地质灾害防治工程论文

浅析危岩治理措施危岩崩塌是单个或群体岩块在重力及其它外力作用下突然从陡 峻岩石山坡上分离，并以自由落体、滑移、弹跳、滚动或其它的某种 组合方式顺坡向下猛烈运动，最后散集于坡脚的一种常见地质灾害现 象。当其发生在交通线、旅游场地、工业或民用建筑设施附近时，常 会带来交通中断、建筑物毁坏和人身伤亡等重大危害。由于其变形 破坏是十分复杂的动力过程，发生突然且一次发生的规模及可能带来 的综合损失不及典型的滑坡，从而使人们对这种灾害现象的研究，防 治技术开发均不够重视。危岩主要发生在裂隙发育的山体表层，该处坡面角较陡、基岩 裸露、物质组成主要为硬质岩，岩石硬度一般为w-巧级，如石灰岩、 白云岩、砂岩等。危岩体由若干组结构面切割而成，即层面、节理及裂隙面。其 形成受构造边坡卸荷回弹等影响，在长期的风化作用下，溶蚀性裂 隙发育，形成了危岩体的趋形。在重力及外营力长期作用下，危 岩体沿潜滑面向下的分力大于结构面抗滑阻力时，产生崩滑。危岩崩塌是一种全球性的山地地质灾害，具有突发、快速、强致 灾等特性。我国三分之二以上的国土面积为山区，是世界上受到危岩 崩塌灾害最严重的国家之一。作为一种主要的山地灾害，危岩崩塌严 重威胁着我国山区居民生命财产、城镇建设、矿山及交通运输安全。 根据失稳类型将危岩分为坠落式危岩、滑塌式危岩和倾倒式危岩。清 除、灌浆封闭、锚固、支撑、充填、栅栏及拦石墙、排水、挂网等等 是治理危岩主要方法。危岩的治理措施危岩治理常用的措施有以下几种：（一）危岩锚固锚固使用锚杆或锚索连接、固定危岩与母体的方法，目的在于限 制主控结构面的扩展，理论上是由锚杆的抗剪强度提供锚固力。通过 锚固，锚杆的实际受荷可平衡危岩重力、地震力等下滑力。1、锚杆喷射混凝土联合支护：简称锚喷结构或锚喷支护，即喷射混 凝土与锚杆相结合的一种支护结构，也称喷锚支护。2、锚杆：是指钻凿岩孔，然后在岩孔中灌入水泥沙浆并插入一根钢 筋，当砂浆凝结硬化后钢筋便锚固在围岩中，借助于这种锚固在围岩 中钢筋能有效地控制围岩或浅部岩体变形，防止其滑动和坍塌，这种 插入岩孔，锚固在围岩中从而使围岩或上部岩体起到支护作用的钢筋 称为“锚杆”。3、预应力锚索：由钻孔穿过软弱岩层或滑动面，把一端（锚杆）锚 固在坚硬的岩层中（称内锚头），然后在另一个自由端（称外锚头） 进行张拉，从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固，这种方法称 预应力锚索，简称锚索，国内应用较多，如长江南岸链子崖危岩体治 理和会同县中心街滑坡治理中都采用了此种锚索。（二）危岩支撑危岩支撑适用于坠落式危岩、倾倒式危岩及基座具有岩腔的滑塌式危岩。危高度较大的倾倒式危岩支撑后，应进行倾覆稳定性验算。支撑 体底部应分台阶清除至中风化岩层。1、抗滑片石垛。是一种用垒砌石块的方法来阻止危岩体下滑、达到 稳定危岩目的的工程措施。对于滑体不大，滑面位置低于坡脚不深的 中、小型危岩，又有足够的场地和廉价的石料时，就可采用这种工程 措施。2、抗滑挡墙。是一种阻挡危岩体滑动的工程措施，适用于治理因河 流冲刷或因人为切割支撑部分而产生的中、小型危岩，但不适宜治理 滑床比较松软、滑面容易向下或向上发展的危岩。抗滑挡墙比一般的 挡土墙要设计得宽大些，具有胸坡缓、外形宽大的特点。