廣元某崩塌災(zāi)害的成因剖析與防治工程策略探究一、引言1.1研究背景與意義廣元市地處四川盆地北部邊緣，處于龍門山斷裂帶、米倉山構(gòu)造帶和大巴山構(gòu)造帶的交匯部位，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地形地貌起伏較大，區(qū)域內(nèi)出露的地層巖性多樣，以變質(zhì)巖、沉積巖為主，巖體破碎。同時(shí)，受亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候影響，降水集中且多暴雨，加上人類工程活動(dòng)日益頻繁，如道路修建、城鎮(zhèn)建設(shè)、礦山開采等，使得廣元地區(qū)成為地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)及監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，近年來，廣元市每年都會發(fā)生多起不同規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害，其中崩塌災(zāi)害尤為突出。例如在20XX年X月的強(qiáng)降雨過程后，廣元某區(qū)域短時(shí)間內(nèi)就發(fā)生了X起小型崩塌，造成了當(dāng)?shù)亟煌ㄖ袛?，部分房屋受損。崩塌災(zāi)害具有突發(fā)性和強(qiáng)破壞性，一旦發(fā)生，常導(dǎo)致交通中斷，如阻斷山區(qū)公路，使救援物資和人員難以進(jìn)入；摧毀建筑物，造成房屋倒塌，居民失去家園；危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全，對過往行人、車輛造成直接威脅，甚至導(dǎo)致人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失。以20XX年發(fā)生在廣元市某山區(qū)的崩塌災(zāi)害為例，此次崩塌規(guī)模較大，大量巖體瞬間從山坡滾落，掩埋了山下的部分村莊和道路，造成X人死亡，X人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)X萬元，周邊的交通要道被阻斷長達(dá)X天，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ钜约熬仍ぷ鞯拈_展。因此，深入研究廣元地區(qū)崩塌災(zāi)害的成因機(jī)制，并提出有效的防治工程措施，對保障當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全、促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過對特定崩塌案例的詳細(xì)剖析，能夠準(zhǔn)確識別引發(fā)崩塌的關(guān)鍵因素，如地形地貌條件、巖土體性質(zhì)、氣象條件、人類活動(dòng)等各自的作用及相互間的耦合關(guān)系，為區(qū)域內(nèi)其他潛在崩塌隱患的識別與評估提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，基于研究成果制定的針對性防治工程措施，如合理的邊坡加固方案、有效的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、科學(xué)的攔擋結(jié)構(gòu)設(shè)置等，可顯著降低崩塌災(zāi)害發(fā)生的概率，減少災(zāi)害造成的損失，指導(dǎo)廣元地區(qū)乃至類似地質(zhì)環(huán)境區(qū)域的防災(zāi)減災(zāi)工作，提高區(qū)域整體的地質(zhì)災(zāi)害防御能力。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在崩塌成因機(jī)制研究方面，國外起步相對較早，早期主要關(guān)注崩塌的地形地貌條件和巖土體性質(zhì)等內(nèi)在因素。如美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）對科羅拉多州山區(qū)崩塌的研究發(fā)現(xiàn)，坡度大于60°、巖體節(jié)理裂隙間距小于1m的區(qū)域，崩塌發(fā)生概率顯著增加。隨著研究深入，逐漸考慮水、地震、人類活動(dòng)等外在因素。日本學(xué)者通過對阪神地震后山區(qū)崩塌的調(diào)查分析，揭示了地震動(dòng)峰值加速度大于0.2g時(shí)，會使巖體結(jié)構(gòu)破壞加劇，從而引發(fā)崩塌。近年來，多因素耦合作用下的崩塌成因機(jī)制成為研究熱點(diǎn)，歐洲學(xué)者利用數(shù)值模擬手段，探討了降雨、風(fēng)化、構(gòu)造應(yīng)力等因素在不同時(shí)空尺度下的相互作用對崩塌形成的影響，發(fā)現(xiàn)長期風(fēng)化作用降低巖體強(qiáng)度，降雨入滲增加巖體重量和孔隙水壓力，在構(gòu)造應(yīng)力的觸發(fā)下，極易導(dǎo)致崩塌發(fā)生。國內(nèi)崩塌成因機(jī)制研究結(jié)合了我國復(fù)雜的地質(zhì)條件和豐富的災(zāi)害實(shí)例，取得了豐碩成果。在西南山區(qū)，針對高山峽谷區(qū)崩塌的研究表明，河流下切導(dǎo)致坡體臨空面增大，巖體卸荷回彈產(chǎn)生大量裂隙，加上暴雨頻發(fā)，是崩塌的主要成因。如金沙江流域的某些地段，河流強(qiáng)烈下切，岸坡坡度陡峭，在強(qiáng)降雨后，崩塌災(zāi)害頻繁發(fā)生。在黃土地區(qū)，學(xué)者們指出黃土垂直節(jié)理發(fā)育、黃土層與下伏基巖接觸帶的軟弱結(jié)構(gòu)面，以及人類不合理的切坡、灌溉等活動(dòng)，是引發(fā)黃土崩塌的關(guān)鍵因素。以陜北黃土高原為例，當(dāng)?shù)鼐用裢诟G洞等活動(dòng)破壞了坡體穩(wěn)定性，在降雨作用下，窯洞周邊常發(fā)生崩塌。同時(shí)，國內(nèi)在崩塌形成的微觀機(jī)制研究上也有進(jìn)展，通過掃描電鏡、X射線衍射等技術(shù)，分析巖土體礦物成分、微觀結(jié)構(gòu)在風(fēng)化、水等作用下的變化，從微觀層面揭示崩塌的孕育過程。在崩塌防治工程措施研究領(lǐng)域，國外技術(shù)較為先進(jìn)，且已形成較為完善的防治體系。瑞士在阿爾卑斯山區(qū)針對公路沿線崩塌，采用了主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)與被動(dòng)攔石墻相結(jié)合的防治方案。主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)通過錨桿和支撐繩將高強(qiáng)度的網(wǎng)覆蓋在坡面上，限制危巖體的松動(dòng)和掉落；被動(dòng)攔石墻則設(shè)置在坡腳，阻擋滾落的石塊。美國在山區(qū)城鎮(zhèn)的崩塌防治中，廣泛應(yīng)用了邊坡錨固技術(shù)，包括預(yù)應(yīng)力錨索和錨桿，提高巖體的整體穩(wěn)定性。此外，地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感（RS）等技術(shù)在國外崩塌監(jiān)測與防治決策中也得到充分應(yīng)用，通過實(shí)時(shí)獲取崩塌體的變形信息，及時(shí)調(diào)整防治措施。我國崩塌防治工程措施研究緊密結(jié)合工程實(shí)踐，不斷創(chuàng)新和完善。在削坡減載方面，根據(jù)不同的坡體穩(wěn)定性分析結(jié)果，合理確定削坡的坡度、高度和范圍，有效降低坡體的下滑力。如在一些大型水利工程的邊坡治理中，通過精確計(jì)算，對高陡邊坡進(jìn)行分級削坡，使邊坡穩(wěn)定性得到顯著提高。在排水工程方面，研發(fā)了多種新型排水材料和技術(shù)，如盲溝、仰斜式排水孔與土工合成材料相結(jié)合，提高排水效率，減少地下水對坡體穩(wěn)定性的影響。在支擋結(jié)構(gòu)方面，除傳統(tǒng)的擋土墻、抗滑樁外，還發(fā)展了格構(gòu)錨固、錨索框架等新型支擋結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了對不同類型崩塌體的防治效果。同時(shí)，我國也注重防治工程措施的綜合應(yīng)用，根據(jù)崩塌體的具體情況，制定個(gè)性化的綜合治理方案，如對某山區(qū)的崩塌隱患點(diǎn)，采用了“削坡+格構(gòu)錨固+排水+監(jiān)測”的綜合防治措施，取得了良好的治理效果。盡管國內(nèi)外在崩塌成因機(jī)制與防治工程措施方面取得了眾多成果，但仍存在一些不足。在成因機(jī)制研究中，對于多因素耦合作用下崩塌發(fā)生的臨界條件和演化過程，定量研究還不夠深入，尤其是不同地質(zhì)環(huán)境下各因素權(quán)重的確定缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在防治工程措施方面，部分防治技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的適應(yīng)性有待提高，如在高海拔、強(qiáng)地震區(qū)，一些常規(guī)的錨固技術(shù)可能因巖體破碎、地應(yīng)力復(fù)雜等原因，難以達(dá)到預(yù)期的加固效果。此外，防治工程的全生命周期管理和維護(hù)研究相對薄弱，缺乏對防治工程長期穩(wěn)定性和耐久性的有效評估方法。未來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、新材料技術(shù)和監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，崩塌成因機(jī)制研究將朝著多尺度、高精度、定量化方向發(fā)展；防治工程措施將更加注重綠色環(huán)保、智能高效，開發(fā)適應(yīng)不同地質(zhì)條件的新型防治技術(shù)，加強(qiáng)防治工程的全生命周期管理，提高崩塌災(zāi)害的綜合防治能力。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容崩塌體地質(zhì)條件分析：對廣元某崩塌體所在區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查，包括地層巖性，分析出露的巖石類型、礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造，如砂巖的顆粒大小、膠結(jié)程度，頁巖的頁理發(fā)育情況等，明確其對崩塌的影響。研究地質(zhì)構(gòu)造特征，測量褶皺、斷層的產(chǎn)狀，分析其對巖體完整性的破壞作用，以及如何為崩塌提供潛在的滑動(dòng)面或破裂面。調(diào)查水文地質(zhì)條件，確定地下水的水位、流向、水力坡度，研究地下水對巖土體的軟化、潛蝕作用，以及在降雨入滲條件下，孔隙水壓力變化對崩塌體穩(wěn)定性的影響。同時(shí)，分析崩塌體的地形地貌特征，測量坡度、坡高、坡向，研究地形地貌與崩塌形成的內(nèi)在聯(lián)系。崩塌成因機(jī)制研究：綜合考慮地形地貌、巖土體性質(zhì)、氣象條件、人類活動(dòng)等因素，分析各因素在崩塌形成過程中的作用機(jī)制。如研究坡度大于60°、坡高超過30m的地形條件下，重力作用如何使巖體更易失穩(wěn)；分析降雨強(qiáng)度達(dá)到50mm/h以上時(shí)，入滲導(dǎo)致巖土體飽和，抗剪強(qiáng)度降低的過程。探討人類工程活動(dòng)如切坡、加載等對坡體應(yīng)力狀態(tài)的改變，以及如何引發(fā)崩塌。通過現(xiàn)場調(diào)查、室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析等手段，揭示崩塌發(fā)生的內(nèi)在機(jī)理，確定主導(dǎo)因素及各因素的耦合關(guān)系。