李 軍

漢中市南鄭縣某危巖體研究與治理

李 軍

危巖體是威脅交通和居民安全的重要隱患，特別是“5.12”地震造成了原危巖體的崩塌，同時又形成了大量新的危巖體。危巖體治理應(yīng)充分認(rèn)識其發(fā)育的環(huán)境條件，在正確分類的基礎(chǔ)上，采取綜合治理措施有效治理，確保危巖整體和局部穩(wěn)定性。試以漢中市南鄭縣某危巖體為例，闡述危巖治理的原則與措施。

危巖體；治理；地震

1 前言

危巖體是指陡峭邊坡上被多組結(jié)構(gòu)面切割，在重力、風(fēng)化營力、地震和滲透壓力等外力作用下可能與母巖分離而墜落失穩(wěn)的巖石塊體。[1]危巖的形成、失穩(wěn)與運動屬于邊坡地貌動力過程演化的一種重要形式，其破壞失穩(wěn)具有突發(fā)性、致災(zāi)具有毀滅性的特點。[2]“5.12”地震造成地震區(qū)大量的崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，尤其是亟待解決的危巖體成為一個潛在的隱患。

2 危巖發(fā)育的環(huán)境條件與成因研究

危巖體的發(fā)育有其特定的環(huán)境條件，[3]只有在內(nèi)外因同時具備時，才有危巖發(fā)育的可能，并可能在激發(fā)條件的作用下發(fā)生失穩(wěn)崩塌，而帶來危害。正確認(rèn)識危巖體發(fā)育的環(huán)境條件及成因是有效地和有針對性地防治危巖災(zāi)害的需要。

2.1水環(huán)境條件。

該危巖體崩塌隱患位于碑壩鎮(zhèn)派出所后山，碑壩河西側(cè)，山坡坡度陡直，植被茂密，地貌單元屬米倉山中山地貌。米倉山區(qū)氣溫低，平原區(qū)及碑壩河谷區(qū)等氣溫較高，多年平均氣溫14.2℃，極端最高氣溫36.6℃(1966年6月2日)，極端最低氣溫-8℃(1969年1月30日)。由于受地形多樣性的影響，降雨時空分布不均，旱澇嚴(yán)重，災(zāi)害性天氣頻繁。多年平均降雨量920mm，1981年最多，達(dá)1563.2mm，1995年最少僅為602.3mm。碑壩鎮(zhèn)處于南北氣候過度帶，屬涼亞熱帶大陸季風(fēng)氣候。多年平均氣溫14℃，極端最高氣溫36.5℃，極端最低氣溫-8℃；降水量602.7～1357.3mm，多年平均降水920mm，降水主要集中在7～9月份，暴雨(日降水135mm)較少，偶爾出現(xiàn)，降水是引發(fā)該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素。按穩(wěn)定性評價結(jié)論，危巖體整體(傾倒式破壞)在暴雨或地震狀態(tài)下欠穩(wěn)定，在暴雨和地震同時發(fā)生的最不利狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2地質(zhì)構(gòu)造與地震。

2.2.1 地質(zhì)構(gòu)造。

南鄭縣處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺北緣，龍門—大巴臺緣隆褶帶，漢南米倉臺拱區(qū)。斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，有北東向及北西向、東西向幾組。由北而南主要斷裂有鋼廠斷裂、小冷壩—秦家壩斷裂，小壩—海棠斷裂，牟家壩—水磨河南斷裂及碑壩南部的蔣家灣—朱家壩—土墻坪弧形斷裂帶等。為喜瑪拉雅運動形成的斷裂凹陷，縣境僅跨南部邊緣。其基底主要由米漢臺凸的花崗巖、輝長巖組成，上覆第四系松散砂礫石層和亞粘土層，最大厚度500m。

2.2.2 地震。

從歷史地震來看，該區(qū)屬弱地震區(qū)，最高震級為5.5級，地震裂度在Ⅳ度以下，按一般情況，不會造成嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，但區(qū)內(nèi)大部的山高谷深，山坡陡峻，加之雨量充沛、水系發(fā)育，稍有振動都有可能造成難以估計的地質(zhì)災(zāi)害損失。區(qū)內(nèi)地震帶呈北東向分布，且以主震—余震型淺源(5-20km)構(gòu)造地震為主。

