摘要：韶山风景区为国家AAAAA级旅游景区，全国重点文物保护单位，国家红色旅游经典景区。然而新建景区及场馆时切坡形成的高陡边坡，威胁景区内游客、交通、生活设施的安全，给韶山红色景区旅游经济发展带来一定的负面影响。本文以韶山毛泽东同志专题纪念馆西侧边坡崩塌地质灾害治理工程为依托，在现场调查的基础上，运用Rockfall数值模拟分析危岩运动轨迹，对危岩体的稳定性进行了预测评估，提出切实可行的崩塌灾害防治策略，为缓解地质灾害的压力、提升景区抗灾减灾的能力，促进旅游景区的健康可持续发展，起到积极的参考和借鉴意义。
关键词：岩质崩塌Rockfall；数值模拟危险性评估防治对策
中国是世界上地质灾害频发较为严重的国家，其中崩塌灾害的突发频率较高，仅次于地震灾害，列居第二。其破坏作用突出表现为造成人员伤亡、破坏城镇和山体、损坏道路和交通安全设施、破坏自然资源以及阻碍地方旅游经济发展等。据相关数据统计，每年由于崩塌灾害造成的经济损失高达200亿元，而用于崩塌防治的费用则更高[1]。崩塌是指陡峻斜坡的岩土体在重力作用下突然脱离母体，迅速滚动，而后堆积在坡脚的现象，属于斜坡变形灾害。斜坡稳定性，是指地表斜坡发生变形破坏的可能性。斜坡稳定性的测定评价有利于有效评估崩塌的危险性，防治崩塌灾害[2]。韶山风景区为国家AAAAA级旅游景区，国家重点风景名胜区，全国重点文物保护单位，全国著名革命纪念地，国家红色旅游经典景区，全国爱国主义教育基地，中国优秀旅游城市。其新建景区及场馆时切坡形成的高陡边坡，逢降雨有落石现象，一定程度上影响了景区内游客、交通、生活设施的安全，给韶山红色景区旅游经济发展带来了一定程度的负面影响。国内外学者提出了多种灾害危险性评价技术与预测模型[3-6]。本文基于最新实地调查数据，介绍了韶山纪念馆景区地质灾害的分布规律、类型及形成条件，从分析危岩的稳定性入手，运用Rockfall软件模拟了崩塌落石的运动过程，可以为景区更好的防灾减灾提供基础地质依据，科学合理地预测和防治地质灾害，从而为韶山及其他景区内类似地质灾害的防治提供科学的参考和依据。
引言
毛泽东同志专题纪念馆依山而建，西侧为陡坡，坡体表层上覆第四系残坡积层，厚约0.2～1.0m，下伏为泥盆系佘田桥组（D3s）灰～灰黑色、灰黄色泥灰岩，产状为335°∠55°。目前主要是块状岩体受结构面切割，同时受强风化形成破裂面，加之雨水冲刷，最终导致坡体岩块崩落。
图 1毛泽东同志专题纪念馆西侧陡坡
该边坡崩塌地质灾害对馆区工作人员及游客造成了极大的威胁。对该崩塌地质灾害进行治理，消除崩塌地质灾害威胁，给管区创造一个安全的旅游发展环境已经成为亟待解决的问题。
1 研究区地质环境分析
1.1 地貌及地层
韶山属于湘中低山丘陵区，地貌基本格局奠定于株罗纪末期的燕山运动。区内地形总体为南高北低，东侧较陡，西侧较缓，海拔标高126～149m，相对高差23m，地形坡度30～60°。
区内地层自上而下分为：第四系残坡积粉质粘土层（Qel+dl）、泥盆系佘田桥组（D3s），其特征如下：
（1）残坡积粉质粘土（Qel+dl）：灰白～棕黄色、黄褐色，硬塑～可塑状态，含5%的碎石，碎石成分泥灰岩，次棱角～棱角状，块径一般20mm，最大可达50mm。层厚0.2～1.0m。
（2）泥盆系佘田桥组（D3s）：灰色～灰黑色，薄～中厚层泥灰岩，隐晶质结构，泥质紧密胶结，上部岩石中风化，节理裂隙较发育～发育，局部见细小白色方解石脉，岩石较破碎。该层区域内广泛分布，产状为330°∠55°。
1.2地质构造与地震
据1：20万区域地质资料，韶山区内主要为韶山～银田寺东西向构造，沿沟谷延伸。新构造运动不甚强烈，主要表现为区域差异性、间歇不均匀升降运动。第四纪以来处于总体上升阶段，并有多次稳定期。晚更新世以来，区内地壳运动处于相对稳定期。
