贵州龙里石板寨六组崩塌基本特征及防治措施_王福瑞.pdf

2020年第10期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-20修回日期 2020-04-21 第一作者简介 王福瑞 （1989） ， 男 （苗族） ， 贵州石阡人， 工程师， 现从事地质、 地灾工作。 贵州龙里石板寨六组崩塌基本特征及防治措施 王福瑞*1， 李艳桃 1， 徐鹏飞1， 潘平生2 （1.贵州省有色金属和核工业地质勘查局核资源地质调查院， 贵州 贵阳 550005； 2.龙里县自然资源局， 贵州 龙里 551200） 摘要 龙里县地处云贵高原东部， 属于中山低中山区。其地质环境条件复杂， 地形切割大， 河流纵 横， 地质构造发育， 地层岩性及其组合多样， 采矿活动强烈， 地质灾害发生频繁。贵州龙里石板寨六组 崩塌类型为倾倒式崩塌， 规模等级为小型， 威胁11户50人的生命财产安全， 并具有高位地质灾害点隐 蔽性强、 不易发现等特点。危岩体可分为3个小危岩单体， 从东至西， 从上至下大致可分为3个小危岩 单体， 1危岩单体稳定性最差， 对居民的威胁最大。危岩体斜坡下部可见大量的堆积体。形成该隐患 点的因素有 不利的岩性特征和地形特征， 长期的溶蚀、 剥蚀和风化作用， 生物作用， 及该地区丰富的 雨水、 岩溶水和人类工程活动。针对该隐患点的特点， 提出合理的防治建议、 监测预警等措施。 关键词 崩塌； 高位地质灾害； 成因； 防治措施 中图分类号 P642.2 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202010-0009-04 龙里县地处云贵高原东部、 苗岭山脉的中段， 地势西 南高， 东北低， 最高点位于龙山镇岩脚寨南山峰， 按照中 国科学院地理研究所我国山地高度分类表， 龙里县属于 中山低中山区。其地质环境条件复杂， 地形切割大， 河 流纵横， 地质构造发育、 地层岩性及其组合多样， 采矿活 动强烈， 在本地区地质灾害发生频繁。2018年3～5月， 在龙里县高位地质灾害过程排查中， 野外工作人员利用 无人机在贵州省黔南州龙里县龙山镇平山村石板寨六组 发现该崩塌隐患点， 规模等级为小型， 威胁11户50人的 生命财产安全， 该点具有高位地质灾害的基本特征， 隐蔽 性强、 不易发现等特点。目前， 该危岩体裂隙发育， 处于 不稳定状态， 在降雨及其他极端地质条件下有发生崩塌 的可能性较大， 威胁人数较多。通过对该崩塌隐患点的 调查研究， 并为该地质灾害隐患点的防治提供建议。 1地质环境条件 1.1区域地质条件 构造上位于贵州东部南北向构造带的西缘及东西 向构造的黔中隆起横跨反接与重叠地区， 以南北向构 造为主； 北东向构造仅在谷脚境内有零星分布。 调查区位于龙里县西部， 主要包括余下堡背斜、 高坡 场向斜、 摆郎背斜、 余下堡断层、 龙里县城南断层等构造。 余下堡背斜 轴向近南北， 轴部为石炭下统大塘组 厚层细粒石英砂岩、 页岩、 泥质灰岩。 摆郎背斜 主要出露泥盆系、 石炭系、 二叠系、 三叠 系地层， 轴向南北， 区内仅出露东翼， 边缘有一系列北 东南西向短轴褶皱， 呈边幕式排列。 余下堡断层 长 35km， 东段走向近于东西， 倾向 北， 倾角80， 西段走向北东， 倾向东南， 倾角75， 为一 压性断裂。出露地层有上二叠统、 下石炭统、 上泥盆 统， 岩性为灰岩、 白云岩及砂页岩。 1.2地形地貌 该崩塌隐患点位于贵州省龙里县龙山镇平山村石 板寨六组， 村内有硬化通村公路， 交通较便利。距龙里 县城约16km。 