环境地质学崩塌

崩塌2004年8月重庆金佛山山体崩塌

崩塌案例崩塌案例2007年11月20日，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人受伤崩塌案例崩塌案例湖北盐池河崩塌崩塌案例湖北盐池河崩塌：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307人.崩塌案例2001年5月1日晚重庆市武隆县城西高陡边坡发生体积1.2万立方米的崩塌，将一幢9层商住楼摧毁，随后崩下来的大量土石将倒下的房屋掩埋，造成79人被埋。崩塌案例汶川地震发生大量崩塌，破坏道路交通。本章主要内容1.崩塌的概念2.崩塌的分类3.崩塌的形成条件4.潜在崩塌体稳定性分析5.崩塌的防治一.崩塌的概念

崩塌是斜坡上的岩土块体在长期重力作用下向坡下弯曲，最终发生断裂倾倒的块体运动现象。

广义的崩塌还包括坠落（掉块、滚石），坠落是指斜坡上呈悬空状态的岩石块体，长期在重力作用下发生弯曲、折断，以自由落体的方式运动的现象。

一个典型的崩塌，必须具有母体（岩）、破裂壁、锥形堆积体等基本要素。

崩塌的特征主要特征：

1.下落速度快，发生突然；

2.崩塌体脱离母岩而运动；

3.下落过程中崩塌体自身的整体性遭到破坏；

4.崩塌物的垂直位移大于水平位移。

5.崩塌堆积体是上小下大的扇型，结构大小混杂，杂乱无章，但仍能看出崩塌与滑坡的主要区别崩塌和滑坡有明显的区别，虽然他们同属斜坡重力变形破坏的块体运动现象，但在形成、运动、堆积等方面有许多区别。崩塌与滑坡的主要区别滑坡崩塌二.崩塌的分类

⒈根据崩塌的形成机理可分为：1）倾倒式形成机理：河流峡谷区，在黄土及陡立岩质边坡段，因垂直节理与稳定岩土体分开，呈长柱形，受长期冲刷等，在重力及水压力等作用下形成。二.崩塌的分类

二.崩塌的分类

2）滑移式形成机理：在陡坡上，不稳定岩土体由向坡下倾斜的结构面或软面，因降雨、地震等触发，在重力下先滑后崩。二.崩塌的分类

3）鼓胀式形成机理：一般为上硬下软坡体结构，坚硬岩体后缘已形成贯通性拉裂缝，在上部硬岩重力作用下，其压应力大于软岩抗压强度时，软岩将被挤出而发生向外鼓胀，最终形成崩塌。显然，下部软岩能否向外鼓胀，是此类崩塌能否产生的关键。二.崩塌的分类

4）拉裂式形成机理：上硬下软坡体结构，因风化或河流冲涮，将下部软岩淘成凹槽，上部硬岩则以悬臂梁形式突出来。在突出岩体上，A点附近承受最大拉应力，且AB面剪力弯矩最大，当拉应力大于岩石抗拉强度时，拉裂缝会迅速发展直至崩塌发生。崩塌的分类5）错断式形成机理：在不发生倾倒失稳的陡倾边坡岩体，其下部为断裂部分（锁固端）在上覆长柱状岩体重力作用下，发生剪切错断，也即剪切力大于岩石的抗剪强度时，崩塌随即发生。崩塌的分类崩塌还可按体积大小和诱发因素进行细分。

崩塌的形成条件

斜坡体系统结构（岩体结构系统）（1）地形地貌（2）地层岩性（3）地质构造斜坡体系统外部环境的作用（触发因素）（4）降雨条件（5）地震条件（6）风化卸荷作用（7）人为因素作用崩塌的形成条件（1）地形地貌据对宝成线统计，约75.4%的崩塌发生在大于45°的陡坡。崩塌的形成条件（2）地层岩性对宝成线宝鸡～上西坝的100个崩塌落石工点的岩性进行统计．一般而言，块状的或厚层状的、坚硬的或较坚硬的脆性岩石可以构成较陡峻的边坡，且其构造节理较发育，利于崩塌落石发生．相反，较软的岩石如千枚岩和页岩，崩塌落石较少．崩塌的形成条件（3）地质构造1）断裂构造的影响几组断裂线交汇的峡谷区，往往形成大型崩塌．

断层密集分布区岩层破碎，深路堑区段崩塌落石频频发生2）褶皱影响褶皱核部（节理发育、岩石破裂、地下水丰富）形成潜在崩落体。3）构造节理的影响

沿构造节理发生的崩塌落石最多．崩塌的形成条件(4）降雨条件

降雨与崩塌的关系可归结为：“大雨大塌、小雨小塌、无雨不塌”的现象。①雨水的渗入可增大裂隙网络中的动水压力，提高坡体向临空面方向的推力；②雨水的浸润使分离面两侧的岩土软化，或减小分离面的抗滑阻力；③降雨形成的地表径流对岩土体的水力侵蚀，尤其是沟蚀，使分离面的隙缝不断增大