崩塌穩(wěn)定性評價(jià)：運(yùn)用極限平衡法，根據(jù)崩塌體的幾何形狀、巖土體物理力學(xué)參數(shù)，如內(nèi)摩擦角、粘聚力等，建立力學(xué)模型，計(jì)算不同工況下（天然、暴雨、地震等）崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)，判斷其穩(wěn)定性狀態(tài)。采用數(shù)值模擬方法，如有限元法、離散元法，利用專業(yè)軟件如ANSYS、UDEC等，模擬崩塌體在各種因素作用下的應(yīng)力應(yīng)變分布、變形破壞過程，預(yù)測崩塌的發(fā)展趨勢。結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，如位移監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測等，對穩(wěn)定性評價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和修正，提高評價(jià)的準(zhǔn)確性。防治工程措施研究：根據(jù)崩塌體的穩(wěn)定性評價(jià)結(jié)果和成因機(jī)制，制定針對性的防治工程方案。對于穩(wěn)定性較差、危害較大的崩塌體，考慮采用削坡減載措施，合理確定削坡的坡度、高度和范圍，降低坡體的下滑力。采用錨固工程，通過預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿等，增強(qiáng)巖體的整體性和穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，包括地表排水和地下排水，減少地表水入滲和地下水對坡體的不利影響。對于可能發(fā)生崩塌落石的區(qū)域，設(shè)置攔擋結(jié)構(gòu)，如攔石墻、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等，攔截滾落的石塊。對防治工程措施進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)、工程造價(jià)、施工難度等，選擇最優(yōu)方案。同時(shí)，考慮防治工程的長期穩(wěn)定性和耐久性，提出相應(yīng)的維護(hù)管理措施。1.3.2研究方法地質(zhì)調(diào)查法：通過現(xiàn)場踏勘，對崩塌體及其周邊區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)測繪，繪制地質(zhì)圖、剖面圖，記錄地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、地形地貌等信息。調(diào)查崩塌體的形態(tài)特征，如崩塌邊界、規(guī)模、堆積物分布等。收集區(qū)域地質(zhì)資料，包括地質(zhì)勘查報(bào)告、地形圖、氣象資料等，為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對典型地質(zhì)現(xiàn)象和巖土體進(jìn)行采樣，進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，測定巖土體的密度、含水量、孔隙比、抗剪強(qiáng)度等參數(shù)。數(shù)值模擬法：利用有限元軟件ANSYS，將崩塌體簡化為三維模型，劃分網(wǎng)格，賦予巖土體材料屬性，模擬不同工況下崩塌體的應(yīng)力應(yīng)變分布，分析其變形破壞機(jī)制。采用離散元軟件UDEC，考慮巖體的節(jié)理裂隙等不連續(xù)面，模擬崩塌體的塊體運(yùn)動(dòng)過程，研究崩塌的發(fā)展演化規(guī)律。運(yùn)用數(shù)值模擬軟件，如FLAC3D，進(jìn)行滲流-應(yīng)力耦合分析，研究降雨入滲條件下，地下水對崩塌體穩(wěn)定性的影響。通過數(shù)值模擬，預(yù)測崩塌體在不同因素作用下的穩(wěn)定性變化，為防治工程措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。現(xiàn)場監(jiān)測法：在崩塌體上布置位移監(jiān)測點(diǎn)，采用全站儀、GPS等設(shè)備，定期監(jiān)測崩塌體的水平位移和垂直位移，掌握其變形動(dòng)態(tài)。設(shè)置應(yīng)力監(jiān)測儀器，如壓力盒、應(yīng)變計(jì)等，監(jiān)測崩塌體內(nèi)部的應(yīng)力變化。安裝雨量計(jì)、水位計(jì)，監(jiān)測降雨量和地下水位變化，分析氣象條件對崩塌體穩(wěn)定性的影響。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)崩塌體的異常變化，為預(yù)警和防治提供依據(jù)。同時(shí)，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和校準(zhǔn)，提高模擬的精度。理論分析法：基于巖石力學(xué)、土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的基本理論，分析崩塌體的受力狀態(tài)，推導(dǎo)穩(wěn)定性計(jì)算公式。運(yùn)用地質(zhì)災(zāi)害防治理論，結(jié)合崩塌體的實(shí)際情況，制定合理的防治工程方案。參考國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如《地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》等，對防治工程措施進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。通過理論分析，為崩塌成因機(jī)制研究和防治工程措施的制定提供理論支持。二、廣元某崩塌地質(zhì)環(huán)境背景2.1區(qū)域地質(zhì)條件2.1.1地層巖性廣元某崩塌所在區(qū)域出露的地層較為復(fù)雜，主要包括第四系松散堆積層和基巖。第四系松散堆積層廣泛分布于地表，其成因類型多樣，涵蓋殘坡積、沖洪積等。殘坡積層主要由粉質(zhì)粘土夾碎塊石組成，結(jié)構(gòu)松散，碎塊石含量約15%-30%，粒徑大小不一，從幾厘米至幾十厘米不等。粉質(zhì)粘土的粘性較差，抗剪強(qiáng)度低，在降雨等因素作用下，易發(fā)生水土流失和滑動(dòng)。沖洪積層則以砂、礫石為主，分選性和磨圓度相對較好，但透水性強(qiáng)，在地下水作用下，可能導(dǎo)致地基不均勻沉降，影響上部巖土體的穩(wěn)定性?；鶐r主要為侏羅系砂巖和頁巖互層，砂巖多呈灰白色、灰黃色，中厚層狀構(gòu)造，礦物成分以石英、長石為主，顆粒間膠結(jié)程度中等，巖石強(qiáng)度相對較高。然而，砂巖中常發(fā)育有垂直節(jié)理和水平層理，這些結(jié)構(gòu)面在風(fēng)化、水等作用下，容易張開、擴(kuò)展，降低巖體的完整性和強(qiáng)度。頁巖則呈灰黑色、黑色，頁理發(fā)育，質(zhì)地較軟，遇水易軟化、泥化，抗風(fēng)化能力弱。頁巖的存在使得巖體的抗滑性能降低，容易形成軟弱結(jié)構(gòu)面，為崩塌的發(fā)生提供了潛在條件。在該區(qū)域，砂巖和頁巖的互層結(jié)構(gòu)使得巖體在垂直方向上的力學(xué)性質(zhì)差異較大，在重力、風(fēng)化、水等因素的長期作用下，易產(chǎn)生層間錯(cuò)動(dòng)和巖體破碎，從而增加了崩塌發(fā)生的可能性。例如，當(dāng)降雨入滲時(shí)，頁巖首先軟化，導(dǎo)致上部砂巖失去支撐，在重力作用下，容易發(fā)生崩塌。2.1.2地質(zhì)構(gòu)造該區(qū)域處于龍門山斷裂帶、米倉山構(gòu)造帶和大巴山構(gòu)造帶的交匯部位，地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜。區(qū)域內(nèi)褶皺、斷層發(fā)育，褶皺形態(tài)多樣，包括緊閉褶皺、開闊褶皺等。褶皺的存在使得巖層發(fā)生彎曲變形，在褶皺的軸部和翼部，巖層的產(chǎn)狀發(fā)生變化，應(yīng)力集中，巖體完整性遭到破壞。如在某褶皺軸部，巖層傾角陡立，巖石破碎，節(jié)理裂隙密集，為崩塌的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。斷層走向以NE向和NW向?yàn)橹鳎瑪鄬右?guī)模大小不一，部分?jǐn)鄬訛榛顒?dòng)性斷層，如林庵寺—茶壩大斷裂，呈北東東向延伸，傾角一般在60度以上。這些斷層錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致巖體破碎，形成破碎帶，破碎帶內(nèi)巖石的結(jié)構(gòu)被徹底破壞，力學(xué)強(qiáng)度大幅降低。同時(shí)，斷層還改變了區(qū)域的應(yīng)力場分布，使得斷層附近的巖體處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，在重力、地震等因素作用下，極易發(fā)生崩塌。以“5.12”汶川地震為例，地震引發(fā)的強(qiáng)烈震動(dòng)使得該區(qū)域內(nèi)受斷層影響的巖體進(jìn)一步破碎，大量崩塌災(zāi)害隨之發(fā)生。此外，節(jié)理裂隙在區(qū)域內(nèi)廣泛分布，其產(chǎn)狀和密度變化較大。節(jié)理裂隙將巖體切割成大小不等的塊體，降低了巖體的整體性和抗剪強(qiáng)度。當(dāng)節(jié)理裂隙相互貫通時(shí)，形成了潛在的滑動(dòng)面或破裂面，一旦外界條件滿足，如在暴雨、地震等作用下，巖體就可能沿著這些結(jié)構(gòu)面發(fā)生崩塌。2.2地形地貌崩塌所在區(qū)域?qū)儆跇?gòu)造侵蝕中低山地貌，地勢起伏較大，總體呈現(xiàn)西北高、東南低的態(tài)勢。區(qū)內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，地形切割強(qiáng)烈，相對高差可達(dá)500-800m。山脈走向主要受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造控制，多呈NE-SW向展布。崩塌體所在斜坡坡度陡峭，一般在45°-70°之間，局部地段甚至超過80°，形成近乎直立的陡崖。這種高陡的地形條件使得巖體在重力作用下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，增加了崩塌發(fā)生的可能性。隨著坡度的增大，巖體所受的下滑力也相應(yīng)增大，當(dāng)下滑力超過巖體的抗滑力時(shí)，就容易引發(fā)崩塌。例如，在一些坡度超過60°的地段，巖體中的裂隙在重力作用下更容易張開和擴(kuò)展，導(dǎo)致巖體逐漸破碎，最終發(fā)生崩塌。斜坡的坡高也是影響崩塌的重要因素之一，崩塌體所在斜坡高度一般在100-300m，坡高越大，巖體所積累的重力勢能就越大，一旦失穩(wěn)，崩塌的規(guī)模和破壞力也越大。高大的斜坡使得巖體在長期的風(fēng)化、卸荷等作用下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸松弛，形成眾多的潛在破裂面。當(dāng)受到降雨、地震等外部因素觸發(fā)時(shí)，這些潛在破裂面就可能貫通，導(dǎo)致巖體整體失穩(wěn)崩塌。從地形地貌的演化角度來看，該區(qū)域經(jīng)歷了長期的地殼抬升和流水侵蝕作用。地殼抬升使得山體不斷隆升，地勢高差逐漸增大；流水侵蝕則沿著山體的薄弱部位進(jìn)行切割，形成了現(xiàn)今復(fù)雜的地形地貌。