龙里县根据地貌成因类型可划分为溶蚀地貌、 溶 蚀侵蚀地貌、 侵蚀地貌三大成因类型。龙山镇主要 为溶蚀地貌， 组合形态有峰丛洼地、 峰丛谷地等， 个体 形态有台地、 孤峰、 石林、 漏斗、 洼地、 落水洞、 溶洞等。 区内发育峰丛洼地， 地层以二叠系中统及泥盆系地层、 石炭系地层为主， 其特征是褶皱较平缓， 基座相连， 基 座上冗立着一个个锥状的岩溶山峰， 峰顶参差不一， 峰 丛高大， 海拔一般为 1350～1500m， 相对高差多为 200～400m。深陷的洼地、 漏斗、 落水洞点缀其间， 洼 地、 漏斗底部常有厚1～3m的粘土堆积。 9 2020年第10期西部探矿工程 1.3地层岩性 出露地层由老到新为泥盆系中统独山组、 上统高 坡场组， 石炭系下统大塘组、 摆佐组、 第四系图1。 独山组 为砂页岩与白云岩互层， 厚0～410m。 高坡场组 一套以白云岩夹泥质白云岩为主的地 层， 厚0～1073m。 大塘组 为厚层细粒石英砂岩、 页岩、 泥质灰岩， 厚 0～451m。 摆佐组 为一套灰岩、 白云岩、 夹泥灰岩， 厚 0～ 160m。 2崩塌点基本特征 该崩塌隐患点位于龙里县龙山镇平山村石板寨六 组， 该危岩体总方量约为2400m3， 共威胁11户50人。 该点为一宽度40m左右的危岩带， 为中泥盆统独 山组白云岩， 产状为171∠3， 高度在70～90m之间， 危 岩体底部距坡底约70m， 危岩体与居民点水平距离在 10m左右， 居民点位于危岩体下方图2。高位隐蔽性 地质灾害隐患是指在视线之外启动且具有一定高差的 复合型高速远程地质灾害， 具有隐蔽性高、 突发性强、 灾害范围广、 破坏性大特点[1-2]。该点具有高位地质灾 害的基本特征， 为高位崩塌点， 威胁人数较多， 需给予 重视， 以防造成重大的人员伤亡。 危岩体为一组直立的岩体， 节理较发育， 根据地质灾 害分类分级标准[3]， 该崩塌类型为倾倒式崩塌， 规模等级 为小型， 受大气降雨， 人类活动等因素的影响危岩体崩塌 的可能性较大， 对斜坡下部居民点有重大的安全隐患。 危岩体可分为3个小危岩单体， 危岩体从东至西， 从 上至下大致可分为3个小危岩单体 （图3） 。1小危岩单体 约850m3， 危岩体发育多组裂隙， 可见大量土质， 有小树生 长在其中， 对危岩体产生了较大的根劈作用， 水分也可以 在其中保存， 加速了岩体分化剥蚀， 危岩体下部侵蚀凹槽 发育， 凹槽有30～50cm深， 位于2小危岩单体的上方， 崩 落可影响下部的危岩体， 且位于居民的正上方， 直接威胁 居民点； 2小危岩单体约950m3， 裂隙较发育， 裂隙内有已 有土壤进入， 植被根部生长在其中， 对危岩体的裂隙产生 侵蚀作用， 且危岩体下部侵蚀凹槽发育， 对危岩体的稳定 性造成了不良的影响， 上部植被发育， 加快了危岩体的侵 蚀， 并增加了危岩体的隐蔽性， 不利于危险的发现和观 察， 在1危岩单体下部， 在居民点的正上方， 直接影响居 民的生命财产安全； 3危岩单体约600m3， 危岩体与原山 体之间局发育裂隙， 危岩单体均发育近垂直的节理， 节理 裂隙最大在10cm以上， 在居民点正上方。 危岩体斜坡下部可见大量的堆积体， 杂石分选磨 圆较差， 土壤较多， 植被发育较好， 但危岩体位于较高 位置， 势能较大， 植被不能阻挡滚石对居民点的影响。 3崩塌隐患成因分析 3.1岩性特征的影响 危岩体为中泥盆统独山组白云岩， 属硬质岩类工程 地质岩组， 为易发生崩塌的岩类。该类岩体结构致密， 坚硬、 性脆， 力学强度高， 抗压强度高，工程力学性质良 好， 早期强度较大， 随着岩溶发育程度的不同或受断裂 破碎的影响， 其力学强度会不同程度降低[4]。