西藏南木林學(xué)瑪崩塌災(zāi)害特征與防治對(duì)策

孫明露，陶 偉，張文海

（西藏大學(xué) 工學(xué)院，西藏 拉薩 850000）

學(xué)瑪崩塌位于西藏自治區(qū)南木林縣卡孜鄉(xiāng)學(xué)瑪村后山，由于降雨、地震、不利組合結(jié)構(gòu)面、陡峻地形等不利因素的影響，加之未進(jìn)行防護(hù)治理，使崩塌災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著學(xué)瑪村居民住宅安全和國(guó)道G562 公路安全運(yùn)行。

目前，許多學(xué)者對(duì)危巖崩塌災(zāi)害的基本特征、形成機(jī)理、破壞模式，影響因素以及防治措施等進(jìn)行了研究。趙歡等[1]基于國(guó)道G316 白河石泉段的地質(zhì)環(huán)境條件，分析了沿線危巖體的破壞模式與崩塌規(guī)模特征，并根據(jù)不同的破壞方式提出了具體的防治措施。孫瑩潔等[2]通過實(shí)地調(diào)查對(duì)林?！陥D公路崩塌的特征、形成機(jī)制及變形破壞特征進(jìn)行了分析，并提出清除危巖險(xiǎn)石+坡腳攔石墻+SNS 被動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的綜合治理措施。呂喬森等[3]以阿勒泰市駱駝峰景區(qū)崩塌為研究對(duì)象，基于地質(zhì)分析法，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、赤平投影和Rockfall 數(shù)值模擬，分析了崩塌危巖穩(wěn)定性和崩塌落石的運(yùn)動(dòng)特征，發(fā)現(xiàn)駱駝峰崩塌的主要原因是強(qiáng)烈的凍融循環(huán)作用和結(jié)構(gòu)面在持續(xù)地質(zhì)應(yīng)力作用下的貫通，同時(shí)崩塌落石有拋擲、碰撞、彈跳、滾動(dòng)等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。徐偉等[4]通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)量，結(jié)合研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件和崩塌災(zāi)害的基本特征，對(duì)崩塌的3 個(gè)形成條件和崩塌破壞的4 個(gè)階段進(jìn)行了分析，最后提出了崩塌災(zāi)害的工程防治措施。郭炳躍等[5]對(duì)巖質(zhì)崩塌形成原因和破壞模式分析后，提出了“危巖清除+鋼筋混凝土肋柱錨固+掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)面+系統(tǒng)截排水+納入群測(cè)群防”的綜合防治對(duì)策。夏相驊等[6]通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析了危巖崩塌的基本特征、破壞方式、形成條件及影響因素，最后提出了以“清理危巖＋主動(dòng)+被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)”的綜合防治措施。

綜上所述，雖然眾多學(xué)者對(duì)危巖崩塌做出了大量研究，但針對(duì)南木林學(xué)瑪崩塌的研究還有待深入。因此，本文以學(xué)瑪崩塌為研究對(duì)象，基于研究區(qū)地形地貌、氣象水文、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造與地震以及人類工程活動(dòng)等條件的分析以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察資料，結(jié)合前人相關(guān)研究成果[7]，對(duì)學(xué)瑪崩塌災(zāi)害的形成機(jī)制與影響因素進(jìn)行了分析，進(jìn)而對(duì)學(xué)瑪崩塌災(zāi)害提出了有效的防治措施。通過對(duì)學(xué)瑪崩塌災(zāi)害形成機(jī)制與影響因素的研究，可以為防治災(zāi)害工程、施工提供參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 地形地貌