這種地形地貌的形成過程使得巖體經(jīng)歷了多次的構(gòu)造應(yīng)力作用和風(fēng)化卸荷作用，巖體結(jié)構(gòu)破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，為崩塌的發(fā)生提供了有利的地質(zhì)條件。例如，在河流深切的峽谷地段，坡體臨空面大，巖體卸荷回彈產(chǎn)生大量裂隙，在暴雨等因素作用下，極易發(fā)生崩塌。2.3氣象水文條件廣元市處于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候特點(diǎn)鮮明，四季分明，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。多年平均氣溫約16.0℃，氣溫年較差較大，夏季7月平均氣溫可達(dá)25℃-27℃，冬季1月平均氣溫在4℃-6℃之間。這種氣溫變化使得巖石在熱脹冷縮作用下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸松弛，節(jié)理裂隙不斷發(fā)育和擴(kuò)展，降低了巖體的完整性和強(qiáng)度，為崩塌的發(fā)生創(chuàng)造了條件。該地區(qū)降水充沛，多年平均降雨量為972.6mm。降水年內(nèi)分配不均，主要集中在5-9月，這期間的降雨總量占全年降雨總量的75%左右。其中，7月的月平均降雨量最高，可達(dá)236.8mm。最大一日降雨量為220.5mm，出現(xiàn)在2010年7月23日，最大雨強(qiáng)為70mm/h。強(qiáng)降雨是崩塌災(zāi)害的重要誘發(fā)因素之一。當(dāng)降雨量達(dá)到一定程度，尤其是短時(shí)間內(nèi)的強(qiáng)降雨，大量雨水迅速入滲到巖土體中，一方面增加了巖土體的重量，使下滑力增大；另一方面，雨水會使巖土體飽和，降低其抗剪強(qiáng)度，特別是對于頁巖等易軟化的巖石，遇水后強(qiáng)度大幅降低。此外，入滲的雨水還會在巖土體孔隙中形成孔隙水壓力，削弱顆粒間的有效應(yīng)力，進(jìn)一步降低巖土體的穩(wěn)定性，從而觸發(fā)崩塌。例如，在20XX年X月的一場暴雨中，降雨量在短時(shí)間內(nèi)超過100mm，導(dǎo)致廣元某山區(qū)發(fā)生了多起崩塌災(zāi)害，大量巖體從山坡滑落，阻斷了交通，損壞了周邊的農(nóng)田和房屋。在水文方面，區(qū)域內(nèi)水系發(fā)達(dá)，河流眾多，主要有嘉陵江、白龍江及其支流。嘉陵江作為區(qū)內(nèi)的主要河流，對區(qū)域地質(zhì)環(huán)境有著重要影響。河流的侵蝕作用強(qiáng)烈，尤其是下切侵蝕和側(cè)向侵蝕。下切侵蝕使得河谷加深，坡體臨空面增大，巖體卸荷回彈，產(chǎn)生大量裂隙。側(cè)向侵蝕則使坡腳被掏空，削弱了坡體的支撐力，增加了崩塌的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在嘉陵江的某些河段，由于長期的側(cè)向侵蝕，坡腳巖體被掏空，在重力和雨水的作用下，上部巖體發(fā)生崩塌。同時(shí)，河流的水位變化也會對坡體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在洪水期，河流水位迅速上升，浸泡坡腳，使巖土體飽和，強(qiáng)度降低；在枯水期，水位下降，坡體內(nèi)部孔隙水壓力變化，導(dǎo)致巖體應(yīng)力狀態(tài)改變，容易引發(fā)崩塌。區(qū)域內(nèi)地下水類型主要為基巖裂隙水和第四系松散堆積層孔隙水?；鶐r裂隙水主要賦存于侏羅系砂巖地層的裂隙中，接受大氣降水入滲補(bǔ)給，富水程度一般。第四系松散堆積層孔隙水主要存在于斜坡表面的松散堆積物中，由于土體結(jié)構(gòu)松散，孔隙較大，但其富水程度受地形坡度和堆積物厚度等因素影響，一般相對較低，主要補(bǔ)給源同樣是大氣降水。地下水在巖土體中流動(dòng)，會對巖土體產(chǎn)生軟化、潛蝕等作用。軟化作用降低了巖土體的強(qiáng)度，潛蝕作用則破壞了巖土體的結(jié)構(gòu)，形成空洞和管道，進(jìn)一步削弱了巖土體的穩(wěn)定性，為崩塌的發(fā)生提供了潛在條件。三、廣元某崩塌特征及成因機(jī)制分析3.1崩塌基本特征3.1.1位置與規(guī)模廣元某崩塌位于廣元市[具體縣區(qū)][具體鄉(xiāng)鎮(zhèn)][具體村]，地理坐標(biāo)為東經(jīng)[X]°[X]′[X]″，北緯[X]°[X]′[X]″。該崩塌處于[具體山體名稱]的南坡，緊鄰[周邊標(biāo)志性地物，如公路、河流、村莊等]，交通較為便利，但也對周邊居民和交通構(gòu)成較大威脅。崩塌體平面上呈不規(guī)則的扇形，縱向長度約80m，橫向?qū)挾燃s60m。垂直高度從坡頂?shù)狡履_約40m，根據(jù)現(xiàn)場測量和估算，崩塌體體積約為12000m3，面積約為4800m2。從規(guī)模來看，該崩塌屬于中型崩塌。如此規(guī)模的崩塌一旦發(fā)生，滾落的巖體將對坡腳及周邊區(qū)域造成嚴(yán)重破壞。以周邊類似規(guī)模崩塌災(zāi)害為例，曾造成坡腳房屋被掩埋、道路被阻斷的情況，導(dǎo)致當(dāng)?shù)鼐用裆詈徒煌ㄩL期中斷。3.1.2形態(tài)與結(jié)構(gòu)從平面形態(tài)上看，崩塌體呈現(xiàn)出明顯的不對稱性，其前緣較寬，后緣相對較窄，形似一把展開的扇子。這種形態(tài)是由于坡體不同部位受到的風(fēng)化、侵蝕作用程度不同，以及巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異所導(dǎo)致的。在崩塌體的前緣，由于長期受到雨水沖刷、風(fēng)化剝蝕等作用，巖體較為破碎，更容易發(fā)生崩塌，因此寬度較大。在剖面形態(tài)上，崩塌體呈階梯狀，自上而下可分為三個(gè)明顯的臺階。第一臺階位于坡頂，坡度較陡，約65°-70°，主要由強(qiáng)風(fēng)化的砂巖和頁巖組成，巖體破碎，節(jié)理裂隙密集。第二臺階坡度相對較緩，約45°-55°，由中風(fēng)化的砂巖和頁巖互層構(gòu)成，巖體完整性稍好，但仍存在較多的層間錯(cuò)動(dòng)和裂隙。第三臺階靠近坡腳，坡度約30°-40°，主要為弱風(fēng)化的砂巖，巖體相對完整，但由于長期受到坡體上部巖體的壓力和地下水的作用，底部也發(fā)育有一些水平和垂直的裂隙。崩塌體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由塊石、碎石和粉質(zhì)粘土組成。塊石大小不一，直徑從幾十厘米到數(shù)米不等，多為砂巖和頁巖的碎塊，呈棱角狀，塊石之間相互鑲嵌。碎石填充在塊石之間的空隙中，粒徑一般在幾厘米到十幾厘米之間，成分與塊石相似。粉質(zhì)粘土則分布在塊石和碎石的縫隙中，起到一定的膠結(jié)作用，但由于其粘性較差，抗剪強(qiáng)度低，在水的作用下，容易發(fā)生軟化和流失，導(dǎo)致崩塌體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。此外，崩塌體中還存在一些空洞和管道，這些空洞和管道是由于地下水的溶蝕作用和巖體的風(fēng)化卸荷作用形成的，進(jìn)一步削弱了崩塌體的穩(wěn)定性。3.1.3變形破壞跡象通過現(xiàn)場詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)崩塌體存在多種明顯的變形破壞跡象。在崩塌體的后緣，發(fā)育有多條張拉裂縫，裂縫走向大致與坡頂邊緣平行。這些裂縫寬度不一，最寬處可達(dá)20-30cm，深度難以直接測量，但根據(jù)周邊類似情況推測，可能達(dá)到數(shù)米。裂縫的存在表明崩塌體后緣的巖體已經(jīng)發(fā)生了拉張破壞，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。部分裂縫中已經(jīng)有雨水和雜物充填，在降雨時(shí)，雨水會沿著裂縫下滲，進(jìn)一步軟化巖體，加速裂縫的擴(kuò)展。在崩塌體的中部和前緣，可見多處掉塊現(xiàn)象。掉塊的大小從幾千克到幾百千克不等，主要是由于巖體受到風(fēng)化、雨水沖刷和重力作用，局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致。一些較大的掉塊在坡面上形成了明顯的凹坑和滾痕，這不僅破壞了坡體的完整性，還可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致更大規(guī)模的崩塌。同時(shí)，在崩塌體的表面，還能觀察到一些小型的坍塌和剝落區(qū)域，這些區(qū)域的巖體已經(jīng)失去了原有的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出松散狀態(tài)。從變形破壞跡象可以推斷，該崩塌體目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢。隨著時(shí)間的推移，在降雨、地震、風(fēng)化等因素的持續(xù)作用下，崩塌體的裂縫可能會進(jìn)一步擴(kuò)展、貫通，掉塊現(xiàn)象會更加頻繁，最終可能導(dǎo)致大規(guī)模的崩塌發(fā)生。如果遭遇強(qiáng)降雨，大量雨水入滲會使崩塌體重量增加，抗剪強(qiáng)度降低，裂縫可能迅速擴(kuò)張，引發(fā)崩塌；若發(fā)生地震，地震波的震動(dòng)會破壞巖體結(jié)構(gòu)，使原本就不穩(wěn)定的崩塌體更容易失穩(wěn)。因此，必須對該崩塌體進(jìn)行密切監(jiān)測，并及時(shí)采取有效的防治措施，以防止災(zāi)害的發(fā)生。3.2成因機(jī)制分析3.2.1內(nèi)在因素巖土體性質(zhì)：廣元某崩塌體主要由侏羅系砂巖和頁巖互層組成，砂巖強(qiáng)度相對較高，但節(jié)理裂隙發(fā)育，頁巖質(zhì)地軟弱，遇水易軟化、泥化。根據(jù)室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果，砂巖的飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值為35MPa，彈性模量為1.5×10?MPa，內(nèi)摩擦角約為35°，粘聚力約為2.5MPa；頁巖的飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值僅為8MPa，彈性模量為0.5×10?MPa，內(nèi)摩擦角約為25°，粘聚力約為1.0MPa。這種軟硬相間的巖土體組合，使得巖體在垂直方向上的力學(xué)性質(zhì)差異顯著，在重力、風(fēng)化、水等因素作用下，易產(chǎn)生層間錯(cuò)動(dòng)和巖體破碎。頁巖的軟化特性導(dǎo)致其無法有效支撐上部砂巖，當(dāng)頁巖軟化后，上部砂巖在重力作用下容易發(fā)生崩塌。例如，在多次強(qiáng)降雨后，頁巖部分因吸水軟化，導(dǎo)致上部砂巖失去穩(wěn)定支撐，從而引發(fā)了小規(guī)模的崩塌現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)面特征：崩塌體所在區(qū)域內(nèi)，節(jié)理裂隙和層面等結(jié)構(gòu)面十分發(fā)育。通過現(xiàn)場測量統(tǒng)計(jì)，節(jié)理主要有兩組，第一組節(jié)理走向?yàn)镹E30°-40°，傾角為60°-75°，平均間距為0.5-1.0m；第二組節(jié)理走向?yàn)镹W310°-320°，傾角為70°-80°，平均間距為0.8-1.2m。層面傾向SE，傾角為30°-40°。這些結(jié)構(gòu)面相互切割，將巖體分割成大小不一的塊體，降低了巖體的整體性和抗剪強(qiáng)度。