为了增加抗 滑挡墙的稳定性，在墙后应设一、二米宽的衡重台或卸荷平台，挡墙 的胸坡越缓越好，一般用1： 0.3-1： 0.5，也有1： 0.75-1： 1者。3、抗滑桩。用来治理危岩既要保证桩不被剪断、推弯或推倒，也要 保证桩间土体不会从桩间滑走或因桩高不够导致土体从桩顶滑出。抗 滑桩应设置在滑体中下部，滑动面接近于水平，而且也是滑动层较厚 的部位。一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度、桩高和桩间距离 都要适当。（三）危岩清除对于个体较小危岩，可采用人工清除；对边坡岩屑崩塌，可采用 边坡清理或削坡治理；对体积较大者，采用爆破方法。爆破方法包括 动态爆破（工程爆破）和静态爆破。工程爆破适用于建筑物设备（设 施）少，人员稀少或设施人员易于迁移地段。该方法的选择不仅考虑 危岩爆破后碎块滚动、散落的安全区域，而且还要考虑爆破产生的地 震波、冲击波、飞石等对周围环境的影响。采用微差爆破技术能减少 爆破后出现的大块率，小地震波、冲击波强度和碎块飞散距离；静态 爆破采用向炮眼中灌注静态膨胀破碎剂方法，通过膨胀作用破碎岩 石。该方法安全方便，适用于建筑物、人员密集地段的危石清除。对 规模较大危岩可通过自上而下，台阶式逐层爆破清除。危岩下方地表坡度平缓（20以内）、具有0.5-1倍陡崖高度的 地形平台，且平台上无重要建筑物及居民居住或危岩下方具有有效防 御措施的条件下，宜采用清除措施。可对整个危岩体或危岩体的局部 进行清除。清除危岩时，可采用风枪凿眼、人工凿石、静态爆破剂等 方法解体危岩，化整为零逐步清除。具备条件时，尚可进行爆破清除。 危岩清除过程中应加强施工监测，避免爆破出的清除面引发不稳定危 岩体。并在危岩实施清除处理前充分论证清除后对母岩的损伤程度。 一般情况下，应谨慎使用清除技术。清除危岩必须具有有效的防御措 施，避免造成对其前方居民及建筑物的毁损。（四）灌浆封闭危岩体中破裂面较多、岩体比较破碎时，为了确保危岩体的整 体性，宜进行有压灌浆处理。灌浆技术应在危岩体中、上部钻设灌浆 孔。灌浆孔宜陡倾，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岩体裂隙面尤其是主控裂隙面。灌浆材料应 具有一定的流动性、锚固力要强。通过灌浆处理的危岩体不仅整体性得到提高，而且也使主控裂隙面的力学强度参数得以提高，裂隙水压 力减小。危岩顶所有外露裂隙均换填封闭。实例分析一、野三坡崩塌落石控制因素及防治对策一一以百里峡景区为例野三坡国家地质公园位于河北省涞水县西北部，太行山与燕山交 汇处，由中山逐步过渡到低山丘陵和山前缓倾斜冲洪积平原，山地由 于受强烈的侵蚀切割，地形破碎，多具深沟峡谷、悬崖峭壁且连绵起 伏，为典型的构造剥蚀地貌。地质公园的主体部分为中元古界的雾迷 山组，主体变形构造为燕山期形成、NWW-SEE向延展的箱形背斜构 造，雾迷山组出露于该背斜的核部，岩层倾角一般小于20。雾迷山 组上与洪水庄组整合接触，下与高于庄组平行不整合接触，地层总厚 度为1410m。本区的雾迷山组先后经历了印支、燕山、华-IL和喜马 拉雅4期构造运动，尤以燕山期的变形构造为主。燕山期的断裂构造 以NNE向为主，以幅度大、数量多、延伸远、切割深为特征，和同期 派生的NNW和NEE向两组剪切断裂，交互形成共轭剪节理。