研究區(qū)整體地形較陡，呈東高西低態(tài)勢(shì)。受雅魯藏布江及其支流的切割，區(qū)內(nèi)地形呈谷梁相間分布的格局，山地、河床最大相對(duì)高差為2 450 m。受地殼迅速隆升的影響，山地長(zhǎng)期處于剝蝕、侵蝕狀態(tài)，其二者產(chǎn)物堆積于斷陷谷地內(nèi)，形成了現(xiàn)今的以廣大基巖山地為格架，狹長(zhǎng)河（溝）谷間夾分布的高原地貌景觀，河谷呈“U”“V”字型，地勢(shì)陡峻，河、溝谷深切，地形起伏大[8]。按地貌的成因類型可將縣內(nèi)地貌劃分為構(gòu)造侵蝕剝蝕山地、山麓斜坡堆積平原、河流侵蝕堆積平原、冰川地貌4 種類型[9]。該崩塌屬構(gòu)造侵蝕剝蝕山地地貌，崩塌山頂海拔約4 025.6 m，坡腳緊臨的學(xué)瑪村居民區(qū)海拔約3 924.8 m，相對(duì)高差達(dá)100.8 m。

1.2 氣象水文

研究區(qū)處于內(nèi)陸高原溫帶半干旱氣候區(qū)，總體來(lái)看，該區(qū)氣候特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：寒冷干燥，夏春多風(fēng)，空氣稀薄，日照時(shí)間長(zhǎng)，干濕季節(jié)分明，年降水較少，夏秋多暴雨、夜雨，溫暖濕潤(rùn)，冬春寒冷干燥，河谷風(fēng)全年盛行。區(qū)內(nèi)年均日照時(shí)數(shù)2 800～3 240 h，年平均氣溫5.03℃～7.12℃，月平均氣溫以6 月最高，12 月至第二年1 月最低；最大年降水量503.2 mm，多年平均降水量426.2 mm，降雨主要集中在6～9 月，占年降水的87%；多年平均蒸發(fā)量為2 163.7 mm，為降水量的4～5倍；卡孜鄉(xiāng)內(nèi)主要流域?yàn)橄媲?，其水源主要?lái)自降雨與冰川融水。

1.3 地層巖性

南木林縣內(nèi)出露的地層主要有前震旦系、石炭系、二疊系、白堊系、第三系、第四系地層及巖漿巖，研究區(qū)內(nèi)分布地層主要有第四系全新統(tǒng)殘坡積層碎石土和燕山期閃長(zhǎng)巖。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造與地震

研究區(qū)位于岡底斯山脈的東段，屬于印度構(gòu)造域中的岡底斯-念青唐古拉板塊南緣的岡底斯陸緣火山-巖漿弧地帶、歐亞大陸與印度大陸的縫合帶-雅魯藏布斷裂的北側(cè)。由于青藏高原長(zhǎng)期隆升，研究區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較為發(fā)育，其新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為隆升的整體性、隆升的差異性及隆升的間歇性，導(dǎo)致河谷下切的同時(shí)，形成多級(jí)階地、河流階地等層狀地貌發(fā)育。研究區(qū)位于青藏高原地震區(qū)喜馬拉雅地震活動(dòng)帶，因該區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈發(fā)育，所以地震活動(dòng)頻繁，破壞性地震多發(fā)。

1.5 人類工程活動(dòng)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可知，研究區(qū)主要的人類工程活動(dòng)為農(nóng)業(yè)耕種活動(dòng)、村鎮(zhèn)建設(shè)和修建公路。其中修建公路影響最大，對(duì)山體斜坡坡腳進(jìn)行開挖切坡，改變了原有山體斜坡的穩(wěn)定性，在暴雨或地震等不利因素作用下易發(fā)生崩塌災(zāi)害。

