崩塌地质灾害治理设计

崩塌地质灾害防治设计王亚军一、概述1.什么是崩塌？定义•崩塌：陡崖或陡峭斜坡上的岩土体在重力作用下，突然脱离母体，发生崩落、滚动的现象或者过程。•崩塌又称崩落、垮塌或塌方。•大小不等，零乱无序的岩块（土块）呈锥状堆积在坡脚的堆积物称为崩积物，也称为岩堆或倒石堆。•崩塌形成的岩堆、倒石堆。•落石•崩塌是危岩失稳崩落瞬间的动力行为；•落石是危岩失稳后的体态。崩塌地质断面示意图崩塌－－高陡斜坡的岩体，突然而急剧的向下产生倾倒、滚动、跳跃等的一种动力地质现象。落石－－个别危岩脱离母岩，向坡下坠落的现象。危岩－－高陡斜坡产生了拉裂、松动变形并随时可能发生破坏，向坡下运动的岩体。大型崩塌发生突然，灾害大，问题复杂，一般很难解决。小型崩塌和落石，可采用一定方法防治处理。危岩一般可采用一定方法防治。2.崩塌与滑坡的区别•崩塌：陡崖或陡峭斜坡上的岩土体在重力作用下，突然脱离母体，发生崩落、滚动的现象或者过程。•滑坡：在重力作用下，斜坡岩土体沿着一定的软弱面（带）整体向下滑移的坡面变形现象。滑坡与崩塌的主要差别崩塌滑坡01.斜坡坡度一般＞50°一般＜50°02.发生的斜坡部位只发生在坡脚以上的坡面上发生在坡面上，或在坡脚处、甚至在坡前剪出03.边界面特征侧面和底面各自独立存在，不能构成统一平面侧面和底面有时可连成统一的曲面（平面或曲面）04.底面摩阻特征底面摩阻大底面摩阻小05.群体的底面几何特征各崩塌块体底面往往各自独立存在各滑动的底面有时为统一的滑动面06.运动本质弯裂剪切07.运动速度极快极快至极慢08.运动状态多为滚动、跳跃相对整体滑移09.运动规模很小～较大，块体一般不超过数千立方米较小～极大10.典型标志坡面上出现反向错台地表裂缝，滑坡平台11.典型内部结构松动开裂，局部架空，叠瓦状构造总体上保持岩层原始结构、构造特征。也可出现叠瓦状构造12.堆积体名称倒石堆滑坡体滑坡与崩塌的关系•滑坡和崩塌常常相伴而生，产生于相同的地质构造环境中和相同的地层岩性构造条件下，且有着相同的触发因素，容易产生滑坡的地带也是崩塌的易发区。•崩塌可转化为滑坡：一个地方长期不断地发生崩塌，其积累的大量崩塌堆积体在一定条件下可生成滑坡；有时崩塌在运动过程中直接转化为滑坡运动，且这种转化是比较常见。•有时岩土体的重力运动形式介于崩塌式运动和滑坡式运动之间，以至人们无法区别此运动是崩塌还是滑坡。因此地质科学工作者称此为滑坡式崩塌，或崩塌型滑坡。•崩塌、滑坡在一定条件下可互相诱发、互相转化：崩塌体击落在老滑坡体或松散不稳定堆积体上部，在崩塌的重力冲击下，有时可使老滑坡复活或产生新滑坡。滑坡在向下滑动过程中若地形突然变陡，滑体就会由滑动转为坠落，即滑坡转化为崩塌。•有时，由于滑坡后缘产生了许多裂缝，因而滑坡发生后其高陡的后壁会不断的发生崩塌。另外，滑坡和崩塌也有着相同的次生灾害和相似的发生前兆。3.崩塌灾害2008年11月22日，广西风山危岩发生崩塌2008年11月22日，广西风山危岩发生崩塌湖北省远安县盐池河磷矿崩塌灾害•1980年6月3日、湖北省远安县盐池河磷矿突然发生了一场巨大的岩石崩塌。山崩时，标高830米的鹰嘴崖部分山体从700米标高处俯冲到500米标高的谷地，在山谷中形成南北长560米、东西宽400米、石块加泥土厚度20米的堆积体，崩塌堆积的体积共100万立方米。最大的岩块有2700吨重。顷刻之间盐池河上筑起一座高达38米的堤坝。构成一座天然湖泊。乱石块把磷矿区的五层大楼掀倒、掩埋，死亡284人，还毁坏了该矿的设备和财产，损失十分惨重。宜万铁路隧道口崩塌•2007年11月20日8时40分，宜万铁路湖北省恩施州巴东县，木龙河段高阳寨隧道进口处，发生岩崩，崩塌体堆积物方量约3000立方米，巨石将318国道掩埋约50米长的路段，造成隧道进口处铁架上施工的4名民工死亡，更为严重的是一辆从上海返回利川途经此处满载乘客的客车也被崩塌体砸毁并掩埋。此次灾害共造成31人死亡，1人失踪，1人受伤。