在喜马拉 雅期，燕山旋回以来形成或复活的一些主干断裂，由挤压为主转换为 拉张为主。第四纪早更新世以来，新构造运动使本区持续隆升和受到 急剧的物理风化剥蚀，特别是晚更新世以来间歇性猛烈的山间洪流的 冲蚀作用，形成了本区独特的地质景观一一构造控制的冲蚀嶂谷。野三坡百里峡景区位于野三坡风景名胜区西南部，由十悬峡、 海棠峪、蝎子沟3条峡谷组成，全长52. 5 km，面积约105 km2。峡 谷两侧岩壁近于直立地势险峻，岩石坚硬，构造节理发育，岩体破碎， 具备形成崩塌落石的地质条件。峡谷内小型崩塌和危石坠落时有发 生，近年来随着旅游景点的开发，崩塌落石有上升的趋势。由于大部 分崩塌落石点分布在主要旅游线路上，直接威胁着游客的人身安全， 因此，研究景区内崩塌落石的分布特征、控制因素及防治对策，具有 重要的现实意义。野三坡百里峡冲蚀嶂谷出露的岩性均为碳酸岩，变形构造以脆性 破裂为主，是研究崩塌落石发育特征与规律的标本式地区。景区崩塌 落石产生的内因是受构造控制的破碎岩体中存在着大量的裂隙和节 理，使得岩体的抗拉强度减弱，存在着结构面外倾的岩块；夕卜因是暴 雨等外力活动的诱发；内外因在特定条件下的结合是易发区崩塌落石 产生的主要原因。为了最大限度的维护地质公园内原始景观，保护自 然生态环境，根据崩塌隐患区不同特征，可分别采取锚固、防护网、 避让等防治对策。景区内由于受地形、岩性、构造、降水等作用影响形成的嶂谷、 冲沟、峭壁、怪石、石柱、天桥、危石等既是崩塌落石灾害的祸根， 又是园内的景观资源。因此，崩塌落石的灾害治理既要有实用性又要 有艺术性，最大限度的保护地质公园内的原始地貌和植被。对于重点的灾害点，地形较开阔的地段可采用SNS(SafetyNetting System)柔性拦石网防护技术进行治理。该系统主要由钢绳 网、减压环、支撑绳、钢柱和拉锚5个部分组成，能对能量高达5 000 kJ的高能级冲击进行有效防护。该系统既能有效防止崩塌落石灾害， 又可最大限度的维持园内原始地貌和植被，经济实用、简单易行，仅 做少量的锚固，不破坏原始地貌。对于在雨季经常发生落石的地段，因为谷深而窄，做棚洞或涵洞 不但影响自然景观，而且造价太高。考虑到它们的危害不太大，可在 雨季定时巡逻，特别是雨天应加强巡逻次数，对特别危险的地段应做 出危险预警，派专门的人员疏散游客。对于没开发的蝎子沟，开发时应尽量不破坏原始地貌，减少破坏 坡角，减少凌空面，减少破坏岩体边坡的稳定性。二、山区铁路崩塌落石的防治以太焦线k340+00k381+00段为例月山工务段管内太焦线上下行k340+00k381+00段铁路线路， 由北至南沿丹河和白水河穿越太行山山脉，河谷深、悬崖绝壁、山势 陡峻为典型的山区铁路。由于线路穿越白云质石灰岩或石灰岩与泥灰 岩互层，岩层倾角较小，近乎水平。岩石强度f值为68间。坡面 岩石受节理切割，岩体破碎，坡面上形成孤石危石，崩塌落石时有发 生。2001年8月5日太焦线k357+280-300发生崩塌落实，中断行车 17小时55分。2007年6月29日太焦线k343+296发生落石，碰到机车排障器， 造成停车。2008年7月2日太焦线下行k362+800处一块重约50公斤石块 落入线路上，被巡道工发现，清出线路，未影响行车。由此可见崩塌落石的发生，已经成为影响太焦线行车安全行车安 全和亿吨通道畅通的重大安全隐患，必须引起高度重视，并采取有利 措施加以防范。