根据国家地震局颁发的《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015），区内地震动峰值加速度α=0.05g，地震动反应谱特征周期T为0.35s，地震基本烈度Ⅵ级，属于弱地震区。
1.3水文地质条件
区内地下水类型主要为残坡积土孔隙水、岩层风化裂隙水。
残坡积土孔隙水：一般赋存于土体与下伏基岩交界面处，接受大气降水补给，沿交界面由高向低径流，排泄于山坡坡脚及地形低洼处，富水性受季节控制，一般雨季富水性好，干旱季节富水性弱。
岩层风化裂隙水：主要分布在泥盆系佘田桥组泥灰岩风化、构造裂隙之中。富水性亦很不均匀，富水程度主要取决于风化、构造裂隙发育程度、裂隙性质、充填情况等，并受汇水面积大小、岩石的孔隙度、胶结程度等因素影响。其中，构造裂隙非常发育、地质、地貌充水条件有利部位为较强富水地段或构造充水带，主要接受大气降水及松散岩类孔隙水垂直渗透补给。
2.景区崩塌灾害特征
2.1灾害历史及危害对象
据调查，灾害点降雨和高温常有石块崩落，造成道路、护栏、标示牌等损坏，所幸未造成人员伤亡。该处灾害直接威胁核心景区毛泽东纪念馆（总建筑面积32955m2，馆藏文物、文献、资料6.3万件）和其中110余名工作人员的生命财产安全，同时也威胁着景区游客的生命安全，现已造成直接经济损失约100万元，潜在经济损失近1亿元，险情等级为大型。
2.2崩塌分布特征
灾害点位于韶山乡毛主席纪念馆周边，地形总体为南高北低。现场共有发生三次崩塌地质灾害，其中崩塌区主方向137°，正对专题馆。每逢雨季馆区人员都采用临时封闭道路措施确保安全。崩塌区主要为中风化泥灰岩，节理裂隙发育。据统计，节理倾向110°～199°的节理裂隙占大多数，占所测节理总数的50%，多为高角度节理。其中产状为112°∠76°为优势节理。
2.3崩塌影响因素
崩塌（危岩体）的形成影响因素包括内因和外因两个方面。其中内因方面的地质因素包括：地形地貌因素、地质因素等；外因方面因素包括：持续强降雨及人类活动（包括农业及工程活动）。
1、地形地貌因素
崩塌区斜边坡度陡，一般为59°～67°左右，局部近直立，高陡斜坡是崩塌形成的重要因素之一。
2、地质因素
调查区位于韶山～银田寺东西向构造，沿沟谷延伸，受地质构造影响，岩体略显破碎，表层结构松散，节理裂隙发育，结构面与坡面的组合不利于坡体的稳定，常形成危岩或破碎危岩块体。加之岩体节理裂隙非常发育，在有临空面的条件下，容易形成崩塌。因此，地质条件是该崩塌形成的重要因素之一。
3、降雨因素
区内没有地表水体，大气降水是区内地下水唯一补给来源。大气降水渗入至岩体裂隙中产生裂隙静水压力及动水压力，同时，也降低了岩体内结构面的抗剪强度，使坡体稳定性降低，尤其是暴雨期间，裂隙水位的突然升高，对坡体稳定性降低明显，导致斜坡岩体变形失稳滑塌。因此，大气降水是崩塌形成的重要因素之一。
4、人类活动因素
人工切坡形成了高陡边坡，改变了斜坡的应力状态，应力松驰及卸荷回弹作用沿陡倾的岩层面形成卸荷裂隙，为崩塌危岩发展提供了条件。卸荷裂隙的形成，有利于降雨的下渗，从而使斜坡整体稳定性降低。
2.4崩塌形成机制
根据现场调查，边坡坡高且较陡，坡面出露强风化的泥灰岩，节理裂隙发育（见图2-3），结构松散，胶结能力差，强度低，力学性质较差，遇连续性降雨或暴雨，松散岩体在瞬间存储大量降水，比重迅速增大，抗剪强度显著降低，加上临空面较高、坡陡，从而引发崩塌。
图 2 崩塌边坡 图 3 崩塌边坡
3崩塌稳定性评价及发展趋势分析
3.1崩塌稳定性定性分析
该边坡曾发生过小型的滑崩，形成上凹下鼓的坡形，坡面下段堆积有碎石。目前，边坡上松动危岩较多，节理裂隙较发育，自然状态下整体处于稳定状态，局部欠稳定；在暴雨期间，危岩体处于欠稳定～不稳定状态。
3.2崩塌稳定性定量分析
