摘要：本文介绍了肯尼亚某铁路沿线地形地貌、气象水文、地质构造和地层岩性，并在调查基础上详细阐述了沿线危岩落石的发育特征、危岩落石成因及危岩落石的影响因素。根据危岩落石发育特征及当地实际条件因地制宜的提出了针对不同段落采用不同的防止对策，为后期防治及施工提供参考。
关键词：危岩落石；发育特征；防止对策
1 引言
山区铁路工程，往往伴随地形陡峭、地质条件复杂，危岩落石等不良地质多发。危岩落石的防治问题是山区铁路工程建设中常见的岩土工程问题，如处理不当，对后期施工及铁路运营安全将造成巨大威胁。
2 工程概况
肯尼亚某铁路项目是我国“一带一路”倡议下的旗舰项目，全长约120km，该项目位于非洲东部，肯尼亚中部，全线均位于东非高原区，线路横跨著名的埃塞俄比亚－肯尼亚裂谷肯尼亚段。其中，DK46～DK68段位于裂谷东翼山区，地面起伏较大，坡面岩体受构造裂隙、卸荷裂隙及岩体不均匀风化等因素的影响，岩体破碎，加之坡面较为陡峭，多行成危岩落石，严重威胁工程安全。
3 区域工程地质条件
3.1 地形地貌
铁路沿线DK46～DK68段位于大裂谷东翼山区，整体地势略向东南倾斜，受断裂下陷运动影响严重，裂谷边缘多为陡峭山脊，地面高程1690～2050m。基岩局部出露，主要为粗面岩，在陡坡地段多形成危岩，易引发落石，第四系覆盖层较薄。植被发育稀疏，多为低矮灌木及杂草。
3.2 气象与水文
铁路沿线以热带草原气候区为主，年平均气温为16～20℃；每年的3～6月和10～12月是雨季，其余月份是旱季，年平均降水量600～1100mm，年均蒸发量为1550～2200mm。大部分地段地表水匮乏，沿线多冲沟，沟内有季节性流水。区内地下水主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水、构造裂隙水，地下水主要通过大气降水及地表水补给，水量不大。
3.3 地质构造
线路横跨著名的埃塞俄比亚－肯尼亚裂谷肯尼亚段，裂谷带大体走向为南北向，是世界上最大的断层陷落带，其具有典型的大陆裂谷特征，构造比较复杂，边缘为相互平行的阶梯状断层群，以正断层为主，断层延伸距离长，宽度大，间距较密。裂谷两翼是目前断陷发展较为活跃的地带，尤其是靠近谷底的悬崖地带，断陷运动最为显著，且较为活跃。裂谷断裂的第四纪活动性地貌表现较为明显，在裂谷两侧一些地段，可见第三系或第四系被断裂、断错。
3.4 地层岩性
危岩落石段发育的主要地层为：①坡残积粉质黏土：灰黄色，粉质含量高，多夹有砂层，为新近火山灰沉积而成，软塑～硬塑；②坡残积碎石土：灰褐色、黄褐色，稍密，稍湿，母岩成分以粗面岩为主，块径多为3~10cm，含量约55%，粉质黏土充填；③粗面岩：为浅灰～浅黄色，有气孔，多斑状、粗面状结构，石英含量变化较大。
4 危岩落石发育特征
4.1 危岩落石成因分析
沿线区域地形起伏较大，地质构造较复杂，且多为张性断裂，火成岩节理裂隙发育，在构造裂隙和卸荷裂隙共同作用及岩体不均匀风化等因素的影响下，部分岩体孤立裸露在陡坡上，危岩体与母岩失去联系或联系薄弱，在自身重力及外界因素的影响下，易发生危岩、落石等现象。依据危岩的不同初始运动形式，分为：坠落式危岩、倾倒式危岩和滑塌式危岩，沿线危岩多属于坠落式危岩：即由于危岩体临空条件较好，危岩体在自重作用下基本不受阻挡便失稳而产生崩塌[1]。
4.2 危岩的影响因素
当危岩体所受下滑力大于抗滑力时，危岩体在坡面上失去稳定开始发生下滑。危岩体在下滑过程中依据坡面角度不同，其运动方式分为：滑动和滚动，坡面角度较大时一般发生滑动，反之发生滚动[2]。危岩在其初始运动方式和下滑过程中受地形地貌、地表水、危岩形状和地震等多种因素的影响。
4.2.1 地形地貌
地形地貌为危岩体运动提供了必要的动力和路径。该区域沿线坡面坡度较大，多在15-30°，为危岩体下滑提供了必要的下滑力，对危岩体稳定较为不利。沿线坡面覆盖层多为松散的坡积土或坡积碎石，坡面地表植被发育稀疏，多为低矮灌木及杂草，一定程度上加大了危岩体滚落过程中的摩擦力，减小危岩体的弹跳高度，减少危岩的冲击能量。
4.2.2 地表水
地表水对危岩体的影响主要表现为长期的冲刷和掏蚀，为危岩体下滑提供启动力或减少危岩体的抗滑力。该地区降雨量尤为集中，雨季降雨占全年降雨量的70%～85%，主要表现为短时强降雨，地表及坡面易形成短时强径流。雨水的冲刷和掏蚀减小岩土体间的抗剪强度，增加危岩体的下滑力，对岩体的稳定较为不利。
