G318康定段上瓦斯危石（巖）群發(fā)復(fù)合型災(zāi)害治理研究

王寶亮

（1.核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司,四川 成都 610061; 2.西藏東南建設(shè)有限責(zé)任公司,西藏 林芝 860100）

0 引言

危石為脫離母巖后散落或嵌入斜坡土體，在地球內(nèi)外動力作用下，沿斜坡發(fā)生拋射、彈跳、滾落、滑移等的現(xiàn)象。危石部分孕育于斜坡土體中，又不能與斜坡土體同收縮同膨脹，軟硬程度和風(fēng)化差異的不同，斜坡土體多風(fēng)化易侵蝕，為危石提供臨空條件，在降雨、地震、植被根系等作用下，危石發(fā)生失穩(wěn)破壞致災(zāi)。危石與周圍土體的差異性是斜坡危石致災(zāi)的內(nèi)因，地球內(nèi)外動力作用是外因，危石產(chǎn)生、發(fā)展和消亡是內(nèi)因、外因共同作用的結(jié)果。對于危石胡厚田、曾廉和鐵道系統(tǒng)做了較多的研究工作[1-2]。

危巖是指位于陡崖或陡坡上被多組巖體結(jié)構(gòu)面切割且穩(wěn)定性較差的巖石塊體及其組合，其形成、失穩(wěn)與運動屬于斜坡動力地貌過程的主要表現(xiàn)形式。陳洪凱及其科研團隊對危巖形成機制、穩(wěn)定性計算方法、評價方法等方面進行了系統(tǒng)有效的研究[3]。通過G318康定段上瓦斯危石（巖）群發(fā)復(fù)合型災(zāi)害的研究，作者認(rèn)為危石（巖）識別與穩(wěn)定性分析、危石（巖）致災(zāi)路徑追蹤、危石（巖）沖擊能量和危害程度的研究是治理危巖危石的關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

2014年11月22日四川康定發(fā)生Ⅶ級地震引發(fā)了震區(qū)及周邊地區(qū)大量的次生地質(zhì)災(zāi)害，G318康定段上瓦斯村危石（巖）位于康定市姑咱鎮(zhèn)上瓦斯村西南側(cè)斜坡上（圖1），斜坡前緣分布高程1 272~1 288 m，后緣位于陡緩交界的緩坡平臺邊緣，后緣至山頂分布高程1 443~1 665 m，微地貌上表現(xiàn)為上陡下緩，坡體上部（崩塌區(qū)）地形較陡，平均坡度為40°~65°，局部近直立；下部（堆積區(qū)）坡度較緩，平均坡度20°~30°，勘察區(qū)所在斜坡相對高差約400 m，斜坡沿走向方向?qū)捈s600 m。在崩塌區(qū)左右邊界附近局部出露澄江—晉寧組斜長花崗巖（γO2），屬于巖漿巖，礦物成分主要為長石和石英，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，多呈碎裂狀結(jié)構(gòu)，易發(fā)生掉塊。斜坡表面多被第四系松散崩坡積層覆蓋，主要為碎塊石土，碎石粒徑5~20 cm，塊石粒徑0.2~1.5 m，最大粒徑可達10 m，形成孤石，坡體物質(zhì)松散，部分塊石基座已被掏空，形成危石[4]。

圖1 危石（巖）群發(fā)復(fù)合型全貌圖

根據(jù)微地貌特征將整個斜坡劃分為五個區(qū)，其中包含九個危巖帶（五個危巖單體）、六個危石帶（63危石單體）。Ⅰ區(qū)（危巖帶Ⅰ~危巖帶Ⅷ、危石帶Ⅰ、危石帶Ⅱ包含5個危石單體）、Ⅱ區(qū)（危石帶Ⅲ包含8個危石單體）、Ⅲ區(qū)（危石帶Ⅳ包含29個危石單體）、Ⅳ區(qū)（危石帶Ⅴ包含16個危石單體）、Ⅴ區(qū)（危石帶Ⅵ包含5個危石單體）。

2 危石（巖）特征與形成機制分析

2.1 危石特征

危石主要發(fā)育于斜坡地段崩坡積層塊碎石土，主要是堆積層在地震、汛期暴雨等外力作用下發(fā)生淺表滑塌，殘留的塊碎石裸露于地表，隨著下方土體被淘蝕，坡表局部碎石和塊石在空間形態(tài)上呈架空狀態(tài)，在地震、暴雨等外力作用下容易失穩(wěn)滾落。見圖2，危石發(fā)育，廣泛分布于整個斜坡上，且在有的區(qū)域分布較為集中，形成危石帶，有的分布較為零散，整體上呈斜坡上部分布較多，且具有數(shù)量多、規(guī)模大、成群分布的特點。斜坡山高坡陡，相對高差達393 m，且危石大量分布于斜坡上部，相對威脅區(qū)最大高差達220 m。

圖2 典型危石照片

斜坡縱向上上陡下緩，橫向上為沖溝—小山脊交替，斜坡上多生長灌木，植被覆蓋率約50%，斜坡整體較穩(wěn)定，但在暴雨、地震等外營力作用下易發(fā)生小型淺表滑塌，危石滾落現(xiàn)象常有發(fā)生。根據(jù)微地貌特征將勘察區(qū)分為六個區(qū)，每個區(qū)分布有一些危石，根據(jù)危石的分布特征將危石分布區(qū)域劃分為6個危石帶，見表1。