（一）、崩塌落石的分类及发生原因太焦线发生的崩塌落石常见的有以下三类：1. 边坡岩体滑落：常发生在山体高度在30米以上，坡度大于 55的陡坡上，岩体的节理发育和岩层凸凹不平，容易产生岩体滑落， 边坡岩体滑落的范围不大。2. 软层岩面的危石滚落:是指分散在风化严重的软层岩面上的孤 石由于风吹雨水冲刷、列车振动致使岩石滚落。如2001年6月18日 太焦线K357+700处山坡上有一重100公斤石头在雨水冲刷下掉落在 线路上，被巡守工发现并拦停列车。3. 岩层崩塌：常发在坡度大于75的岩体上，由于岩石在形成 过程中的原生节理和层面在风化过程中产生裂隙，构成岩体内部的软 弱结构面，当岩体的结构面组合位置不利时，使岩体向线路方向倾斜， 再加上外来因素雨水、气温的变化、地震、爆破等的作用极易发生岩 层崩塌。这种崩塌影响线路范围大，防治也较困难。如2001年8月 5日6时35分太焦线K357+280300处发生山体崩塌落石，滑坡土 石方约300立方米，由于巡守工发现及时并拦停了 41135次列车，防 止列车颠覆事故。线路于6日0时30分开通，中断行车17小时55 分。高峻陡峭的地形、岩体中各种构成因的结构面、岩层节理发育， 岩体破碎、地壳运动是发生崩塌的内在因素，内在因素是形成崩塌落 石的先决条件。雨水冲刷、地震、爆破、列车震动、地表水大量渗入 岩石孔隙、裂隙中，对岩石产生软化、润滑和动水压力等是发生崩塌 的外部因素。（二）、崩塌落石的防治了解崩塌落石发生的原因，掌握其运动规律，采取不同的方法予 以防治，能收到事半功倍的效果。该段在防治崩塌落石时一般采用“看 守、清扫、嵌补、支挡、护墙、拦截、遮栏、综合治山、SNS边坡柔 性防护系统”等几种方法。1. 看守：即看守，由于该段崩塌落石的处所较多，影响线路长， 在短时间内又无法做好全面处理，对这类地段就采取常年看守或汛期 看守。如2008年该段在太焦线 k371+950k372+250;k363+050 k363+850 ； k375+400k375+700等5处设常年看守。在太焦线 k344+300k345+800； k346+800k347+960 等 10 处汛期派人看守。2. 清扫：该段每年3月份也就是汛期到来之前和11月份也就是 汛期过后，冬季到来之前，清除由于地壳的变化或风化作用，形成相 互挤压，头大根小，遥遥欲坠的危石、孤石，或由于开挖路堑是形成 的边坡探头石等。小的直接用撬棍撬下，大的采用击碎的方法进行清 除。3. 嵌补：即对无法清除的孤石；路堑坡面上容易沿节理面发生的 局部崩塌；由于岩层破碎带，雨水侵入、严重风化剥落，形成坡面坍 坑、空洞；堑坡为软硬岩互层；软层岩石风化剥落形成凹形坡面等处 所，如让其继续发展会影响边坡稳定，而刷坡处理工程数量很大，则 采用干砌或浆砌片石嵌补。在太焦线k375+100采取此法。4. 支挡：即对山坡陡峻，危岩坚硬、基底狭窄，不适于浆砌片 石修补和支顶的路堑边坡和山坡上悬吊的岩石，采用废旧钢轨混凝土 支撑处理，从而增加了悬岩的稳定性。此法对山体上的探头和悬岩进 行加固，效果很好。5. 护墙：即对岩质较松软，节理发育，风化破碎的边坡和山坡， 为增强稳定性、防止崩塌落石，采取浆砌片石护墙进行加固，浆砌片 石护墙常与拱形支撑结合使用。6. 拦截：即对山坡上存在大量危石的地段。