4.2.3 危岩体形状及地震
危岩体形状的不同直接决定了危岩体运动过程中所受抗滑力的大小，近球形落石下滑过程中能量积累较大[3]。该区域坡面危岩体多呈圆棱状，对危岩体稳定较为不利。该区沿线地震动峰值加速度0.20g，相当于地震基本烈度Ⅷ度，属强震区，对危岩体稳定较为不利。
4.3 各段危岩落石发育特征
经过对沿线DK46～DK68段危岩落石调查，对铁路影响较大段落共计6段，其各段发育特征详述如下：
DK46+390左侧：位于隧道进口左侧边坡上，坡面角度较大，近似直立状，局部呈负角度，坡面基岩裸露，植被不发育。受构造、不均匀风化及附近隧道施工爆破的影响，岩体原生、次生节理发育，岩体破碎，多呈碎块状，块径0.3-2.2m，危及隧道洞门附近安全（图4-1）。
DK55+360~DK55+500右侧：该段为隧道出口挖方段，右侧坡面角度20~30°，发育少量低矮灌木和杂草。线位右侧坡脚处可见散落块石，多呈圆棱状，块径0.7-1.2m。坡面局部陡坎上岩体节理裂隙较发育，岩体破碎，呈次棱状、圆棱状，块径2.1-3.0m为主（图4-2）。
DK59+300~DK60+345右侧：为陡坡路基段，右侧坡面角度约20~30°，发育少量低矮灌木和杂草。坡面上残积较多碎石及块石，呈圆棱状，块径0.2-0.7m。坡面局部陡坎上岩体节理裂隙较发育，岩体破碎，呈次棱状，块径1.4-1.3m（图4-3）。
DK63+280~DK63+450左侧：为路基挖方段，左侧山体呈圆丘状，坡面角度约15~20°，坡面植被稀疏。左侧坡面上存在较多残坡积块石，呈圆棱状，块径1.0-2.5m，个别危岩底部临空（图4-4）。
5 危岩落石防治对策
通过对上述危岩落石成因分析、危岩稳定影响因素分析及各段落危岩的分布特征，结合沿线工程地质条件，对不同段落危岩落石拟采用主动清理和被动防护两种措施。
5.1 主动清理
主动清理主要是采用人工或机械方式将坡面危岩清理，该方法适用于规模较小且便于人工或机械设备进场的段落，主动清理段落详见下表。
5.2 被动防护
被动防护主要是在路基坡脚外适当范围外侧设置“拦石墙+拦石网+落石槽”对坡面滚落的危岩落石进行拦截，防止滚落危岩落石进入铁路范围（图5-1）。
图5-1 拦石墙+拦石网+落石槽正面示及横断面示意图（单位：cm）
危岩落石的处理措施国内常用主动防护网和被动防护网，技术成熟，施工简便，经济效益较高，对危岩落石的治理起到很好的作用，但结合肯尼亚当地国情和防盗要求、后期运营维护简单，防护网从国内进口时间周期较长，经济成本较高，为减少工期及经济成本、就地取材方便后期运营维护，同时保护工程安全符合规范要求[4]，拟采用“拦石墙+拦石网+落石槽”或“拦石墙+落石槽”的方案。该方案利用当地石材砌筑拦石墙，拦石墙上设置高约4m拦石网，外侧设置落石槽。另外，落石槽外部坡面上种植植被，以减缓或拦截危岩落石对拦截设施的的直接冲击。防护段落详见下表：
表5-1 主动清理段落统计表
6 结论
本文介绍了肯尼亚某铁路DK46～DK68段工程地质条件，分析了沿线危岩落石的成因、影响因素。另外，通过对沿线危岩落石段落的调查，阐述了6处危岩落石的发育特征，为防治对策的提出及后期施工提供一定参考。
依据沿线危岩落石的分布特征，考虑肯尼亚当地的实际条件，提出针对不同段落危岩落石的危害程度采用主动清理和“拦石墙+拦石网+落石槽”的防治对策，在保证工程安全的前提下充分利用当地资源，提高工程效益。
参考文献：
[1] 《工程地质手册》编委会. 工程地质手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2018.04
[2] 唐红梅，易朋莹. 危岩落石运动路径研究[J]. 重庆建筑大学学报，2003，25（1）：17-23.
[3] 叶四桥，陈洪凯等. 落石运动模式与运动特征现场试验研究[J]. 土木建筑与环境工程，2011，33（2）：18-23.
[4] TB10001-2016，铁路路基设计规范[S]. 北京：中国铁道初版设，2017.
论文作者:庞学栋,杨波
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/5
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