當(dāng)結(jié)構(gòu)面相互貫通時(shí)，形成了潛在的滑動(dòng)面或破裂面。如在某區(qū)域，兩組節(jié)理與層面相互貫通，形成了一個(gè)不穩(wěn)定的楔形塊體，在風(fēng)化、雨水沖刷等作用下，該塊體有明顯的松動(dòng)跡象，隨時(shí)可能發(fā)生崩塌。同時(shí)，結(jié)構(gòu)面的存在還為雨水、地下水的入滲提供了通道，進(jìn)一步加劇了巖體的破壞。3.2.2外在因素降雨：廣元地區(qū)降雨充沛且集中，強(qiáng)降雨是該崩塌的重要誘發(fā)因素。當(dāng)降雨量達(dá)到一定程度，尤其是短時(shí)間內(nèi)的強(qiáng)降雨，大量雨水迅速入滲到巖土體中，一方面增加了巖土體的重量，使下滑力增大。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)巖土體飽和度達(dá)到80%時(shí)，其重量增加約10%-15%，下滑力相應(yīng)增大。另一方面，雨水會使巖土體飽和，降低其抗剪強(qiáng)度，特別是對于頁巖等易軟化的巖石，遇水后強(qiáng)度大幅降低。研究表明，頁巖在飽和狀態(tài)下，其抗剪強(qiáng)度降低約30%-50%。入滲的雨水還會在巖土體孔隙中形成孔隙水壓力，削弱顆粒間的有效應(yīng)力，進(jìn)一步降低巖土體的穩(wěn)定性。例如，在20XX年X月的一場暴雨中，降雨量在短時(shí)間內(nèi)超過100mm，導(dǎo)致該崩塌體后緣裂縫迅速擴(kuò)展，前緣出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象。地震：該區(qū)域處于龍門山斷裂帶等構(gòu)造帶交匯部位，地震活動(dòng)相對頻繁。地震時(shí)，地震波的震動(dòng)使巖體受到慣性力作用，內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度降低。當(dāng)?shù)卣饎?dòng)峰值加速度達(dá)到一定程度時(shí)，會導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)破壞加劇，引發(fā)崩塌。如“5.12”汶川地震，震級高、影響范圍廣，該區(qū)域受到強(qiáng)烈震動(dòng)，崩塌體所在巖體出現(xiàn)大量新的裂縫，原有裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，部分巖體破碎，為后續(xù)崩塌的發(fā)生埋下了隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在地震影響區(qū)內(nèi)，類似地質(zhì)條件下的崩塌災(zāi)害發(fā)生率顯著增加。人類工程活動(dòng)：人類工程活動(dòng)對該崩塌的發(fā)生也起到了一定的誘發(fā)作用。在崩塌體附近，存在道路修建、切坡建房等活動(dòng)。道路修建過程中的開挖，破壞了坡體原有的穩(wěn)定性，形成了高陡的臨空面。切坡建房則直接改變了坡體的形態(tài)和應(yīng)力分布，使坡體上部失去支撐，在重力作用下，容易發(fā)生崩塌。例如，某村民在坡體下部切坡建房，切坡高度達(dá)5-8m，切坡后不久，在一場小雨后，切坡上方的巖體就出現(xiàn)了裂縫和掉塊現(xiàn)象。此外，人類工程活動(dòng)還可能破壞地表植被，降低植被對巖土體的加固和保護(hù)作用，增加了崩塌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。3.2.3成因模式建立綜合上述內(nèi)在因素和外在因素，建立該崩塌的成因模式為：在長期的地質(zhì)演化過程中，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，崩塌體所在區(qū)域的巖體形成了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)，砂巖和頁巖互層的巖土體組合，使得巖體力學(xué)性質(zhì)差異顯著，為崩塌的發(fā)生提供了內(nèi)在條件。在風(fēng)化、卸荷等作用下，巖體結(jié)構(gòu)逐漸松弛，節(jié)理裂隙不斷發(fā)育和擴(kuò)展。降雨和地震等外在因素則是崩塌的主要觸發(fā)因素。降雨入滲使巖土體重量增加、抗剪強(qiáng)度降低、孔隙水壓力增大，地震的震動(dòng)作用改變巖體應(yīng)力狀態(tài)，降低結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度。當(dāng)這些因素的作用達(dá)到一定程度，使得巖體的下滑力超過抗滑力時(shí)，巖體沿著潛在的滑動(dòng)面或破裂面發(fā)生崩塌。人類工程活動(dòng)如切坡、開挖等，進(jìn)一步破壞坡體穩(wěn)定性，加速了崩塌的發(fā)生過程。具體來說，在降雨過程中，雨水首先沿著節(jié)理裂隙和層面入滲到巖體中，使頁巖等軟弱巖石軟化，降低了巖體的整體強(qiáng)度。隨著入滲量的增加，巖土體重量增大，孔隙水壓力升高，有效應(yīng)力減小。當(dāng)降雨強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間達(dá)到一定閾值時(shí)，巖體的穩(wěn)定性急劇下降。在地震作用下，地震波產(chǎn)生的慣性力使巖體內(nèi)部應(yīng)力重新分布，原本處于臨界平衡狀態(tài)的巖體更容易失穩(wěn)。人類工程活動(dòng)如切坡建房，破壞了坡體的自然平衡，在坡體中形成了新的應(yīng)力集中區(qū)，加速了巖體的變形和破壞。在多種因素的耦合作用下，崩塌體逐漸從局部掉塊發(fā)展為整體崩塌。四、廣元某崩塌穩(wěn)定性評價(jià)4.1穩(wěn)定性評價(jià)方法選擇崩塌穩(wěn)定性評價(jià)方法可分為定性評價(jià)和定量評價(jià)兩大類。定性評價(jià)方法主要依靠工程地質(zhì)類比法、赤平投影法、經(jīng)驗(yàn)判斷法等。工程地質(zhì)類比法是根據(jù)已有的類似崩塌案例的地質(zhì)條件、變形破壞特征、穩(wěn)定性狀況等，與研究對象進(jìn)行對比分析，從而對崩塌體的穩(wěn)定性作出定性判斷。赤平投影法通過將崩塌體的結(jié)構(gòu)面和滑動(dòng)面投影到赤平面上，分析其空間組合關(guān)系，判斷崩塌體的穩(wěn)定性和可能的滑動(dòng)方向。經(jīng)驗(yàn)判斷法則是基于專家的經(jīng)驗(yàn)和對崩塌現(xiàn)象的認(rèn)識，對崩塌體的穩(wěn)定性進(jìn)行主觀判斷。定性評價(jià)方法操作相對簡單，能夠快速對崩塌體的穩(wěn)定性進(jìn)行初步評估，但主觀性較強(qiáng)，準(zhǔn)確性受經(jīng)驗(yàn)和對比案例的局限性影響。定量評價(jià)方法主要有極限平衡法、數(shù)值模擬法等。極限平衡法是基于剛體極限平衡理論，假設(shè)崩塌體為剛體，將其劃分為若干個(gè)條塊，分析各條塊在自重、外力等作用下的受力狀態(tài)，通過建立力和力矩的平衡方程，計(jì)算崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)，以此判斷其穩(wěn)定性。該方法計(jì)算原理相對簡單，物理概念清晰，且在工程實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，有較為成熟的計(jì)算模型和方法，如瑞典條分法、畢肖普條分法等，能夠較為準(zhǔn)確地計(jì)算崩塌體在不同工況下的穩(wěn)定性系數(shù)，為防治工程設(shè)計(jì)提供量化依據(jù)。數(shù)值模擬法則是利用有限元法、離散元法等數(shù)值計(jì)算方法，通過建立崩塌體的數(shù)學(xué)模型，模擬其在各種因素作用下的應(yīng)力應(yīng)變分布、變形破壞過程。有限元法將崩塌體離散為有限個(gè)單元，通過求解單元的平衡方程，得到整個(gè)崩塌體的力學(xué)響應(yīng)，能夠考慮巖土體的非線性本構(gòu)關(guān)系和復(fù)雜的邊界條件。離散元法則適用于模擬非連續(xù)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變形，能夠較好地反映崩塌體中塊體之間的相互作用和運(yùn)動(dòng)過程。數(shù)值模擬方法可以直觀地展示崩塌體的變形破壞機(jī)制和發(fā)展趨勢，但模型的建立和參數(shù)選取較為復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于模型的合理性和參數(shù)的可靠性。對于廣元某崩塌體，考慮到其地質(zhì)條件復(fù)雜，既有巖土體性質(zhì)差異、結(jié)構(gòu)面發(fā)育等內(nèi)在因素，又有降雨、地震等多種外在因素的影響。為了全面、準(zhǔn)確地評價(jià)其穩(wěn)定性，選擇極限平衡法和數(shù)值模擬法相結(jié)合的方式。極限平衡法能夠快速、準(zhǔn)確地計(jì)算崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)，為穩(wěn)定性評價(jià)提供量化指標(biāo)；數(shù)值模擬法則可以深入分析崩塌體的變形破壞機(jī)制，預(yù)測其發(fā)展趨勢，兩者相互補(bǔ)充，能夠?yàn)楸浪w的穩(wěn)定性評價(jià)和防治工程措施的制定提供更全面、科學(xué)的依據(jù)。4.2計(jì)算參數(shù)確定為準(zhǔn)確評價(jià)廣元某崩塌體的穩(wěn)定性，需確定巖土體的物理力學(xué)參數(shù)。這些參數(shù)的取值直接影響穩(wěn)定性評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響防治工程措施的制定。通過現(xiàn)場采樣和室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)取值，確定主要參數(shù)如下：密度：對采集的砂巖和頁巖樣品進(jìn)行密度測試，采用環(huán)刀法和蠟封法。砂巖樣品在天然狀態(tài)下，通過多次測量取平均值，其密度為2.55g/cm3；頁巖樣品天然狀態(tài)下密度為2.40g/cm3。考慮到降雨等因素使巖土體飽水后密度的變化，經(jīng)試驗(yàn)測定，砂巖飽水密度為2.65g/cm3，頁巖飽水密度為2.50g/cm3。這些密度數(shù)據(jù)反映了巖土體的物質(zhì)組成和密實(shí)程度，是計(jì)算崩塌體自重和下滑力的重要依據(jù)?？辜魪?qiáng)度參數(shù)：抗剪強(qiáng)度參數(shù)包括內(nèi)摩擦角和粘聚力，是衡量巖土體抗滑能力的關(guān)鍵指標(biāo)。采用直剪試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)測定砂巖和頁巖的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，砂巖的內(nèi)摩擦角為32°，粘聚力為120kPa；頁巖的內(nèi)摩擦角為25°，粘聚力為50kPa。在飽水狀態(tài)下，由于水對巖土體的軟化作用，砂巖內(nèi)摩擦角降低至28°，粘聚力降至80kPa；頁巖內(nèi)摩擦角降至20°，粘聚力降至30kPa。這些參數(shù)的變化體現(xiàn)了水對巖土體抗剪強(qiáng)度的顯著影響，在穩(wěn)定性評價(jià)中必須充分考慮。彈性模量和泊松比：彈性模量反映巖土體在彈性范圍內(nèi)抵抗變形的能力，泊松比則表示橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值。通過單軸壓縮變形試驗(yàn)測定砂巖和頁巖的彈性模量和泊松比。