施对危岩体进行治理，对类似的危岩崩塌地质灾害具有一定的指导和借鉴意义。本文以韶关市曲江区马鞍山山顶西北侧危岩崩塌地质灾害勘查设计项目为例[2]，着重研究地质灾害成因机制及防治对策。

关键词：危岩崩塌；地质灾害；成因机制；稳定性分析；防治对策

1.引言

马鞍山山顶西北侧危岩崩塌地质灾害点位于韶关市曲江区马坝镇马鞍山人民公园山顶处，位于韶关市曲江区滑坡、崩塌、地面塌陷地质灾害中易发区[3]，地理坐标为：东经113°36′15″，北纬24°41′12″。危岩崩塌体分布高程约为198m～214m，相对高差16m，危石耸立，顶部岩石较破碎，危岩体崩落后形成一个大型反倾凹陷岩腔，崩落岩块顺北侧山坡滚落至标高约为106m的公园绿道上及残留在山坡坡面，崩落岩块约为3m3～5m3，最大可达25m3，对坡面植被及坡脚公园绿道造成了严重破坏，威胁约110人，直接经济损失约600万，社会影响较大（见图1和图2）。

2.危岩崩塌体特征

马鞍山山顶岩层主要由二叠系下统石灰岩组成，岩层产状较平缓，岩石垂向发育，岩体被切割形成陡壁危崖，整体坡向330°～360°，坡角达70°～85°（局部内倾），危岩体分布范围坡高约20m～25m，宽约80m。危岩体主要为强～中风化石灰岩，一般块体块径为0.5m～5m。山顶岩体节理裂隙软弱面多被风化剥蚀，同时有发育两组主控结构面，裂面一般张开2cm～10cm，这些节理裂隙及结构面将岩体分割成块状，形成一系列的孤石、危岩体，局部岩体反倾向外侧突出，在降雨和风化作用下，当结构面强度降低至不足以牵制岩块时，崩塌体就会脱离母体，顺山坡滚落形成崩塌地质灾害，影响山顶凉亭、气象塔、通讯塔及山脚环山绿道、运动场及相关人员生命财产安全。

3.危岩崩塌成因机制

3.1危岩形成的影响因素分析

据所处的地质环境分析，危岩体的形成包括内部条件和外部条件两类，内部条件包括地形地貌、地层岩性、坡体结构、高陡临空面；外部條件包括：降雨、风化、植被、人类工程活动等。在各种外界影响因素中，适宜的地形条件、节理裂隙发育、裂隙水压力等都可能成为促进崩塌发生的主要原因。

3.2危岩成因机制分析

马鞍山山顶西北侧危岩崩塌部位山顶岩体高陡、直立，山体经过长期的风化等地质营力作用，岩体节理、裂隙发育、结构破碎，并存在外倾薄弱结构面；加之岩体内发育的两组裂缝及层面的切割，将岩体切割成大小不等的块体；崩塌激发因素为崩塌灾害发生前半个多月来的连续降雨，雨水入渗岩体裂隙、节理，使得结构面充填物湿润、膨胀、软化，岩体附着力降低，岩体在重力作用下脱离母岩崩落向低处山脚滚动，形成此次危岩崩塌地质灾害。

4.危岩崩塌稳定性分析

4.1定性分析

本次危岩稳定性评价采用赤平极射投影法进行定性分析。赤平极射投影法是岩质边坡稳定性分析中的一个重要的方法，既可以确定边坡上的结构面和边坡临空面的空间组合关系，确定边坡上可能不稳定楔形结构体的几何形态、规模大小，以及它们的空间位置和分布，也可以确定不稳定结构体的可能变形位移方向，直观、初步做出边坡稳定性状态评价[4]。