2.3危巖體特征。

通過現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，碑壩危巖位于山脊頂部最前緣，3號點(圖1)在南側(cè)、東側(cè)、北側(cè)三面臨空，4號點(圖2)上部四面臨空，下部東面臨空，崩塌方向80°～90°，危巖體下部50m范圍山坡坡度約70°，植被茂密。山坡下為相對平緩坡地，為村民田地。

碑壩3號點危巖形態(tài)為不規(guī)則體，危巖體南北長約10.0m，東西寬6.0m，高12m，體積約720m3。根據(jù)《DZ/T 0218-2006》第6.2條分類標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)模為小型。碑壩4號點危巖形態(tài)為不規(guī)則體，危巖體南北長約40m，東西寬8.0m，高11m，體積約3520m3。根據(jù)《DZ/T 0218-2006》第6.2條分類標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)模為小型。從現(xiàn)場調(diào)查可知，碑壩危巖體在山坡頂部臨空面方向呈突出狀存在，巖體裂隙發(fā)育，巖體破碎。在危巖體上部可明顯看到西邊頂部巖體已被分割成大小不等的塊狀。

在3號點危巖體南邊下部發(fā)現(xiàn)與危巖體連接巖石被數(shù)條裂隙切割成碎塊。裂隙1產(chǎn)狀為155°∠14°，裂隙輕微張開，粘性土填充。裂隙2產(chǎn)狀為130°∠64°，裂隙寬度25 ～67cm，粘性土填充。從4號點危巖體西側(cè)觀察，可發(fā)現(xiàn)有三組卸荷裂隙將巖體分成數(shù)塊。裂隙1產(chǎn)狀為180°∠70°，裂隙頻率為1條/米，裂隙寬度為15～20cm，切割可見深度約50cm。裂隙2產(chǎn)狀為120°∠32°～35°，裂隙寬度為0.5～10cm，切割可見深度約30cm。裂隙3產(chǎn)狀為100°∠87°，裂隙寬度為30cm，切割可見深度約3.0m。4號危巖體東北側(cè)下部有一長3m，寬2m，高1.5m塌空區(qū)，嚴(yán)重影響上部巖體的穩(wěn)定。該災(zāi)害體災(zāi)害規(guī)模等級為小型，危害等級為三級，破壞類型為傾倒式崩塌類型。

圖1

圖2

2.4 危巖成因分析。

危巖體本質(zhì)上是指由巖體結(jié)構(gòu)面、臨空面及地面構(gòu)成的穩(wěn)定性較低的結(jié)構(gòu)體，是多因子耗散耦合的必然結(jié)果。對該危巖體而言，前述研究表明，它完全具備危巖發(fā)育的地形地貌、地層巖性、結(jié)構(gòu)面發(fā)育等內(nèi)在條件，同時具備影響危巖穩(wěn)定的降雨、地震等外部環(huán)境。在各種不利因素的綜合作用下，邊坡巖體必然逐漸發(fā)育為危險性較大的危巖體。所以，該危巖體被結(jié)構(gòu)面充分切割，并處于降雨和地震區(qū)，必然造成該危巖體的失穩(wěn)。

3 危巖體綜合治理

3.1 爆破方案。

通過現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，亂洞子危巖位于山脊頂部最前緣，危巖下水平距離約50m范圍為斜坡，自然坡度65°～ 70°。山坡下相對平緩，為村民田地，碑壩危巖體清除體積4240m3。根據(jù)危巖體所處環(huán)境、巖性，可采取以下危石處理方案。

3.1.1 人工配合機(jī)械(風(fēng)鎬)。

此方案可控制破碎塊體，減少大塊塊石滾下山坡的危險，但施工工期較長，施工安全條件差。

3.1.2 采用膨脹劑進(jìn)行靜態(tài)破碎。

此方案也可有效控制破碎塊度，但在環(huán)境溫度較低情況下，破碎時間較長，而且不能有效掌握碎塊破裂的時間。

3.1.3 采用控制爆破與預(yù)裂爆破相結(jié)合的方法。

為了有效控制爆破塊體大量、同時從斜坡滾落，危及坡下農(nóng)田耕作及村民財產(chǎn)生命安全，可現(xiàn)行將危石從其頂部進(jìn)行水平、垂直預(yù)裂，并有效卸載，避免大塊或大量塊體同時滑塌從斜坡滾落。通過預(yù)裂使危石塊度減小后，可通過松動控制爆破對大塊進(jìn)行二次解體。