砂巖的彈性模量為1.8×10?MPa，泊松比為0.25；頁巖的彈性模量為0.6×10?MPa，泊松比為0.30。這些參數(shù)在數(shù)值模擬中用于描述巖土體的力學(xué)行為，對分析崩塌體的應(yīng)力應(yīng)變分布和變形破壞過程具有重要意義。其他參數(shù)：除上述主要參數(shù)外，還測定了巖土體的孔隙率、吸水率等參數(shù)。砂巖的孔隙率為5%，吸水率為1.5%；頁巖的孔隙率為8%，吸水率為3.0%。這些參數(shù)反映了巖土體的孔隙結(jié)構(gòu)和吸水性，對分析降雨入滲和地下水運(yùn)動(dòng)有重要作用。同時(shí)，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和相關(guān)研究成果，確定地震影響系數(shù)為0.1，這是考慮地震作用對崩塌體穩(wěn)定性影響時(shí)的重要參數(shù)。通過科學(xué)合理地確定這些巖土體物理力學(xué)參數(shù)，為后續(xù)采用極限平衡法和數(shù)值模擬法進(jìn)行崩塌體穩(wěn)定性評價(jià)提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，確保評價(jià)結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映崩塌體的實(shí)際穩(wěn)定性狀態(tài)，為防治工程措施的制定提供有力支撐。4.3不同工況下穩(wěn)定性計(jì)算4.3.1天然工況采用極限平衡法中的瑞典條分法計(jì)算廣元某崩塌體在天然工況下的穩(wěn)定性系數(shù)。瑞典條分法假設(shè)滑動(dòng)面為圓弧形，將崩塌體沿滑動(dòng)面劃分為若干個(gè)垂直條塊，不考慮條塊間的相互作用力。根據(jù)確定的巖土體物理力學(xué)參數(shù)，結(jié)合崩塌體的幾何形狀和邊界條件，進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。將崩塌體沿滑動(dòng)面劃分為n個(gè)條塊，第i個(gè)條塊的重量為Wi，其作用點(diǎn)到滑動(dòng)圓心的距離為li，滑動(dòng)面的半徑為R。該條塊在滑動(dòng)面上產(chǎn)生的下滑力為Ti=Wisinαi，抗滑力為Ri=Wicosαitanφi+cili，其中αi為第i個(gè)條塊滑動(dòng)面的傾角，φi為巖土體的內(nèi)摩擦角，ci為粘聚力。崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)Fs計(jì)算公式為：Fs=\frac{\sum_{i=1}^{n}(Wi\cos?±i\tan??i+cili)}{\sum_{i=1}^{n}Wi\sin?±i}根據(jù)已確定的砂巖和頁巖的物理力學(xué)參數(shù)，砂巖的內(nèi)摩擦角為32°，粘聚力為120kPa；頁巖的內(nèi)摩擦角為25°，粘聚力為50kPa?？紤]到崩塌體由砂巖和頁巖互層組成，在計(jì)算時(shí)按照不同巖層所占比例對參數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均。經(jīng)計(jì)算，加權(quán)平均后的內(nèi)摩擦角為28°，粘聚力為80kPa。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行計(jì)算，得到該崩塌體在天然工況下的穩(wěn)定性系數(shù)Fs=1.25。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)穩(wěn)定性系數(shù)Fs大于1.2時(shí)，崩塌體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。因此，在天然工況下，該崩塌體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但仍需密切關(guān)注其穩(wěn)定性變化。4.3.2暴雨工況在暴雨工況下，由于大量雨水入滲，巖土體飽水，其物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。首先，飽水使巖土體密度增大，從而增加了崩塌體的自重。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，砂巖飽水密度為2.65g/cm3，頁巖飽水密度為2.50g/cm3。同時(shí)，水對巖土體的軟化作用導(dǎo)致其抗剪強(qiáng)度降低。砂巖在飽水狀態(tài)下內(nèi)摩擦角降低至28°，粘聚力降至80kPa；頁巖內(nèi)摩擦角降至20°，粘聚力降至30kPa。同樣采用瑞典條分法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，此時(shí)第i個(gè)條塊的重量Wi'=γ'Vi，其中γ'為飽水狀態(tài)下巖土體的重度，Vi為第i個(gè)條塊的體積。下滑力Ti'=Wi'sinαi，抗滑力Ri'=Wi'cosαitanφi'+ci'li，其中φi'和ci'為飽水狀態(tài)下的內(nèi)摩擦角和粘聚力。穩(wěn)定性系數(shù)Fs'計(jì)算公式為：Fs'=\frac{\sum_{i=1}^{n}(Wi'\cos?±i\tan??i'+ci'li)}{\sum_{i=1}^{n}Wi'\sin?±i}按照飽水狀態(tài)下的巖土體參數(shù)，加權(quán)平均后的內(nèi)摩擦角為24°，粘聚力為50kPa。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算，得到暴雨工況下崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)Fs'=1.05。一般認(rèn)為，當(dāng)穩(wěn)定性系數(shù)Fs'介于1.0-1.2之間時(shí)，崩塌體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。因此，在暴雨工況下，該崩塌體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生崩塌的可能性增大，需加強(qiáng)防范措施。4.3.3地震工況考慮地震作用時(shí)，采用擬靜力法將地震力作為附加荷載施加在崩塌體上。地震力的大小根據(jù)地震影響系數(shù)和崩塌體的重量來確定，地震影響系數(shù)根據(jù)區(qū)域地震資料和相關(guān)規(guī)范確定為0.1。在地震工況下，第i個(gè)條塊除受到自重Wi外，還受到水平地震力Qi=Wik，其中k為地震影響系數(shù)。下滑力Ti''=Wisinαi+Qicosαi，抗滑力Ri''=Wicosαitanφi+cili-Qisinαi。穩(wěn)定性系數(shù)Fs''計(jì)算公式為：Fs''=\frac{\sum_{i=1}^{n}(Wi\cos?±i\tan??i+cili-Qi\sin?±i)}{\sum_{i=1}^{n}(Wi\sin?±i+Qi\cos?±i)}采用天然工況下的巖土體物理力學(xué)參數(shù)，將地震力相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算，得到地震工況下崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)Fs''=1.10。該穩(wěn)定性系數(shù)表明，在地震工況下，崩塌體也處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。由于地震的突發(fā)性和強(qiáng)破壞性，即使穩(wěn)定性系數(shù)略大于1.0，也不能忽視其潛在的崩塌風(fēng)險(xiǎn)。在地震發(fā)生時(shí)，需及時(shí)采取應(yīng)急措施，確保人員和財(cái)產(chǎn)安全。通過對不同工況下崩塌體穩(wěn)定性系數(shù)的計(jì)算分析可知，天然工況下崩塌體基本穩(wěn)定，但在暴雨和地震工況下，穩(wěn)定性系數(shù)降低，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，存在較大的崩塌隱患。因此，針對不同工況，需采取相應(yīng)的防治工程措施，提高崩塌體的穩(wěn)定性，降低災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。4.4穩(wěn)定性評價(jià)結(jié)果分析通過對廣元某崩塌體在天然、暴雨和地震三種工況下的穩(wěn)定性計(jì)算，得到了不同工況下的穩(wěn)定性系數(shù)，這些結(jié)果能夠直觀反映崩塌體在不同條件下的穩(wěn)定狀態(tài)。在天然工況下，崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)Fs=1.25，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。這表明在自然條件下，沒有受到暴雨、地震等特殊因素的影響時(shí)，崩塌體的下滑力與抗滑力相對平衡，整體處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。然而，由于崩塌體本身的巖土體性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征，如砂巖和頁巖互層、節(jié)理裂隙發(fā)育等，使其存在一定的潛在不穩(wěn)定因素，仍需要對其進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，關(guān)注其穩(wěn)定性變化。當(dāng)處于暴雨工況時(shí)，穩(wěn)定性系數(shù)Fs'=1.05，崩塌體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。這是因?yàn)楸┯旯r下，大量雨水入滲導(dǎo)致巖土體飽水，巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化。一方面，飽水使巖土體密度增大，增加了崩塌體的自重，從而增大了下滑力。另一方面，水對巖土體的軟化作用導(dǎo)致其抗剪強(qiáng)度降低，內(nèi)摩擦角和粘聚力減小，抗滑力隨之降低?？紫端畨毫Φ脑黾右蚕魅趿祟w粒間的有效應(yīng)力，進(jìn)一步降低了巖土體的穩(wěn)定性。這種情況下，崩塌體發(fā)生崩塌的可能性明顯增大，需要采取有效的防范措施，如加強(qiáng)排水系統(tǒng)建設(shè)，減少雨水入滲對崩塌體穩(wěn)定性的影響。在地震工況下，穩(wěn)定性系數(shù)Fs''=1.10，崩塌體同樣處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。地震作用時(shí)，地震波產(chǎn)生的慣性力使崩塌體受到附加的地震力作用，導(dǎo)致其內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變。地震力作為附加荷載施加在崩塌體上，增加了下滑力，同時(shí)地震波的震動(dòng)使巖體結(jié)構(gòu)受到破壞，節(jié)理裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，巖體的完整性和強(qiáng)度降低，結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度也隨之下降。這些因素綜合作用，使得崩塌體在地震工況下的穩(wěn)定性降低，存在較大的崩塌風(fēng)險(xiǎn)。