2 卡孜鄉(xiāng)學(xué)瑪崩塌基本特征

2.1 學(xué)瑪崩塌形態(tài)特征

學(xué)瑪崩塌位于南木林縣卡孜鄉(xiāng)學(xué)瑪村后山，所在地貌為中高山地貌，后山崩塌危巖體斜長(zhǎng)約250 m，寬約240 m，整體地形高陡，坡度45°～55°，局部山體更陡，坡向約251°。坡體上段大都基巖出露，坡體巖性主要以花崗巖為主，坡腳少部分為第四系殘破積物、碎石土、粉土等組成，植被覆蓋較少。巖體節(jié)理發(fā)育，受層理和節(jié)理切割，巖體多呈塊狀，風(fēng)化嚴(yán)重，易在自重壓力下，沿著坡向節(jié)理面錯(cuò)斷發(fā)生崩塌，坡腳為崩塌堆積區(qū)，約2 m，經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，在復(fù)雜構(gòu)造應(yīng)力作用下，該點(diǎn)出露基巖較為破碎，易發(fā)生崩塌或落石等地質(zhì)災(zāi)害。斜坡最高高程4 025.6 m，最低高程3 924.8 m，相對(duì)高差100.8 m；學(xué)瑪崩塌規(guī)模約2.9×104m3，規(guī)模屬于中型崩塌，學(xué)瑪危巖崩塌全貌如圖1 所示。

圖1 危巖體全貌

2.2 危巖帶形態(tài)特征

危巖帶位于崩塌區(qū)中上側(cè)，危巖帶整體呈北西南東向展布，長(zhǎng)約15 m，寬約40 m，分布高程3 972.9～4 005.7 m，相對(duì)高差32.8 m，如圖2 所示。該危巖帶受結(jié)構(gòu)面控制主要向西側(cè)崩落，主崩方向?yàn)?45°；受附近構(gòu)造作用節(jié)理裂隙發(fā)育，危巖帶巖體破碎，加之斜坡坡度陡峭，巖體卸荷裂隙發(fā)育，主要受274°～385°∠80°～85°、130°～150°∠80°～86°等主控裂隙控制，巖體被切割成大小各異塊體，塊徑約0.1～6.0 m3不等的塊體；受這幾組裂隙及坡面組合在降雨及地震的作用下巖體繼續(xù)發(fā)生變形，該區(qū)域巖體極可能發(fā)生失穩(wěn)，威脅下方居民。

圖2 危巖帶全貌

2.3 危巖單體形態(tài)特征

危巖單體位于崩塌區(qū)中下部，危巖體緊靠國(guó)道。單體橫向?qū)挾燃s20 m，相對(duì)高差約15 m，危巖體厚約3 m，體積約900 m3，如圖3 所示。該危巖體受結(jié)構(gòu)面控制，主要向西側(cè)崩落，主崩方向?yàn)?03°，由于危巖體的構(gòu)造節(jié)理、卸荷裂隙、巖層面等結(jié)構(gòu)面相互結(jié)合，且節(jié)理裂隙和卸荷裂隙較為發(fā)育，巖體破碎，因此巖體被切割成塊狀、板狀及不規(guī)則狀3 種形態(tài)。在外力作用下，危巖體發(fā)生失穩(wěn)變形，產(chǎn)生崩塌災(zāi)害。

圖3 危巖單體全貌

2.4 崩塌堆積體分布及形態(tài)特征

崩塌堆積體位于崩塌斜坡體下側(cè)，主要堆積于斜坡體坡腳至居民區(qū)后段，橫向與崩塌體延伸展布方向一致；崩塌堆積體縱向長(zhǎng)約42 m，橫向?qū)捈s140 m，厚度分布不均，主要為下側(cè)厚上側(cè)薄，右側(cè)厚左側(cè)薄，厚度約2～10 m 不等，坡度為20°～30°，局部更陡形成陡坎；坡體多為荒地，植被發(fā)育一般，少量灌木；堆積體主要為碎石土，一般塊徑0.3～1.2 m，歷史崩落危石最遠(yuǎn)距離為距斜坡坡腳100 m，堆積扇面積約為1 000 m2，落石主要集中于現(xiàn)在居民區(qū)后緣平臺(tái)處，部分堆積于崩塌堆積體上，受降雨及地震作用可能發(fā)生失穩(wěn)滾落，如圖4 所示。