綜上所述，采用第三方案既可以有效控制滾落破碎塊體的體積、數(shù)量，又可以掌握滾落的時間，并可加快施工速度。

3.2 爆破。

3.2.1 預(yù)裂爆破。

孔距a=0.4m，孔徑42mm(使用可移動輕便型柴油空壓機(jī)鉆孔)，孔深可根據(jù)危石在鉆孔方向的尺寸，并考慮孔底距離邊界預(yù)留0.2m(此部分不鉆透)，炮孔裝藥量按300g/m考慮，使用直徑25mm的乳化炸藥細(xì)藥卷，并用導(dǎo)爆索將藥卷串捆放入炮孔。裝藥長度范圍內(nèi)的炸藥必須平均分配，其間隔距離根據(jù)裝藥量確定。堵孔長度根據(jù)炮孔深度控制在0.3～0.5m。因在山區(qū)施工，為安全考慮，起爆方式選用導(dǎo)爆管雷管起爆系統(tǒng)。

3.2.2 松動控制爆破。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

經(jīng)過預(yù)裂爆破的塊體采用鉆孔松動控制爆破進(jìn)行二次破碎?？拙?.6m～0.8m，孔深根據(jù)塊體尺寸確定，單位炸藥耗量(使用長度200mm，直徑35mm乳化炸藥藥卷)選取0.35～0.45kg/m3，炮孔堵塞長度控制在炮孔深度的三分之一。堵塞材料選用黃土，嚴(yán)禁用塊度較大的礫石、碎塊堵孔。松動控制爆破時，采用連續(xù)裝藥形式，用導(dǎo)爆管雷管直接起爆。導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路使用電雷管點火。大塊二次解體時，邊孔距離塊石邊界的距離應(yīng)大于炮孔間距，對于個別大塊只鉆鑿單孔時，其裝藥量應(yīng)減小到0.30kg/m3。

3.3 人工清運。

松動爆破完成后，人工清運巖體小塊并將其搬運至危巖西邊的低洼地帶。根據(jù)場地地形條件，運距平均10m。

3.4 防護(hù)措施。

為保證施工期間安全，必須設(shè)置防護(hù)措施。在亂洞子危巖體下方可設(shè)高4m，長40m的雙排鋼管架，并和樹木有效連接，靠山側(cè)用廢舊輪胎和木板防護(hù)。

4 結(jié)論

該危巖體的發(fā)育有其特定的環(huán)境條件，各內(nèi)外影響因素的共同作用決定了危巖發(fā)育的必然性。通過對其成因進(jìn)行分析，并依據(jù)穩(wěn)定性分析的成果，有針對性地制定治理方案，更好的治理該危巖體，為地震后漢中地區(qū)其它危巖防治提供了有效的方法，并積累了經(jīng)驗。

[1]黃潤秋，劉衛(wèi)華.滾石在平臺上的運動特征分析[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2008，23(5)：517.

[2]李明，陳洪凱，葉四橋，等.重慶市洪崖洞危巖發(fā)育機(jī)理[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2008，19(2)：1-6.

[3]陳洪凱，王蓉，唐紅梅.危巖研究現(xiàn)狀及趨勢綜述[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報，2003，22(3)：18-22.

[4]葉四橋，陳洪凱，唐紅梅.重慶市萬州區(qū)太白危巖綜合治理[J]. 重慶交通學(xué)院學(xué)報，2004(1)：72-76.

[5]曾廉.崩塌與防治[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，1990:1-55.

ClassNo.:TU457DocumentMark:A

(責(zé)任編輯：宋瑞斌)

StudyonUnstableRocksControllinginNanzhengCounty,HanzhongCity

Li Jun

Dangerous rock masses pose a great threat to traffic and residential security, especially, after the “5.12” earthquake which had caused the collapse of instable rock masses , at the same time, a large number of new dangerous rock masses had been appeared. Unstable rock is one kind of the geologic disasters. Based on fully analysis of its evolution conditions, this paper studied the unstable rock issues and proposed some synthetic methods to control them.

unstable rock; synthetic controlling; earthquake

李軍，碩士，助教，陜西理工學(xué)院，陜西·漢中。研究方向：土木工程。郵政編碼：723001

1672-6758(2011)11-0069-2

TU457

A