•（1）根据坡地物质组成划分•①崩积物崩塌：山坡上已有的崩塌岩屑和沙土等物质，由于它们的质地很松散，当有雨水浸湿或受地震震动时，可再一次形成崩塌。二、崩塌的类型•②表层风化物崩塌：在地下水沿风化层下部的基岩面流动时，引起风化层沿基岩面崩塌。•③沉积物崩塌：有些由厚层的冰积物、冲击物或火山碎屑物组成的陡坡，由于结构舒散，形成崩塌。•④基岩崩塌：在基岩山坡面上，常沿节理面、地层面或断层面等发生崩塌。•（2）根据崩塌体的移动形式和速度划分•①散落型崩塌：在节理或断层发育的陡坡，或是软硬岩层相间的陡坡，或是由松散沉积物组成的陡坡，常形成散落型崩塌。•②滑动型崩塌：沿某一滑动面发生崩塌，有时崩塌体保持了整体形态，和滑坡很相似，但垂直移动距离往往大于水平移动距离。•③流动型崩塌：松散岩屑、砂、粘土，受水浸湿后产生流动崩塌。这种类型的崩塌和泥石流很相似。称为崩塌型泥石流。（3）按分离面的特性、形状及其崩塌发生的原因分类①顺断层或风化层的崩塌②沿裂隙面的崩塌③探头崩塌（4）按崩塌的破坏模式①倾倒式崩塌在河流峡谷区、黄土冲沟地段或岩溶区等陡坡上，岩体以垂直节理或裂隙与稳定的母岩分开。通常坡脚遭受掏蚀，在重力作用下或有较大水平力作用时，岩体因重心外移倾倒产生突然崩塌。②滑移式崩塌临近斜坡的岩体内存在软弱面倾向与坡向相同，则软弱面上覆的不稳定岩体在重力作用下具有向临空面滑移的趋势，当岩体的重心滑出陡坡，产生突然的崩塌。降水渗入岩体裂缝中产生的静、动水压力以及地下水对软弱面的润湿作用都是岩体发生滑移崩塌的主要诱因。③鼓胀式崩塌陡坡上不稳定岩体之下存在较厚的软弱岩层，上部岩体重力产生的压应力超过软岩天然状态的抗压强度后软岩即被挤出，发生向外鼓胀。随着鼓胀的不断发展，不稳定岩体不断下沉和外移，同时发生倾斜，一旦重心移出坡外即产生崩塌。④拉裂式崩塌陡坡由软硬相间的岩层组成时，由于风化作用或河流的冲刷掏蚀作用，上部坚硬岩层在坡面上常常突悬出来。突出的岩体通常发育有构造节理或风化节理，在长期重力作用下，分离面逐渐扩展。一旦拉应力超过连接处岩石的抗拉强度，拉张裂缝就会迅速向下发展，最终导致突出的岩体突然崩落。05510坡面：产状5°80°第1组：构造裂隙，产状5°75°；第2组：构造裂隙，产状90°87°；第3组：层面，产状152°3°；第4组：卸荷裂隙，不规则。1015坡面及结构面产状152025196°比例:1:2001113334危岩231NWSE边坡⑤错断式崩塌长柱或板状不稳定岩体的下部被剪断，从而发生错断崩塌。悬于坡缘的帽沿状危岩，后缘剪切面的扩展，剪切应力大于危岩与母岩连接处的抗剪强度时，则发生错断崩塌。锥状或柱状岩体多面临空，下伏软基抗剪强度小于危岩体自重产生的剪应力或软基中存在的顺坡外倾裂隙与坡面贯通时，发生错断-滑移-崩塌。（1）形成崩塌的内在条件有：①岩土类型：岩土是产生崩塌的物质条件，一般而言，各类岩、土都可以形成崩塌，但不同类型，所形成崩塌的规模大小不同。通常坚硬的岩石和结构密实的黄土容易形成规模较大的崩塌，软弱的岩石及松散土层，往往以坠落和剥落为主。三、崩塌的成因②地质构造：各种构造面，如节理、裂隙面、岩层界面、断层等，对坡体的切割、分离，为崩塌的形成提供脱离母体（山体）的边界条件。坡体中的裂隙越发育、越易产生崩塌，与坡体延伸方向近乎平行的陡倾角构造面，最有利于崩塌的形成。地貌是引起崩塌的基本因素。一定的坡度和高差是崩塌发生的基本条件。据调查由坚硬岩石组成的斜坡，当坡度大于50°或60°，高差大于50m时，才可能发生崩塌。由松散物质组成的坡地，当坡度超过它的休止角时可能出现崩塌，一般坡度大于45°，高差大于25m可能出现小型崩塌，高差大于45m可能出现大型崩塌。黄土地区，坡度在50°以上才可能发生崩塌。高山峡谷、悬崖陡岸多数是崩塌易发地段。③地形地貌常发生崩塌落石地段：1）峡谷陡坡2）河流凹岸部位3）山区冲沟岸坡、山坡陡崖地段4）铁路、公路等路堑高边坡地段5）山区城镇建设高削方边坡6）丘陵或分水岭地区•岩土类型、地质构造、地形地貌，这三个内在条件，又通称为地质条件，它是形成崩塌的基本条件。