危岩体的赤平投影图见下图所示，根据野外实地调查和赤平投影图中坡面、岩层层面以及主控结构面三维空间组合来分析，危岩体处于稳定状态（见图3）。

4.2定量计算

根据本区危岩体主要受两组外倾结构面控制，其失稳破坏方式为拉剪—倾倒式[5]，对本区危岩崩塌体选用极限平衡法的模式进行计算（图4）。

（1）计算模型

（3）计算参数

结构面物理力学参数取值详见表1所示。

（4）计算结果

通过对岩体崩塌断面在天然工况及暴雨工况状态下的计算，判断危岩体在天然工况状态下整体稳定性为稳定，在暴雨工况状态下整体稳定性为不稳定，稳定系数及稳定性评价见下表2。

5.危岩崩塌防治对策

根据危岩崩塌的防治原则[6]，结合本次危岩崩塌地质灾害的特点对本次危岩崩塌地质灾害影响范围采取“锚杆钢筋砼支撑墙（柱）+挂网喷砼+裂缝注浆+监测方案”的综合治理措施，具体防治措施如下：

（1）清除坡脚、残留半山坡面及山顶崩塌区的危岩岩块，以消除二次崩塌滚落造成继发性地质灾害的隐患，确保治理加固施工及山脚公园道路及运动场人员安全；

（2）对岩体大型裂缝进行灌浆充填加固，有效地防止地表雨水渗入加剧裂隙风化，提高上下盘岩体的结合力及整体稳定性；

（3）对破碎风化岩体表面进行挂网喷砼护面，可阻止雨水沿节理入渗加剧岩体风化，进一步提高岩体的整体稳定性；

（4）对山顶西北侧危岩崩塌部位凸出岩体设置钢筋砼墙柱进行支撑加固，有效地阻止下部破碎岩层的风化剥落，同时又对陡峭岩体崩落形成的凹进岩腔进行嵌补以及对上部凸出岩体进行支撑，增强了山顶岩体的整体稳定性；

（5）在危岩顶部设置水平位移长期监测点和安装伸缩仪对裂缝变形情况进行测量，并安装报警器，在崩塌体顶部修建截水沟，对崩塌上方汇水区的地表水进行截排，防止其对危岩的进一步冲刷[7]；

（6）建立群策群防管理体系，自然资源主管部门对危岩崩塌体派专人定期对危岩顶部进行巡查，另外，降雨期间封闭马鞍山环形绿道禁止行人在危岩崩塌体下方游玩散步（图5）。

6.结语

韶关市曲江区马鞍山山顶西北侧危岩崩塌地质灾害隐患点经过治理加固后，崩塌部位山顶岩体整体稳定性大大提高，有效避免和该部位危岩崩塌地质灾害的发生。既对山顶气象通讯建构筑物和公园设施进行有效的保护，又为曲江马鞍山人民公园优美的市民休闲活动空间提供了安全保障，对类似的危岩崩塌地质灾害防治具有一定的指导和借鉴意义。

参考文献：

[1]骆银辉，胡斌，朱荣华，等.崩塌的形成机理与防治方法[J].西部探矿工程， 2008， 12： 1-3.

[2]黄义佳，冯亮勇，等，韶关市曲江区马鞍山山顶西北侧危岩崩塌地质灾害勘查设计[R].广东省有色金属地质局九三二队， 2018.

[3]张林生，陈保林，王苗，等，韶关市曲江区地质灾害防治规划说明书（2009～2020年）[R].韶关市矿产资源资源与地质环境监测中心， 2009.

[4]化建新，郑建国，等.工程地质手册（第五版）[S].中国建筑工业出版社， 2018.

[5]董好刚，张宏鑫，陈州丰.三峡库区云阳至江津段崩塌发育及破坏特征分析[J].人民长江， 2009， 40（21）： 20-22+111.

[6]姚一江.危岩崩塌形成的条件、类型及防治原则[J].铁道部科学研究院西南所， 1989.

[7]黎义勇，彭轲，赵信文，等.鄂西清江水布垭库区鹰嘴岩崩塌体成因机理分析[J].华南地质与矿产， 2012， 28： 9.