圖4 學(xué)瑪崩塌堆積體

3 學(xué)瑪崩塌形成機(jī)制及影響因素

3.1 形成機(jī)制

研究區(qū)巖體為花崗巖，受地質(zhì)構(gòu)造影響巖體節(jié)理裂隙極其發(fā)育，破壞了巖體完整性，在開挖切割巖體時(shí)，巖體原有節(jié)理、裂隙發(fā)生位移變形和擴(kuò)展，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生新裂隙，降低了巖體的穩(wěn)定性；加之在地震、降水、水流沖刷等外力作用下會(huì)使高陡的巖體產(chǎn)生崩塌災(zāi)害。

3.2 影響因素

崩塌的形成是由多種因素綜合作用的結(jié)果。巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、巖土體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造影響、卸荷作用是危巖穩(wěn)定性的主要影響因素，加之地震、降雨、凍融、冰劈作用的綜合作用使其崩塌發(fā)生。

3.2.1 地形地貌

學(xué)瑪崩塌山體斜坡處于河谷的低山-中山地區(qū)，坡面陡峻，坡度30°～45°，局部更陡65°～80°，近于直立，高陡的斜坡為崩塌的形成提供勢(shì)能場(chǎng)。由于陡崖段坡度大，地形陡峻，勢(shì)能大，重力卸荷作用強(qiáng)，且坡面較粗糙，凹凸不平，故山體頂部及坡面上的松動(dòng)巖塊，在向下運(yùn)動(dòng)的過程中，發(fā)生加速運(yùn)動(dòng)滑移、翻滾、墜落，增大其破壞力。

3.2.2 節(jié)理裂隙發(fā)育

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查測(cè)量，學(xué)瑪崩塌山體節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育J1 產(chǎn)狀274°～385°∠80°～85°，裂隙間距約2 m，張開度約30 cm，J2 產(chǎn)狀130°～150°∠80°～86°，裂隙間距約1.5 m，張開度約15 cm。受這些節(jié)理裂隙控制切割巖體，巖體被切割成塊體，發(fā)生滑移式、拉裂隙崩塌。

3.2.3 地震作用

據(jù)《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖》（2015 年），學(xué)瑪崩塌地震基本烈度屬于Ⅶ度區(qū)，地震活動(dòng)使巖石結(jié)構(gòu)松動(dòng)，破壞巖體原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，進(jìn)一步激發(fā)不穩(wěn)定巖體活動(dòng)。高陡學(xué)瑪崩塌山體，在較大地震作用下能夠促使陡傾結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)展和結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度的降低，穩(wěn)定性降低，加劇了崩塌災(zāi)害的發(fā)生。

3.2.4 降水條件

學(xué)瑪崩塌所在區(qū)域?qū)儆诟咴瓬貛О敫珊禋夂騾^(qū)，多年平均降水量426.2 mm，降水主要集中在6～9 月這4 個(gè)月，占年降水的87%。降水時(shí)形成的地表徑流直接沖刷坡體，大量雨水滲入巖體裂隙之中，大大增加了巖體內(nèi)部的孔隙水壓力，同時(shí)水流動(dòng)時(shí)帶有裂隙內(nèi)的細(xì)顆粒物質(zhì)，進(jìn)一步降低了巖土體的物理力學(xué)性能，誘發(fā)危巖體崩塌。

3.2.5 風(fēng)化作用

各種不同風(fēng)化應(yīng)力的長(zhǎng)時(shí)間作用下會(huì)使邊坡巖體的巖石加速破碎，降低了巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，主要表現(xiàn)在：（1）危巖后緣的卸荷裂隙由于風(fēng)化程度的破壞，使得裂隙距離和邊坡坡面的距離產(chǎn)生移動(dòng)，當(dāng)風(fēng)化到一定深度后，卸荷裂隙貫通，發(fā)生崩塌。（2）南木林地區(qū)由于夏秋季節(jié)降雨量大，并且蒸發(fā)量也大，造成該區(qū)溫差和干濕交替變化強(qiáng)烈，最后在降雨量、溫差、干濕度的劇烈變化下，加之河谷風(fēng)全年盛行，使巖石的風(fēng)化程度加深，易形成崩塌。

3.2.6 人類工程活動(dòng)