据调查，该崩塌隐患体具有一定的规律，立面上的危岩体主要分布在边坡的两侧上部，且危岩体数量多、体积较小，块径均在0.5m以内，破坏模式多为滑移式和倾覆式，少数坠落式。建议采用全坡面格构锚杆+挂网的支护方式，因此仅对边坡的整体稳定性进行验算。
图 4 崩塌区分布图
根据崩塌稳定性计算结果：在自重+地下水，1—1′剖面的稳定系数为1.02；2—2′剖面的稳定系数为1.03；3—3′的稳定系数为1.03。在工况Ⅱ（自重+地下水+暴雨），1—1′剖面的稳定系数为0.97；2—2′剖面的稳定系数为0.94；3—3′的稳定系数为0.93。判别如下：边坡在工况Ⅰ处于欠稳定状态，在工况Ⅱ处于不稳定状态。说明在强降雨条件下，裂隙水位的升高对边坡稳定性降低明显。
3.3危岩体运动轨迹数值模拟
采用Rockfall模拟软件模拟落石运动。Rockfall程序主要通过输入一些有关斜坡和落石的基本参数，模拟显示落石在斜坡上的运动路径、能量分布和高度变化，从而为防护治理设计提供直观有效的依据，对危岩体的运动轨迹进行数值模拟时，需作如下假设：
①可能发生落石的最大块径约0.5m，体积约为0.125m³；②模拟落石块体质量按333kg考虑；③落石起点为坡面顶部附近；④水平、铅直及转动初始速度均为0；⑤坡面均按硬质基岩面考虑。
本文选取区内一典型剖面（2-2）为典型剖面进行模拟计算，其结果见图5～8。
图5 2-2剖面岩石落石模拟 图6 2-2剖面岩石落点水平位置
图7 剖面2-2弹跳高度包络线 图8 剖面2-2总动能包络线
从模拟结果得出：岩块最大弹跳高度3.7m，最大落石动能47kJ。落石的水平位移大于17m，多数落石的最终落点位于毛主席主题馆内（约28米处），且以20～40kJ的动能碰撞进入馆内，对毛主席纪念馆威胁较大，亟待进行工程治理。
3.4变形发展趋势分析
目前该处崩塌体处于不稳定状态，其稳定性主要取决于降水、冻融、人类工程活动，因此其稳定性具有随季节交替而变化及长期趋于不稳定状态的特点。崩塌在降雨条件下，随着雨水渗入至岩体裂隙中产生裂隙静水压力及动水压力，同时，也降低了岩体内结构面的抗剪强度，使坡体稳定性降低，尤其是暴雨期间，裂隙水位的突然升高，对坡体稳定性降低明显，导致斜坡岩体变形失稳滑塌。随时间增加，崩塌稳定性进一步降低。因此，该处崩塌体亟待治理加固。
4防治措施
崩塌防治工程措施主要有：遮挡、拦截、支挡、护墙、护坡、镶补沟缝、刷坡、削坡、排水等，由于不同的工程防护措施具有不同的适用性，工程费用上也有很大的差别。根据该处崩塌体特征，在分析危岩体边坡机理的基础上，优先考虑采取清坡+修复截排水沟+格构+锚杆+坡面绿化的措施进行治理。不适宜采用遮挡、拦截等措施进行治理。
5结论与建议
1、所研究的崩塌体目前不稳定，活动的强度为强，处于危险活动状态，危岩崩塌成灾的可能性大，潜在威胁大，险情等级为大型。严重危险游客的人身财产安全，破坏旅游交通及旅游生活设施和景区旅游资源。
2、从落石能量和弹跳高度沿边坡的分布图中可以直观得出适宜修建防治工程的地点，结合实地勘测结果则可以确定修建防治工程的最佳地段，该处崩塌不适宜采用遮挡、拦截等措施进行治理，优先考虑采取清坡+修复截排水沟+格构+锚杆+坡面绿化的措施进行治理。
参考文献：
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作者简介：
李干龙（1986.11.26），男，江西赣州，本科，中级工程师，主要从事矿山地质、地质灾害治理工程勘查及设计工作。
论文作者:李干龙,张联志
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
标签：裂隙论文; 韶山论文; 节理论文; 稳定性论文; 景区论文; 灾害论文; 斜坡论文; 《基层建设》2018年第30期论文;