右图为1958～2003年宝成线广元附近崩塌与降雨量的统计关系。崩塌的形成条件(5）地震条件地震作用对岩石产生破坏，使结构面增多。

使岩体开裂，导致原结构面强度降低。

对破裂岩体的抛射作用。

据对云南昭通地震调查，地震会导致崩塌更多集中于坡度大于50°地区。崩塌的形成条件(6)风化卸荷作用

边坡岩体在各种风化卸荷营力作用下，其强度和稳定性不断降低，最后导致崩塌等现象的发生。故在天然状态下，崩塌落石一般均发生在边坡的浅表部。崩塌的形成条件(7)人为因素作用人为因素主要表现在1）不合理开挖坡脚；2）不合理坡顶部弃碴等；3）不合理爆破工程；4）施工方法不当，如不按规程自上而下开挖，而先挖下部等。四.潜在崩塌体稳定性分析方法：1.地质历史分析法2.刚体极限平衡法3.数值模拟法4.地质力学模拟试验法5.长期监测法稳定性分析以定性分析为主，定量计算为辅。且不管是定性还是定量，前提条件是必须充分掌握崩塌危岩区所在边坡的结构面发育状况。1.地质历史分析法（1）岩体稳定的结构分析法结构面之间、结构面与临空面之间的组合关系，判定不稳定块体可能移动的方向和破坏方式。结构分析法主要采用图解分析法。包括摩擦圆法、赤平极射投影法、平面投影法和实体比例投影法等。1.地质历史分析法（2）工程地质类比分析法依据相似性原则，根据发生过的崩滑的地质体，分析潜在崩塌体的稳定性，其实质是把集成经验（理论）应用到条件相似的工程。类比的相似性原则：①崩滑体岩体性质、主控结构面、岩土体结构、斜坡结构和崩滑体介质结构条件等的相似性。②崩滑体赋存条件的相似性。③动力因素的相似性。④发育阶段的相似性等。1.地质历史分析法

（3）变形史分析法依据崩塌发育规律中的发生周期性和阶段性特征，追溯潜在崩塌体的变形发育史，判定其现今所处阶段，进而分析其稳定性。（4）地质综合分析对潜在崩滑体的形体特征、地质构成、成灾条件、成灾动力、成灾因素、成灾机理、变形破坏形式和特征、失稳条件和机制等进行全面系统地整理、归纳，进而评价崩塌体现阶段的稳定性，并预测其发展趋势、评价其失稳的必要条件、相关因素、失稳的可能性和失稳的规模、方式、方向，预测失稳的时间。

2.刚体极限平衡法后缘无陡倾裂隙时按下式计算：式中：V——裂隙水压力(kN／m)；

F——危岩稳定性系数；

c——后缘裂隙粘聚力标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段粘聚力标准值按长度加权的加权平均值；

ψ——后缘裂隙内摩擦角标准值(º)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段内摩擦角标准值按长度加权的加权平均值；

α——滑面倾角(º)；

W——危岩体自重(kN／m)；2.刚体极限平衡法倾倒式危岩稳定性计算由后缘岩体抗拉强度控制时，按下式计算:

(危岩体重心在倾覆点之外时)(危岩体重心在倾覆点之内时)式中：

flk——危岩体抗拉强度标准值(kPa)；

α——危岩体与基座接触面倾角(º)；

β——后缘裂隙倾角(º)。2.刚体极限平衡法倾倒式危岩稳定性计算由底部岩体抗拉强度控制时，按下式计算:式中：

flk——危岩体抗拉强度标准值(kPa)；

β——后缘裂隙倾角(º)。3.数值模拟法(1)DDA（非连续变形分析法）(2)DEM（离散元分析法）(3)FLAC（快速拉格朗日有限差分法）4.地质力学模拟试验法模拟试验是以实验室的有限空间和时间对规模巨大的、历时长久的自然现象和作用进行规律性探索，遵守量纲原则和相似原则。在崩滑灾害稳定性研究中，常用的试验主要是地质力学模拟试验（自重力场边坡结构模拟试验、离心力模拟试验、底面摩擦模拟试验）等。五.崩塌的防治基本原则：在整治过程中必须遵循标本兼治、分清主次综合治理、生物措施与工程措施相结合、治理危岩与保护自然生态环境相结合的原则。通过治理最大限度降低危岩失稳的诱发因素，达到治标又治本的目的。（一）绕避（二）加固措施（三）修筑遮挡建筑物（四）清除危岩（五）做好排水工程五.崩塌的防治（一）绕避对大规模崩塌主要以绕避为主①以跨河桥的方式，改线到对岸②以山内隧道形式将线路内移﹙但要避开隧道口崩塌﹚五.崩塌的防治（二）加固措施1.支撑：

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。五.崩塌的防治2.锚固: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。五.崩塌的防治3.灌浆：危岩体中破裂面较多、岩体比较破碎时，为了增强危岩体的整体性，宜进行有压灌浆处理。灌浆孔宜陡倾，倾角中不大于45°并在裂缝前后一定宽度内按照梅花桩型布设。灌浆孔应尽可能穿越较多的掩体裂隙面尤其是主控结构面；灌浆材料应该具有一定的流动性，锚固力要大。五.崩塌的防治4.嵌补五.崩塌的防治（三）修筑遮挡建筑物对中、小型崩塌可修筑遮挡建筑物或拦截建筑物。拦截建筑物有落石平台、落石槽、拦石堤或拦石墙等，遮挡建筑物形式有明洞、棚洞等五.崩塌的防治五.崩塌的防治五.崩塌的防治五.崩塌的防治五.崩塌的防治（四）清除危岩若山坡上部可能的崩塌物数量不大，而且母岩的破坏不甚严重，则以全部清除为宜。并在清除后，对母岩进行适当的防护加固。五.崩塌的防治（五）做好排水工程地表水和地下水均为崩塌落石产生的诱因，在可能发生崩塌落石地段，务必还要做好地面排水和地下排水工程。其它防治技术森林防护：当陡崖或山坡坡脚不存在平台或危岩威胁不太严重时，可以通过植树造林防治危岩崩塌。森林类型应为乔木，尽可能构建乔灌草相结合的生态系统。锚固~拦挡联合技术：锚固~拦挡技术主要是针对整个危岩防治工程而言的，体现了危岩治理与拦挡相结合的防治理念。将危岩单体的锚固防治和危岩单体之间漏勘危岩防治共同考虑，弥补了目前危岩