表1 危石帶特征表

2.2 危石形成機制分析

對于危石地震破壞表現(xiàn)為與地震同步出現(xiàn)的同震破壞，震后因地質(zhì)環(huán)境改變而導(dǎo)致的間接破壞，同震破壞表現(xiàn)出來的為特殊的拋射型破壞模式[5]；間接破壞模式是較普遍的，P波和S波為危石形成提供必要條件。根據(jù)工程地質(zhì)測繪與調(diào)查，危石形成的內(nèi)因是危石在物理力學(xué)性質(zhì)方面與周圍土體的差異性，外動力因素主要為地震、降雨、根系劈裂等因素。單個塊石周圍的巖土層在地表水沖蝕侵蝕、風(fēng)蝕、地震和根系劈裂等作用下，塊石周圍的巖土層被逐漸淘蝕，導(dǎo)致塊石形成臨空，最終形成危石。

2.3 危巖特征

危巖主要發(fā)育于斜坡右側(cè)地形坡度較陡的陡壁和陡坡區(qū)域，主要是斜坡前緣應(yīng)力的重分布和卸荷等原因，產(chǎn)生較密集的卸荷裂隙，逐漸形成貫通的分離面，形成危巖體，在外界觸發(fā)因素的作用下形成崩塌，見圖3。斜坡分布9個危巖帶，主要破壞模式為剝落掉塊和滑移式；發(fā)育有5個危巖單體，WY01（危石帶Ⅶ）、WY02（危巖帶Ⅵ）、WY03、WY04、WY05、WY06，見表2。因山高坡陡，危巖（帶）對威脅對象的威脅較大。

圖3 典型危巖照片

表2 危巖帶特征表

2.4 危巖形成機制分析

G318康定段上瓦斯位于大渡河一級支流瓦斯河右岸，受河流侵蝕和地質(zhì)構(gòu)造作用，河谷深切，巖體風(fēng)化破碎，斜坡相對高差393 m，地形上陡下緩，局部近乎直立。

危巖風(fēng)化作用主要沿卸荷裂隙和構(gòu)造裂隙帶進行，由于各結(jié)構(gòu)面組合切割，時常發(fā)生零星掉塊；隨著掉塊的不斷發(fā)生，坡面凹凸不平，形成多處小型巖腔；在重力作用以及植物根劈作用下，巖體傾向坡外的裂隙逐漸張開、延伸、擴展、貫通，最終發(fā)展為全貫通。隨著降雨的滲入，危巖與周圍巖體的側(cè)向摩阻力減小，形成群發(fā)掉塊。表層掉塊脫落后，暴露出深部危巖，在風(fēng)化營力、暴雨、地震作用下再次逐漸形成鏈?zhǔn)奖浪?。上瓦斯危巖發(fā)生破壞的模式主要表現(xiàn)為滑移式崩塌和剝落式破壞，規(guī)模較小，危巖單體方量為0.6~15.3 m3，已崩落的堆積于坡腳較平緩地帶。

3 危石（巖）群發(fā)復(fù)合型災(zāi)害治理措施

通過對危石（巖）群的運動軌跡進行計算，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查以及對“5·12”汶川地震、“4·20”蘆山地震及“11·22”康定地震前后落石點的統(tǒng)計，綜合得出危石（巖）群的影響范圍。危石（巖）群產(chǎn)生落石主要經(jīng)下部的斜坡彈跳、滾動，主要威脅上瓦斯村耕地、居民區(qū)及G318國道，威脅人數(shù)110戶331人，為保障下方居民的生命財產(chǎn)安全，應(yīng)對該危石（巖）群進行治理。

根據(jù)危石（巖）群變形破壞特征、落石運動特征以及保護對象所處位置，建議采用主動、被動結(jié)合進行保護[6-7]。具體治理方案建議如下：

（1）針對危巖帶Ⅰ、危巖帶Ⅱ、危巖帶Ⅲ、危巖帶Ⅳ主要破壞模式為剝落掉塊，建議在危石帶下緣采取被動網(wǎng)防護措施。

（2）危巖帶Ⅴ、危巖帶Ⅵ、危巖帶Ⅶ主要破壞模式為剝落掉塊，但下緣無建設(shè)被動防護措施空間，建議采用主動防護網(wǎng)的保護措施。

（3）危巖帶Ⅷ主要破壞模式為剝落掉塊，右側(cè)有建設(shè)被動防護措施空間，建議采用攔石墻的保護措施，左側(cè)無被動防護措施空間，建議采用主動防護網(wǎng)措施。

（4）危巖帶Ⅸ主要破壞模式為剝落掉塊，下緣無修建被動防護措施空間，建議采用主動防護網(wǎng)措施進行防護。

（5）針對WY01、WY03、WY04、WY05，建議破碎清除。

（6）針對Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)危石單體，坡腳空間較大，建議采取攔石墻防護措施。

（7）針對Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)危石建議采用被動防護網(wǎng)進行保護。

4 結(jié)論

（1）危石（巖）群發(fā)育于G318康定段上瓦斯斜坡上，受降雨沖蝕穩(wěn)定性變差，在地震激發(fā)下危石（巖）滑移、滾落致災(zāi)；通過對全斜坡危石（巖）一一進行分析研判，根據(jù)地形地貌、軌跡反演和運動計算等，科學(xué)劃分區(qū)域，提出主被動相結(jié)合的綜合治理措施。

（2）對危石（巖）進行科學(xué)辨識，對穩(wěn)定性進行定性定量分析，反演危石（巖）致災(zāi)路徑，是研究危石（巖）群發(fā)復(fù)合型治理的關(guān)鍵。

（3）川藏線（G318）是連接我國西南方的重大交通干線和樞紐咽喉。服務(wù)國家戰(zhàn)略圍繞川藏線雅安至林芝段進行危石（巖）群發(fā)復(fù)合型災(zāi)害治理研究是下一步工作的重點。