调查发现， 该崩塌点白云岩裂隙较发育， 且部分裂隙已贯穿底部， 侵蚀凹槽最深处可达50cm之多， 力学强度已大大降低。 中泥盆统独山组为砂页岩与白云岩互层， 属于软 硬相间岩类工程地质岩组， 虽然崩塌危岩体为白岩岩， 但下部可见砂页岩。由于不同岩性相互间夹， 岩石力 图2龙山镇平山村石板寨六组崩塌全貌图 10 2020年第10期西部探矿工程 学强度变化大， 其溶蚀性及物理力学性质差异较大， 在 接触带上， 岩溶较发育， 岩溶管道顺层分布， 碎屑岩岩 层中软质岩力学强度低， 遇水易软化[4]。白云岩、 砂页 岩三者力学性质有较大差异， 工程地质条件较差， 易产 生崩塌或重型建筑的不均匀沉降等地质灾害。 3.2地形的影响 危岩体所在山体地形为陡坡， 危岩体形成陡崖， 近 自立。斜坡临空面倾角的大小跟危岩的形成密切相关， 是危岩形成的必备条件， 倾角越大， 危岩愈易失稳； 危岩 所处高度越高， 其重心越高， 越容易出现倾倒失稳。 危岩体已接近山体顶部， 植被发育较好， 山体东南 为斜坡上主要为旱地、 林地， 山体西北部临空， 为危岩 体主要威胁方向。危岩体走向30～35， 危岩体距地面 垂直距离约70m， 较大的高差为危岩体提供了较大的 势能， 水平距离约10m， 地形上危岩体高陡临空面为崩 塌提供了自由空间。位于斜坡底部的居民， 危岩体如 发生崩塌必然会影响全村居民的安全。 3.3溶蚀、 剥蚀和风化作用 区内岩性主要为砂页岩和白云岩， 属于易溶蚀、 风 化的岩类， 危岩体为白云岩， 在岩体类形成了较多的裂 隙， 岩体底部形成了较深的侵蚀凹槽， 加剧了危岩体的 不稳定性， 且岩体内部凹槽和裂隙的存在， 是植物和微 生物的作用， 加剧了危岩体的不稳定性。目前， 由于雨 水的侵蚀风化， 危岩体已形成了上部较宽， 下部较窄的 形态， 并向居民点倾斜。溶蚀、 剥蚀和风化作用的不断 加深， 使危岩体的裂隙和侵蚀凹槽不断加剧[5]， 将使危 岩体的稳定性越来越差， 增加崩塌的概率。 3.4生物的作用 岩体裂隙和侵蚀凹槽的存在， 为生物的风化作用 提供了条件。现场调查可知， 岩体裂隙中存在大量土 壤， 植物在其中生长， 根劈作用加剧了裂隙的变化， 雨 水在其中能长时间在土壤中保存， 又加剧了溶蚀、 侵蚀 作用。危岩体上部的植被生长良好， 根劈作用进一步 加剧， 长期的植被生长， 也加剧了上覆的植被、 土壤重 量， 对危岩体的稳定性产生了更多的不利影响。另外， 侵蚀凹槽中的微生物和苔藓等对岩体下部的侵蚀、 溶 蚀作用较强， 长期的作用， 会加剧侵蚀凹槽的深度， 造 成承载力的减弱， 增大危岩体的不稳定性[5]。 3.5雨水、 岩溶水的作用 区内雨水充沛， 岩溶水较多。降雨是地质灾害的 主要因素之一， 区内年平均年降雨量在1200 mm以上， 特大暴雨、 大暴雨、 大雨等天气在汛期发生次数较多； 山体西南部见有山泉水流出， 可知有地下水、 溶蚀水的 可能。水是地质灾害的主要因素之一， 持续性降雨或 前期降雨累积作用背景下的短历时暴雨激发， 再加上 溶蚀水的作用， 导致危岩体岩土体重度增加、 下部岩土 软化、 软弱带岩土强度降低、 危岩体的裂缝注水水楔作 用、 斜坡内地下水位形成或升高后的浮托作用、 斜坡体 内水力梯度形成的渗透压力或承压水形成之孔隙水压 力作用等。诱发使地表水渗入坡体， 辅以溶蚀水、 地下 水的作用， 软化下部岩土及其中软弱面， 产生孔隙水压 力等从而诱发崩塌的发生[4]。 3.6人类工程活动 区内工程活动较多， 修路、 建房、 基础建设等工程， 及当地居民的耕种等。