所谓危石群，由于范 围较大，不易彻底处理，零星崩塌很难避免，则根据具体情况修建拦 石墙、拦石堤、落石平台、落石坑、落石沟、钢轨栅栏等设施。在太 焦线 k345+550k345+650； k374+600k374+800 采用此法。7. 遮栏：在山坡不稳的中小型崩塌地段或有人工开挖的深陡路堑 边坡而造成山体崩塌变形地段，山坡岩层风化严重，崩塌规模较大， 且频繁发生，当采用拦截建筑物有困难时，可采用修建明洞、棚洞等， 即可遮挡边坡上部崩塌落石，又可对边坡下部起稳定和支撑作用。8. 综合治山：在山坡不够稳定的地段，如岩体裂隙张开、空洞、 危石探头、孤石突出，岩层表面风化破碎等。整治危岩落石，可以采 用“支”、“插”、“串”、“勾”、“补”、“刷”、“埋”、“捆”、“排”等方 法进行综合处理。9.SNS边坡柔性防护系统:以钢丝绳为主要特征构件，以覆盖（SNS 主动系统）和拦截（SNS被动系统）两种基本形式来防护危岩和崩塌 落石地质灾害。SNS主动系统是采用锚杆和支撑绳固定方式将钢丝绳 和格栅覆盖在具有潜在地质灾害的坡面上，从而实现坡面加固或限制 危石运动范围的一种SNS系统。SNS被动系统是采用锚杆、钢柱、支 撑绳和拉锚绳等固定方式将钢丝绳网在坡面上形成栅栏形式的拦石 网，从而实现拦截危石的一种SNS系统。该段从2001年起开始使用 SNS边坡柔性防护系统。如太焦线k374+140460、k362+718k363+852、k373+280340均采用SNS边坡柔性防护系统整治。（三）、防治效果1. 2008年共发生崩塌落石9次，由于看守人员的及时发现，没 有危及到行车安全，确保了晋煤外运亿吨大通道的畅通。如2008年 7月2日，太焦线下行K362+800 一块重约50公斤的落石落到线路上， 被巡守工及时发现并清理出线路，没影响行车；2008年7月17日巡 守工巡查时发现k368+300处落石砸到接触网架后散落在线路上，立 即将碎石清出线路；2008年8月12日太焦线上行一直径约1.5米落 石落在道床边坡上，巡守工立即撬出限界外。2. 根据崩塌落石发生原因不同，采取不同方法整治过的危石多发 地段，效果均非常明显，没有再发生过落石掉入线路上，危及行车安 全的情况发生。如2008年6月18日太焦线k345+600发生一块体积 约110*80*70 cm落石由于在太焦线k345+550k345+650修建了拦石 墙，落石被挡住。3. 经过近几年的大力整治，三处常年看守危石多发地段已全部取 消，这样每年可以减少看守人员12人，每年可以少支付工资大约30 余万元。结语对于危岩的治理应坚持预防为主、防治结合的思想。崩塌等地质 灾害是在特定的河谷、山区环境中各种自然因素综合作用的产物，所 以保护山区及河谷区的自然环境，是抑制和破坏形成崩塌等地质灾害 的基本条件，将减少甚至杜绝其产生的可能。同时农业生产和工程建 设应该避开危险地段，在丘陵、山区地区和斜坡发育应针对性地修筑 支挡工程、防滑强、防滑林等，以减少崩塌的危害，对已经形成的崩 塌视其规模大小补一部分工程整治，防止地形恶化。对于具体的崩塌 落石要根据具体的工程地质条件采取适合的治理的措施，最大限度地 达到事半功倍的效果。参考文献1. 陈洪凯.唐红梅.叶四桥 危岩防治原理20062. 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