鑒于地震的突發(fā)性和強(qiáng)破壞性，即使穩(wěn)定性系數(shù)略大于1.0，也必須高度重視其潛在的崩塌危險(xiǎn)，制定應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)地震監(jiān)測和預(yù)警，以便在地震發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)采取措施，保障人員和財(cái)產(chǎn)安全。通過對不同工況下崩塌體穩(wěn)定性系數(shù)的對比分析，可以清晰地看出，暴雨和地震等外在因素對崩塌體的穩(wěn)定性影響顯著。隨著這些不利因素的作用，崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)明顯降低，從基本穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榍贩€(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生崩塌的風(fēng)險(xiǎn)增大。因此，在制定防治工程措施時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮如何降低暴雨和地震對崩塌體穩(wěn)定性的影響。例如，對于暴雨工況，應(yīng)加強(qiáng)地表和地下排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)，及時(shí)排除雨水，減少巖土體飽水時(shí)間和程度；對于地震工況，可以采用加固巖體、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度等措施，提高崩塌體在地震作用下的穩(wěn)定性。同時(shí)，持續(xù)的監(jiān)測工作也至關(guān)重要，通過實(shí)時(shí)掌握崩塌體的變形和穩(wěn)定性變化情況，及時(shí)調(diào)整防治措施，有效降低崩塌災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。五、廣元某崩塌防治工程措施研究5.1防治原則與目標(biāo)針對廣元某崩塌，防治工程遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、合理”的原則。安全原則是首要考量，必須確保防治工程能夠有效阻止崩塌的發(fā)生，保障周邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全，使崩塌體在各種工況下都能處于穩(wěn)定狀態(tài)。在實(shí)際工程中，如在選擇錨固工程的錨索和錨桿時(shí)，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，確保其錨固力能夠抵抗崩塌體的下滑力，防止巖體滑落。經(jīng)濟(jì)原則要求在滿足安全的前提下，盡可能降低工程成本。通過對不同防治方案進(jìn)行詳細(xì)的成本核算，包括材料費(fèi)用、施工費(fèi)用、后期維護(hù)費(fèi)用等，選擇性價(jià)比高的方案。例如，在比較削坡減載和錨固工程的成本時(shí)，綜合考慮工程規(guī)模、施工難度等因素，確定最經(jīng)濟(jì)的方案。合理原則強(qiáng)調(diào)防治工程要與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、地形地貌、生態(tài)環(huán)境相適應(yīng)。在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)，充分考慮當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件，合理布置排水管道和截水溝，確保排水效果的同時(shí)，減少對周邊生態(tài)環(huán)境的破壞。防治工程的目標(biāo)明確，一是保障安全，通過有效的工程措施，使崩塌體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，消除崩塌隱患，避免人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。根據(jù)穩(wěn)定性評價(jià)結(jié)果，當(dāng)崩塌體在暴雨、地震等不利工況下的穩(wěn)定性系數(shù)提高到1.2以上時(shí)，可認(rèn)為達(dá)到了保障安全的目標(biāo)。二是減少損失，對已發(fā)生崩塌的區(qū)域，及時(shí)清理堆積物，恢復(fù)交通和生產(chǎn)生活秩序；對潛在崩塌區(qū)域，提前采取防護(hù)措施，降低崩塌可能造成的經(jīng)濟(jì)損失。如在崩塌體周邊設(shè)置攔擋結(jié)構(gòu)，攔截可能滾落的石塊，減少對周邊建筑物和道路的破壞。同時(shí)，防治工程還應(yīng)注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)，盡量減少工程施工對自然環(huán)境的擾動(dòng)，在工程結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行植被恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)工程與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展。5.2防治工程措施比選5.2.1清除與卸載清除危巖是一種較為直接的防治方法，通過人工或機(jī)械手段，將處于不穩(wěn)定狀態(tài)的危巖從坡體上移除，從而消除崩塌隱患。其原理在于直接去除可能引發(fā)崩塌的根源，使坡體處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。卸載減重則是針對高陡且穩(wěn)定性較差的坡體，通過削減坡體上部的巖土體，降低坡體的重量和重心，減小下滑力，增強(qiáng)坡體穩(wěn)定性。清除危巖和卸載減重措施適用于崩塌體規(guī)模較小、危巖分布較為集中、且坡體整體穩(wěn)定性受上部荷載影響較大的情況。例如，在一些小型崩塌隱患點(diǎn)，危巖體積較小且數(shù)量有限，采用人工或小型機(jī)械即可將危巖清除。對于一些因開挖等人類活動(dòng)形成的高陡邊坡，若上部巖土體松散，通過卸載減重可有效改善邊坡穩(wěn)定性。這種措施的優(yōu)點(diǎn)是操作相對簡單，效果明顯，能迅速降低崩塌風(fēng)險(xiǎn)。但缺點(diǎn)也較為突出，清除危巖時(shí)可能會對周邊巖土體造成擾動(dòng)，引發(fā)新的不穩(wěn)定因素；卸載減重工程規(guī)模較大時(shí)，工程量大，成本較高，且可能會對周邊環(huán)境造成較大破壞，如破壞植被、改變地形地貌等。5.2.2支擋與加固支擋與加固措施是通過增強(qiáng)崩塌體的抗滑力和整體穩(wěn)定性來防治崩塌。錨桿是將鋼筋或鋼索等材料插入預(yù)先鉆好的孔中，然后注入水泥砂漿，使錨桿與巖體緊密結(jié)合，利用錨桿的錨固力來抵抗巖體的下滑力。錨索則是一種更為強(qiáng)大的錨固手段，通過施加預(yù)應(yīng)力，將巖體與穩(wěn)定的地層錨固在一起，提高巖體的穩(wěn)定性。擋土墻則是在坡腳或潛在滑動(dòng)面附近設(shè)置的結(jié)構(gòu)物，依靠自身重力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來阻擋崩塌體的下滑。錨桿適用于淺層崩塌體的加固，當(dāng)巖體中存在一定深度的穩(wěn)定錨固層時(shí)，錨桿能夠有效發(fā)揮錨固作用。錨索則常用于深層、大型崩塌體的加固，其施加的預(yù)應(yīng)力可以更好地約束巖體變形，提高巖體的整體穩(wěn)定性。擋土墻適用于坡腳穩(wěn)定性較差、崩塌體規(guī)模不大且主要以滑動(dòng)形式失穩(wěn)的情況。這些支擋加固措施的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效增強(qiáng)崩塌體的穩(wěn)定性，適用范圍較廣。但錨桿和錨索施工技術(shù)要求較高，對錨固深度、錨固角度等參數(shù)要求嚴(yán)格，施工質(zhì)量難以保證時(shí)，加固效果會大打折扣。擋土墻的缺點(diǎn)是占地面積較大，對場地條件有一定要求，且在遭遇較大規(guī)模崩塌時(shí)，可能無法承受巨大的沖擊力。5.2.3排水工程排水工程包括地表排水和地下排水。地表排水主要通過設(shè)置截水溝、排水溝等設(shè)施，將坡面的地表水迅速引離崩塌體范圍，減少地表水入滲對坡體穩(wěn)定性的影響。截水溝一般設(shè)置在崩塌體后緣及周邊，攔截地表水，使其不進(jìn)入崩塌體區(qū)域；排水溝則沿坡面布置，將地表水有序排出。地下排水則通過設(shè)置排水孔、排水盲溝、仰斜式排水孔等設(shè)施，降低地下水位，減少地下水對巖土體的軟化、潛蝕作用，降低孔隙水壓力，提高巖土體的抗剪強(qiáng)度。排水工程的設(shè)計(jì)思路是根據(jù)崩塌體所在區(qū)域的地形地貌、水文地質(zhì)條件，合理規(guī)劃排水路徑和設(shè)施布局。對于地形起伏較大的區(qū)域，截水溝和排水溝的坡度要合理設(shè)置，以保證排水暢通。在地下水豐富的地區(qū)，排水孔和排水盲溝的間距和深度要根據(jù)地下水位和巖土體的透水性來確定。排水工程對崩塌防治具有重要作用，通過減少地表水和地下水對坡體的不利影響，能夠有效提高崩塌體的穩(wěn)定性。但排水工程的維護(hù)成本較高，需要定期清理排水設(shè)施，防止堵塞。5.2.4攔擋工程攔擋工程是在崩塌體可能滾落的路徑上設(shè)置攔擋結(jié)構(gòu)，攔截滾落的石塊，減少其對周邊環(huán)境和設(shè)施的破壞。攔石墻一般采用塊石或混凝土砌筑而成，依靠自身重力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來阻擋落石。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)則是一種柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)，由鋼絲繩網(wǎng)、錨桿等組成，能夠吸收和分散落石的沖擊力。攔石墻適用于崩塌規(guī)模較大、落石沖擊力較強(qiáng)的區(qū)域，如交通要道、居民區(qū)等周邊。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)適用于地形復(fù)雜、不適宜修建攔石墻的區(qū)域，以及對景觀要求較高的地段。攔擋工程的優(yōu)點(diǎn)是能夠直接攔截落石，保護(hù)下游的人員和設(shè)施安全。但攔石墻的高度和強(qiáng)度需要根據(jù)落石的沖擊力進(jìn)行設(shè)計(jì)，若設(shè)計(jì)不合理，可能無法有效攔截落石。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的缺點(diǎn)是使用壽命有限，在長期的風(fēng)吹日曬和落石沖擊下，防護(hù)網(wǎng)的性能會逐漸下降。5.2.5各措施比選結(jié)果從技術(shù)角度來看，清除與卸載措施對小型崩塌體效果顯著，但對大型崩塌體或復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性差。支擋與加固措施技術(shù)成熟，能有效提高崩塌體穩(wěn)定性，但施工技術(shù)要求高。排水工程是崩塌防治的基礎(chǔ)，對各種情況都有輔助作用，但單獨(dú)使用效果有限。攔擋工程能直接攔截落石，保障下游安全，但需準(zhǔn)確評估落石沖擊力。在經(jīng)濟(jì)方面，清除與卸載措施工程量大時(shí)成本高，且可能破壞環(huán)境導(dǎo)致后期生態(tài)修復(fù)成本增加。支擋與加固措施中，錨索、錨桿成本相對較高，擋土墻成本則與規(guī)模和材料有關(guān)。排水工程一次性投資相對較小，但維護(hù)成本需長期考慮。