•（2）诱发崩塌的外界因素很多，主要有：•①地震。地震引起坡体晃动，破坏坡体平衡，从而诱发坡体崩塌。•②融雪、降雨。大雨、暴雨和长时间的连续降雨，使地表水渗入坡体，软化岩土及其中软弱面，从而诱发崩塌。•③地表冲刷、浸泡。河流等地表水体不断地冲刷坡脚，削弱坡体支撑或软化岩、土，降低坡体强度，从而诱发崩塌。•④不合理的人类活动。如开挖坡脚，地下采空、水库蓄水、泄水、堆（弃）渣填土等改变坡体原始平衡状态的人类活动，都会诱发崩塌活动。•⑤还有一些其他因素，如冻胀、昼夜温度变化等也会诱发崩塌。•地震引起崩塌汶川地震大山崩塌形成危险的堰塞湖•暴雨引起崩塌•地表冲刷•2010年冬天三峡蓄水近175米，巫山望峡危岩(高程1200米，总体积112万方，危岩30万方)出现20万立方米崩塌。距航道1800米，高差1000米。航道断航1天，估计损失上亿，社会影响不可估量。（3）崩塌与危岩成因实例分析巫山望峡危岩三峡巫山望峡危岩三峡巫山望峡危岩巫山望峡危岩发生崩塌崩塌发生后崩落岩块运动崩塌发生的原理和危害四、崩塌灾害实例分析鸡尾山崩塌重庆市武隆县铁矿乡鸡尾山崩塌•2009年6月5日15时许，重庆武隆县铁矿乡鸡尾山突发山体崩塌，总量超过三百多万的崩滑体涌进山谷，填满了两山之间数十米深、200余米宽的深沟，崩塌的山体将山对面的三联采矿场和6户居民家淹没。事故造成74人死亡。•包括在垮塌体冲击带居住的村民12户21人、移动公司基站架线工人2人、采矿工人46人（其中井下作业27人、地面作业19人）、过路农民3人、过路教师2人。鸡尾山崩塌武隆鸡尾山崩塌详细分析（据殷跃平）工程地质条件失稳模式鸡尾山崩塌五、崩塌与危岩防治措施•1、防治基本原则•2、工程措施设计思路•3、防治工程实例1、防治基本原则•治理工程设计应综合考虑灾害类型、形成机制、稳定性、动力因素及变形破坏力学机制、水文地质及工程地质条件、场地建筑物及施工影响等，分析其有利和不利因素、发展趋势及危害性。崩塌治理工程措施较多，组合可变性大，各种措施均有其相应的应用前提不宜性、适宜性及最佳配置组合。要求在选择工程措施及配置组合时因地制宜，突出针对性、适宜性，经过充分比选后，进行合理选择确定合理的治理措施，以最少的投资取得最佳的工程效果。崩塌与危岩防治总的原则可以概括为16字方针：“因地制宜、技术先进、经济合理、保护环境。”2．工程措施设计思路•防治的目的并不是一定要阻止崩塌落石的发生，而是要防止其带来的危害。•崩塌防治措施可分为防止崩塌发生的主动防护和避免造成危害的被动防护两种类型。•具体方法的选择取决于崩塌历史、潜在崩塌特征及其风险水平、地形地貌及场地条件、防治工程投资和维护费用等。（1）主动防治基本方法支撑、遮挡、拦截、围护、嵌补、锚固及注浆、挂网喷射混凝土、清除和排水等。嵌补支撑锚固①支撑技术•支撑是指对悬于上方、以拉断坠落的悬臂状或拱桥状等危岩采用墩、柱、墙或其组合形式支撑加固，以达到治理危岩的目的。•支撑技术主要适用于：坠落式危岩倾倒式危岩具有岩腔的滑塌式危岩主控结构面危岩体主控结构面危岩体主控结构面危岩体倾倒式危岩坠落式危岩滑塌式危岩支撑体危岩体坠落式危岩支撑当危岩下部具有一定范围向内凹的岩腔、岩墙底部为承载力较高且稳定性好的中风化基岩、危岩体重心位于岩腔中心线内侧时，宜采用支撑技术进行危岩治理。危岩体支撑体坠落式危岩支撑滑塌式危岩需要使用支撑技术是应将支撑体底部削成内侧倾斜坡或台阶。支护墙危岩支撑支撑底部应分台阶清除至中风化岩层，确保支撑体的自身稳定性。支撑体与危岩底部接触区域的一大厚度应采用膨胀混凝土。一般情况下，具有支撑条件时优先使用支撑技术。承载性墙撑防护性墙撑墙撑柱撑预应力格栅支撑墙柱支撑防护性墙撑②锚固技术•板状、柱状和倒锥状危岩体极易发生崩塌错落，利用预应力锚杆或锚索可对其进行加固处理，防止崩塌的发生。锚固工程锚固桩锚固技术危岩体锚杆（索