房屋的修建、 房屋基础的开挖， 附近砂石厂的炸药爆炸， 居民区前的村公路汽车及载 重汽车的运动， 会对地面产生振动， 对危岩体稳定性会 造成影响， 在一定程度上增加了崩塌发生的概率。 4防治措施 目前， 对地质灾害点的防治措施主要有工程治理、 搬迁避让和监测预警措施。针对该隐患点， 建议采用 监测预警措施， 并根据实际情况拟采取工程治理措施。 图3龙山镇平山村石板寨六组崩塌危岩体图 11 2020年第10期西部探矿工程 4.1监测预警 针对该崩塌隐患的特征， 已采取监测预警措施。 监测预警措施主要有自动化设备监测， 一线监测人员 巡查、 排查， 专业技术人员巡查等。目前， 由于该崩塌 隐患点危险程度较高， 隐蔽性较强、 不易发现， 威胁人 数较多， 已采用自动化监测设备进行监测， 已安装5个 崩塌加速度计 （配备网关1个） 、 一个雨量计、 一个喇叭 （图4） 对该点进行自动化监测， 提高了对该隐患点的动 态变化情况的实时掌握。在自动化设备有预警时， 通 过喇叭及时通知村民撤出， 达到预防的目的。另外， 根 据雨量计的预报和当地天气预报， 在由大暴雨、 极端天 气时加强监测， 监测巡查， 并定期派专业人员巡查， 实 时监测该隐患点的变化情况。 图4龙山镇石板寨六组自动化监测设备 4.2搬迁避让与工程治理措施比选 针对该崩塌隐患点， 直接威胁人数共威胁11户50 人， 若采取搬迁避让措施， 还需要搬迁受间接威胁的其余 18户， 共需搬迁150余人， 所需资金较大， 且当地的房屋 多新建不久， 做群众的思想工作难度较大， 搬迁难度较 大。该崩塌点类型为小型， 可采取的工程治理， 清除危岩 体， 对裂隙较多， 侵蚀凹槽较深的块体进行清除， 从根本 上消除崩塌隐患对居民的影响， 所需费用较搬迁避让少。 综上所述， 在前期采取自动化监测措施， 根据崩塌隐 患点的变化情况， 建议采取工程治理措施， 彻底消除隐患。 5结论 （1） 该崩塌隐患点位于龙里县龙山镇平山村石板寨 六组， 该危岩体总方量约为2400m3， 共威胁11户50人。 （2） 该点为一宽度40m左右的危岩带， 为中泥盆统 独山组白云岩， 产状为171∠3， 高度在70～90m之间， 危岩底部距坡底约70m， 危岩体与居民点水平距离在 10m左右， 居民点位于危岩体下方。危岩体从东至西， 从上至下大致可分为3个小危岩体。1小危岩单体约 850m3， 2小危岩单体约950m3， 3危岩单体约600m3， 其 中以1小危岩单体稳定性最差， 对居民点威胁最大。 危岩体斜坡下部可见大量的堆积体， 杂石分选磨圆较 差， 土壤较多， 植被发育较好。 （3） 危岩体所在山体整体稳定性较好， 不会发生整体 性的斜坡失稳， 仅危岩单体稳定性较差， 危岩体时有崩塌 掉块。1危岩单体发育多组裂隙， 侵蚀凹槽发育， 稳定性 最差， 直接威胁居民点； 2危岩单体、 3危岩单体次之。 （4） 崩塌成因主要影响因素有 不利的岩性特征， 不利的地形特征， 溶蚀、 剥蚀、 风化作用， 生物的风化作 用， 雨水、 岩溶水的作用和人类工程活动。 （5） 针对该崩塌隐患点的特征， 建议采取搬迁避让 措施， 在未进行搬迁避让前， 加强巡查， 加强监测预警， 如有地质灾害险情发生前兆， 第一线监测人员及时组 织人员撤离至安全地区。 （6） 防治建议 针对该隐患点， 在前期采取自动化 监测措施， 根据崩塌隐患点的变化情况， 建议采取工程 治理措施， 彻底消除隐患。 参考文献 [1]郭敏.轻小型无人机在高位地质灾害调查中的应用[J].油气 勘探，2018，445228. 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