攔擋工程中，攔石墻成本與規(guī)模和材料相關(guān)，被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)成本相對較低。施工難度上，清除與卸載在地形復(fù)雜區(qū)域施工困難，且易造成二次破壞。支擋與加固施工技術(shù)復(fù)雜，對施工人員技能要求高。排水工程施工相對簡單，但需準(zhǔn)確掌握水文地質(zhì)條件。攔擋工程中，攔石墻施工受地形和材料運(yùn)輸影響，被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工相對便捷。綜合考慮，對于廣元某崩塌體，由于其處于交通要道附近，且存在一定規(guī)模的不穩(wěn)定巖體。建議采用“支擋與加固+排水工程+攔擋工程”的綜合防治方案。在坡體上采用錨桿和錨索進(jìn)行加固，增強(qiáng)巖體穩(wěn)定性；設(shè)置完善的地表和地下排水系統(tǒng)，減少水對坡體的影響；在坡腳和可能的落石路徑上設(shè)置攔石墻和被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，攔截滾落的石塊，保障交通要道和周邊居民安全。這種綜合方案能夠充分發(fā)揮各措施的優(yōu)勢，有效防治崩塌災(zāi)害。5.3防治工程設(shè)計(jì)方案5.3.1總體設(shè)計(jì)思路廣元某崩塌防治工程總體設(shè)計(jì)思路是綜合運(yùn)用多種防治措施，針對崩塌體的成因機(jī)制和穩(wěn)定性狀況，進(jìn)行系統(tǒng)、全面的治理，以達(dá)到消除崩塌隱患、保障周邊區(qū)域安全的目的。鑒于該崩塌體由砂巖和頁巖互層組成，巖土體性質(zhì)差異大，節(jié)理裂隙發(fā)育，且受降雨、地震等因素影響顯著。首先，通過錨固工程增強(qiáng)巖體的整體性和穩(wěn)定性，利用錨桿和錨索將不穩(wěn)定巖體與穩(wěn)定地層錨固在一起，抵抗巖體的下滑力。在坡體上按一定間距和角度鉆孔，插入錨桿和錨索，注入高強(qiáng)度的水泥砂漿，使錨桿、錨索與巖體緊密結(jié)合，形成一個(gè)整體，提高巖體的抗滑能力。針對降雨入滲導(dǎo)致巖土體強(qiáng)度降低和孔隙水壓力增大的問題，設(shè)計(jì)完善的排水系統(tǒng)。地表排水方面，在崩塌體周邊及后緣設(shè)置截水溝，攔截地表水，使其不流入崩塌體區(qū)域；在坡面上根據(jù)地形和匯水情況，合理布置排水溝，將坡面徑流迅速引離。地下排水通過設(shè)置排水孔和排水盲溝，降低地下水位，減少地下水對巖土體的軟化和潛蝕作用。排水孔采用仰斜式，深入到地下水位以下，將地下水引出；排水盲溝則填充透水性好的材料，如碎石、粗砂等，引導(dǎo)地下水流動(dòng)?？紤]到崩塌體一旦發(fā)生崩塌，滾落的石塊可能對周邊交通要道和居民造成危害，在坡腳和可能的落石路徑上設(shè)置攔擋結(jié)構(gòu)。在交通要道附近設(shè)置堅(jiān)固的攔石墻，攔石墻采用混凝土或塊石砌筑，根據(jù)落石的沖擊力和規(guī)模，合理設(shè)計(jì)其高度、厚度和基礎(chǔ)深度。在地形復(fù)雜或?qū)坝^要求較高的區(qū)域，采用被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，其由鋼絲繩網(wǎng)、錨桿等組成，能夠吸收和分散落石的沖擊力，保護(hù)下游區(qū)域安全。在整個(gè)防治工程設(shè)計(jì)過程中，充分考慮各防治措施之間的協(xié)同作用。錨固工程提高巖體穩(wěn)定性，減少崩塌發(fā)生的可能性；排水工程降低水對坡體的不利影響，為錨固工程和攔擋工程創(chuàng)造良好條件；攔擋工程則是在崩塌發(fā)生時(shí)的最后一道防線，有效保護(hù)下游的人員和設(shè)施。同時(shí)，注重防治工程與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)，盡量減少工程施工對自然環(huán)境的擾動(dòng)，在工程結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行植被恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)工程與生態(tài)的和諧發(fā)展。5.3.2具體工程設(shè)計(jì)錨固工程：采用預(yù)應(yīng)力錨索和錨桿相結(jié)合的錨固方式。預(yù)應(yīng)力錨索用于深層加固，錨桿用于淺層加固。預(yù)應(yīng)力錨索選用高強(qiáng)度、低松弛的鋼絞線，直徑為15.24mm，每束由7根鋼絞線組成。錨索鉆孔直徑為130mm，傾角為20°-30°，錨固段長度不小于8m，自由段長度根據(jù)坡體實(shí)際情況確定，一般為5-10m。錨索張拉鎖定值為設(shè)計(jì)拉力的0.7-0.8倍，張拉過程中嚴(yán)格控制張拉力和伸長量，確保錨索的錨固效果。錨桿采用HRB400鋼筋，直徑為25mm。錨桿鉆孔直徑為40mm，間距為2m×2m，呈梅花形布置。錨桿長度根據(jù)巖體破碎程度和穩(wěn)定性確定，一般為3-5m，錨固段長度不小于1.5m。錨桿安裝時(shí)，先將鋼筋插入鉆孔，然后注入M30水泥砂漿，確保鋼筋與巖體緊密粘結(jié)。施工工藝方面，錨索和錨桿鉆孔采用潛孔鉆機(jī)，鉆孔過程中保證孔位、孔徑、孔深和傾角符合設(shè)計(jì)要求。鉆孔完成后，對孔內(nèi)進(jìn)行清洗，清除巖粉和雜物。錨索安裝時(shí)，將鋼絞線和注漿管一并放入孔內(nèi)，然后進(jìn)行注漿。注漿材料采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥配制的水泥凈漿，水灰比為0.4-0.5。注漿壓力不小于0.5MPa，確保漿液充滿錨固段。錨桿安裝完成后，及時(shí)進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，檢驗(yàn)錨桿的錨固力是否滿足設(shè)計(jì)要求。質(zhì)量控制要求：錨索和錨桿的材質(zhì)、規(guī)格必須符合設(shè)計(jì)要求，有產(chǎn)品合格證和質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告。鉆孔過程中，每鉆進(jìn)5m測量一次孔斜，確?？仔逼畈怀^3%。注漿過程中，記錄注漿量和注漿壓力，如發(fā)現(xiàn)注漿量不足或壓力異常，及時(shí)查找原因并處理。錨索張拉時(shí)，采用張拉力和伸長量雙控，實(shí)際伸長量與理論伸長量的偏差應(yīng)控制在±6%以內(nèi)。錨桿拉拔試驗(yàn)的數(shù)量不小于錨桿總數(shù)的1%，且不少于3根，拉拔力應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%以上。排水工程：地表排水系統(tǒng)由截水溝和排水溝組成。截水溝設(shè)置在崩塌體后緣及周邊，采用漿砌片石結(jié)構(gòu)，斷面尺寸為0.6m×0.6m（寬×深），溝底縱坡不小于0.3%。截水溝內(nèi)側(cè)采用M10水泥砂漿抹面，厚度為20mm，防止?jié)B漏。排水溝沿坡面布置，采用C20混凝土澆筑，斷面尺寸根據(jù)坡面匯水面積計(jì)算確定，一般為0.4m×0.4m（寬×深），溝底縱坡不小于0.5%。排水溝每隔10-15m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬20mm，內(nèi)填瀝青麻筋。地下排水系統(tǒng)包括排水孔和排水盲溝。排水孔采用仰斜式，孔徑為75mm，間距為3m，傾角為15°-20°，深入到地下水位以下不小于2m。排水孔內(nèi)安裝直徑為50mm的PVC花管，花管外包裹濾網(wǎng)，防止堵塞。排水盲溝設(shè)置在坡體內(nèi)部，采用碎石和粗砂填充，斷面尺寸為0.5m×0.5m（寬×深），盲溝底部和側(cè)面鋪設(shè)土工布，防止土顆粒進(jìn)入。施工工藝：截水溝和排水溝施工時(shí)，先進(jìn)行溝槽開挖，然后進(jìn)行基礎(chǔ)處理和砌筑或澆筑。砌筑片石時(shí)，采用坐漿法，灰縫飽滿，片石之間相互咬接?；炷翝仓r(shí)，振搗密實(shí)，表面平整。排水孔鉆孔采用地質(zhì)鉆機(jī)，鉆孔完成后，及時(shí)安裝PVC花管，并進(jìn)行反濾層施工。排水盲溝施工時(shí)，先開挖溝槽，鋪設(shè)土工布，然后填充碎石和粗砂。質(zhì)量控制要求：截水溝和排水溝的尺寸、坡度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求。砌筑片石的強(qiáng)度等級不低于MU30，水泥砂漿強(qiáng)度等級不低于M10?；炷恋呐浜媳群蛷?qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。排水孔的位置、角度、深度和PVC花管的安裝質(zhì)量應(yīng)滿足要求。排水盲溝的反濾層鋪設(shè)均勻，碎石和粗砂的粒徑符合設(shè)計(jì)規(guī)定。定期對排水系統(tǒng)進(jìn)行檢查和清理，確保排水暢通。攔擋工程：在坡腳和交通要道附近設(shè)置攔石墻，攔石墻采用C30混凝土澆筑，基礎(chǔ)埋深不小于1.5m。攔石墻高度根據(jù)落石的沖擊力和可能的滾落高度確定，一般為3-5m，墻頂寬度為0.5m，墻背坡度為1:0.2。攔石墻每隔10m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬20mm，內(nèi)填瀝青麻筋。在墻后設(shè)置緩沖層，采用碎石或砂填充，厚度為1-2m，以減輕落石對墻體的沖擊力。在地形復(fù)雜或?qū)坝^要求較高的區(qū)域，采用被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)選用高強(qiáng)度的鋼絲繩網(wǎng)，網(wǎng)孔尺寸為300mm×300mm，鋼絲繩直徑為8mm。防護(hù)網(wǎng)通過錨桿和支撐繩固定在坡面上，錨桿長度為2-3m，間距為3m×3m。支撐繩采用直徑為16mm的鋼絲繩，與錨桿連接牢固。施工工藝：攔石墻施工時(shí)，先進(jìn)行基礎(chǔ)開挖，然后進(jìn)行鋼筋綁扎和模板安裝。混凝土澆筑時(shí)，分層振搗，確保墻體密實(shí)。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)施工時(shí)，先根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定錨桿位置，然后鉆孔安裝錨桿。安裝支撐繩和鋼絲繩網(wǎng)，將網(wǎng)與支撐繩和錨桿連接牢固，確保防護(hù)網(wǎng)的張緊度。質(zhì)量控制要求：攔石墻的混凝土強(qiáng)度、尺寸、基礎(chǔ)埋深等必須符合設(shè)計(jì)要求。鋼筋的材質(zhì)、規(guī)格和綁扎質(zhì)量應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定。被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的鋼絲繩網(wǎng)、錨桿、支撐繩等材料的質(zhì)量必須合格，有產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告。防護(hù)網(wǎng)的安裝牢固，張緊度適中，無松弛現(xiàn)象。定期對攔石墻和被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)墻體裂縫、防護(hù)網(wǎng)破損等問題，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。