學(xué)瑪崩塌位于學(xué)瑪村后山，由于居民農(nóng)業(yè)耕種和村房建設(shè)以及國(guó)道G562 公路的修建，都需要對(duì)山體進(jìn)行切割和坡腳開挖，從而使山體斜坡前緣臨空、坡度增大，破壞了原有巖體的平衡狀態(tài)，且該區(qū)域未采取相應(yīng)的防治措施，使得巖體易產(chǎn)生崩塌災(zāi)害。

將以上單因素分析中結(jié)果陽(yáng)性的各項(xiàng)因素作為自變量，以BPD是否發(fā)生作為因變量，進(jìn)行多因素Logistic回歸分析，變量納入方法為“進(jìn)入”，結(jié)果顯示，胎齡(OR=0.416，95%CI：0.297～0.583)機(jī)械通氣時(shí)間(OR=1.532，95%CI：1.206～1.946)、腸道外營(yíng)養(yǎng)時(shí)間(OR=1.113，95%CI：1.030～1.203)為BPD發(fā)生的高危因素。

3.3 破壞方式

根據(jù)學(xué)瑪危巖崩塌的發(fā)育特征和成因分析，該巖體變形破壞模式主要有滑移式、傾倒式和墜落式。

3.3.1 滑移式

研究區(qū)陡坡巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體被節(jié)理切割成小的塊體，其中陡傾坡外的卸荷裂隙及緩傾坡外的近水平層理，陡崖表部呈鋸齒狀或反臺(tái)階狀，在危巖自重、凍融破壞、雨水等地表水入滲等作用下，使裂隙面軟化破壞，從而導(dǎo)致危巖沿著破壞面滑動(dòng)失穩(wěn)。

3.3.2 傾倒式

研究區(qū)巖體的后緣裂隙發(fā)育，夾雜在裂隙中的泥巖隨著風(fēng)化形成巖腔，伴隨著后緣卸荷裂隙傾向的變化，巖腔加深、裂隙擴(kuò)展，最后隨著裂隙的貫通，巖體重心逐漸脫離母巖，向外傾斜，形成傾倒式破壞。

3.3.3 墜落式

4 防治建議

4.1 危巖清除

對(duì)于巖體破碎易于墜落的高陡巖質(zhì)邊坡地段和外突或有明顯傾斜軟弱結(jié)構(gòu)面的危巖體，應(yīng)清除危巖，以達(dá)到穩(wěn)定巖體的目的。

4.2 攔截工程

學(xué)瑪崩塌的陡坡中下部危巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，降雨或地震易失穩(wěn)崩落，建議對(duì)基巖出露部位采用主動(dòng)網(wǎng)進(jìn)行整體防護(hù)；在斜坡中上部松散堆積體部位，孤石分布較廣，受降雨沖刷易失穩(wěn)。下方地勢(shì)陡峭，修建攔石墻條件有限，建議在坡腳緩坡部位修建被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行攔截，防止孤石滑落；在坡體中部以及坡腳邊緣設(shè)置攔石墻、落石溝或落石平臺(tái)，并組織村民定期清理危巖，防止對(duì)下方居民造成威脅。

4.3 巡查警示

在6～9 月雨季期間，選派專業(yè)人員進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)采取防治措施；同時(shí)在潛在崩塌區(qū)與危巖危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置警示標(biāo)牌，提醒臨近人員與當(dāng)?shù)鼐用裉岣呔琛?/p>

5 結(jié)束語(yǔ)

學(xué)瑪崩塌位于學(xué)瑪村后山，該巖質(zhì)崩塌規(guī)模等級(jí)屬中型。在降雨、地震、人為活動(dòng)等作用下，崩塌體上的危巖極有可能發(fā)生崩落造成危害，因此必須進(jìn)行治理，防止突發(fā)造成重大地質(zhì)災(zāi)害，在施工前、施工中、施工后一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。同時(shí)危巖清除過程中應(yīng)做好施工安全措施，杜絕施工隱患，注意施工安全，并防止治理過程對(duì)房屋及道路行人形成威脅，必要時(shí)建議疏散群眾。