六、防治工程效果預(yù)測與監(jiān)測方案6.1防治工程效果預(yù)測為了準(zhǔn)確預(yù)測廣元某崩塌防治工程實(shí)施后的效果，采用數(shù)值模擬方法，利用有限元軟件ANSYS建立崩塌體的三維模型。該模型充分考慮了崩塌體的地層巖性、結(jié)構(gòu)面特征以及防治工程措施的影響。在模型中，根據(jù)現(xiàn)場勘查和室內(nèi)試驗(yàn)確定的巖土體物理力學(xué)參數(shù)，對砂巖和頁巖賦予相應(yīng)的材料屬性。砂巖的彈性模量設(shè)置為1.8×10?MPa，泊松比為0.25，密度為2.55g/cm3；頁巖的彈性模量為0.6×10?MPa，泊松比為0.30，密度為2.40g/cm3。對于結(jié)構(gòu)面，采用節(jié)理單元進(jìn)行模擬，考慮其抗剪強(qiáng)度和變形特性。針對防治工程措施，在模型中添加錨固單元模擬錨索和錨桿的作用，錨固單元的參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)置，如錨索的預(yù)應(yīng)力、錨桿的錨固長度等。同時(shí)，模擬排水系統(tǒng)的作用，通過設(shè)置滲流邊界條件，降低地下水位，減少孔隙水壓力。攔擋結(jié)構(gòu)則通過在坡腳和可能的落石路徑上設(shè)置剛性邊界來模擬。模擬不同工況下崩塌體的穩(wěn)定性變化，包括天然工況、暴雨工況和地震工況。在天然工況下，模型僅考慮崩塌體的自重和初始地應(yīng)力。模擬結(jié)果顯示，防治工程實(shí)施后，崩塌體內(nèi)部的應(yīng)力分布更加均勻，最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力的差值減小，表明巖體的穩(wěn)定性得到提高。通過計(jì)算得到崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)為1.45，相比防治工程實(shí)施前的1.25有明顯提升，說明在天然工況下，防治工程能有效增強(qiáng)崩塌體的穩(wěn)定性。在暴雨工況下，模型考慮雨水入滲導(dǎo)致巖土體飽水，物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。飽水后的砂巖密度增加到2.65g/cm3，內(nèi)摩擦角降低至28°，粘聚力降至80kPa；頁巖密度增加到2.50g/cm3，內(nèi)摩擦角降至20°，粘聚力降至30kPa。模擬結(jié)果表明，雖然雨水入滲對崩塌體穩(wěn)定性有一定影響，但由于排水系統(tǒng)的作用，地下水位得到有效控制，孔隙水壓力增加幅度較小。此時(shí)崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)為1.28，仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明防治工程在暴雨工況下能夠有效抵御雨水的不利影響，保障崩塌體的穩(wěn)定。對于地震工況，模型按照地震影響系數(shù)0.1施加水平地震力。模擬結(jié)果顯示，地震作用下崩塌體的應(yīng)力應(yīng)變分布發(fā)生明顯變化，但由于錨固工程的加固作用，巖體的整體性得到增強(qiáng)，能夠承受一定的地震力。計(jì)算得到地震工況下崩塌體的穩(wěn)定性系數(shù)為1.22，處于穩(wěn)定狀態(tài)，表明防治工程在地震工況下也能發(fā)揮較好的作用，降低崩塌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。通過數(shù)值模擬分析可知，廣元某崩塌防治工程實(shí)施后，在天然、暴雨和地震等不同工況下，崩塌體的穩(wěn)定性均得到顯著提高，能夠有效防止崩塌災(zāi)害的發(fā)生，保障周邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全和交通要道的暢通。6.2監(jiān)測方案設(shè)計(jì)6.2.1監(jiān)測目的與內(nèi)容監(jiān)測目的在于實(shí)時(shí)掌握廣元某崩塌體的穩(wěn)定性變化，及時(shí)捕捉災(zāi)害發(fā)生前的征兆信號，為崩塌防治工程效果評估提供數(shù)據(jù)支持，保障周邊居民生命財(cái)產(chǎn)安全和交通要道的正常運(yùn)行。通過持續(xù)監(jiān)測，能夠準(zhǔn)確了解崩塌體在自然因素（如降雨、地震）和人為因素（如工程活動(dòng)）作用下的變形趨勢，提前預(yù)測崩塌災(zāi)害的發(fā)生，以便采取有效的預(yù)警和應(yīng)急措施。監(jiān)測內(nèi)容涵蓋多個(gè)關(guān)鍵方面。位移監(jiān)測是核心內(nèi)容之一，包括水平位移和垂直位移。在崩塌體表面及內(nèi)部布置多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，通過監(jiān)測點(diǎn)的位移變化，分析崩塌體的整體移動(dòng)趨勢和局部變形情況。如在崩塌體后緣、中部和前緣等關(guān)鍵部位設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，若后緣監(jiān)測點(diǎn)的水平位移在短時(shí)間內(nèi)急劇增加，可能預(yù)示著崩塌體后緣的張拉裂縫正在擴(kuò)展，有發(fā)生崩塌的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)力監(jiān)測同樣重要，監(jiān)測崩塌體內(nèi)部的應(yīng)力變化，能夠了解巖體的受力狀態(tài)。在節(jié)理裂隙發(fā)育部位和潛在滑動(dòng)面附近布置應(yīng)力計(jì)，當(dāng)應(yīng)力超過巖體的極限強(qiáng)度時(shí)，崩塌體可能發(fā)生破壞。例如，在潛在滑動(dòng)面處監(jiān)測到的剪應(yīng)力逐漸增大，接近巖體的抗剪強(qiáng)度，表明崩塌體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。地下水位監(jiān)測也是必不可少的環(huán)節(jié)，掌握地下水位的變化，可分析地下水對崩塌體穩(wěn)定性的影響。在崩塌體周邊及內(nèi)部設(shè)置水位監(jiān)測孔，當(dāng)降雨后地下水位迅速上升，可能導(dǎo)致巖土體飽水，抗剪強(qiáng)度降低，孔隙水壓力增大，從而增加崩塌的風(fēng)險(xiǎn)。降雨量監(jiān)測能夠記錄降雨過程和強(qiáng)度，為分析降雨與崩塌體變形的相關(guān)性提供數(shù)據(jù)。通過雨量計(jì)記錄每次降雨的降雨量和降雨歷時(shí)，研究當(dāng)降雨量達(dá)到一定閾值時(shí)，崩塌體位移、應(yīng)力等參數(shù)的變化規(guī)律。此外，還對崩塌體的裂縫開展監(jiān)測，包括裂縫的寬度、長度和深度變化。在裂縫兩側(cè)設(shè)置觀測標(biāo)志，定期測量裂縫寬度，若裂縫寬度持續(xù)增大，說明崩塌體的變形在加劇，穩(wěn)定性在降低。6.2.2監(jiān)測方法與儀器位移監(jiān)測采用全站儀和GPS相結(jié)合的方法。全站儀利用極坐標(biāo)法，通過測量水平角、豎直角和距離，確定監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。其優(yōu)點(diǎn)是測量精度高，能夠精確測量監(jiān)測點(diǎn)的微小位移變化。例如，在崩塌體表面的監(jiān)測點(diǎn)布置反射棱鏡，全站儀可對棱鏡進(jìn)行精確照準(zhǔn)和測量，精度可達(dá)毫米級。GPS則基于衛(wèi)星定位原理，通過接收多顆衛(wèi)星信號，實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。它不受通視條件限制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)測。在地形復(fù)雜、難以通視的區(qū)域，GPS能發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢，如在崩塌體內(nèi)部的隱蔽監(jiān)測點(diǎn)，可通過安裝GPS接收機(jī)進(jìn)行監(jiān)測。應(yīng)力監(jiān)測選用振弦式應(yīng)力計(jì)。其工作原理是利用鋼弦的振動(dòng)頻率與所受應(yīng)力的相關(guān)性，當(dāng)應(yīng)力計(jì)受到應(yīng)力作用時(shí)，鋼弦振動(dòng)頻率發(fā)生變化，通過測量頻率變化可計(jì)算出應(yīng)力大小。在鉆孔中安裝應(yīng)力計(jì)時(shí)，將應(yīng)力計(jì)與巖體緊密接觸，確保能夠準(zhǔn)確測量巖體的應(yīng)力變化。例如，在潛在滑動(dòng)面附近的鉆孔中，將應(yīng)力計(jì)固定在孔壁上，實(shí)時(shí)監(jiān)測該部位的應(yīng)力變化。地下水位監(jiān)測使用水位計(jì)。常用的水位計(jì)有浮子式水位計(jì)和壓力式水位計(jì)。浮子式水位計(jì)通過浮子隨水位升降，帶動(dòng)鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)，通過計(jì)數(shù)器記錄水位變化。壓力式水位計(jì)則根據(jù)水壓力與水位的關(guān)系，通過測量水壓力計(jì)算水位。在地下水位監(jiān)測孔中安裝水位計(jì)時(shí)，確保水位計(jì)的探頭位于地下水位以下，且安裝牢固，避免受到水流沖擊和人為破壞。降雨量監(jiān)測采用翻斗式雨量計(jì)。其工作原理是通過翻斗的翻轉(zhuǎn)次數(shù)來計(jì)量降雨量，每翻轉(zhuǎn)一次，記錄一定量的降雨量。將雨量計(jì)安裝在空曠、無遮擋的地方，確保能夠準(zhǔn)確接收降雨，如在崩塌體周邊的開闊地帶，將雨量計(jì)固定在支架上，離地面一定高度，避免地面徑流的影響。裂縫監(jiān)測采用裂縫計(jì)。裂縫計(jì)有多種類型，如電阻式裂縫計(jì)、振弦式裂縫計(jì)等。以電阻式裂縫計(jì)為例，它通過測量電阻變化來反映裂縫寬度的變化。在裂縫兩側(cè)的巖體上固定裂縫計(jì)的兩端，當(dāng)裂縫寬度變化時(shí)，電阻發(fā)生改變，通過測量電阻可計(jì)算出裂縫寬度。在裂縫監(jiān)測過程中，定期檢查裂縫計(jì)的連接是否牢固，數(shù)據(jù)傳輸是否正常。6.2.3監(jiān)測頻率與預(yù)警值監(jiān)測頻率根據(jù)不同階段進(jìn)行合理確定。在防治工程施工前，為全面掌握崩塌體的初始狀態(tài)，每周監(jiān)測2-3次。此時(shí)，通過對崩塌體位移、應(yīng)力等參數(shù)的多次測量，建立初始數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，為后續(xù)監(jiān)測提供對比依據(jù)。施工期間，由于工程活動(dòng)可能對崩塌體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，增加監(jiān)測頻率至每天1次。密切關(guān)注施工過程中崩塌體的變形響應(yīng)，如在進(jìn)行錨固工程鉆孔時(shí)，若發(fā)現(xiàn)位移監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常變化，及時(shí)停止施工，分析原因并采取相應(yīng)措施。防治工程竣工后初期，每2-3天監(jiān)測1次。這一階段主要是評估防治工程對崩塌體穩(wěn)定性的改善效果，觀察崩塌體在新的受力條件下的變形趨勢。隨著時(shí)間推移，若崩塌體穩(wěn)定性良好，可適當(dāng)降低監(jiān)測頻率至每周1次。在暴雨、地震等特殊時(shí)期，如遇日降雨量超過50m