崩塌形成条件形成机制典型案例.docx
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崩塌形成条件形成机制典型案例
崩塌的形成条件
崩塌是在特定自然条件下形成的。
地形地貌、地层岩性和地质构造是崩塌的物质基础；降雨、地下水作用、振动力、风化作用以及人类活动对崩塌的形成和发展起着重要作用。
地形地貌
地形地貌主要表现在斜坡坡度上。
从区域地貌条件看、崩塌形成于山地、高原地区；从局部地形看、崩塌多发生在高陡斜坡处，如峡谷陡坡、冲沟岸坡、深切河谷的凹岸等地带。
崩塌的形成要有适宜的斜坡坡度、高度和形态，以及有利于岩土体崩落的临空面。
这些地形地貌条件对崩塌的形成具有最为直接的作用。
崩塌多发生于坡度大于55°、高度大于30m、坡面凹凸不平的陡峻斜坡上。
据我国西南地区宝成线风州工务段辖区57个崩塌落石点的统计数据（见下表），有％的崩塌落石发生在坡度大于45°的坡度。
坡度小于45°的14次均为落石，而无崩塌，而且这14次落石的局部坡度亦大于45°，个别地方还有倒悬情况。
崩塌落石与边坡坡度关系的统计
（据蒋爵光，1991）
边坡坡度
＜45°
45°～50°
50°～60°
60°～70°
70°～80°
80°～90°
总计
崩塌次数
14
11
7
17
6
2
57
百分率/（％）
100
地层岩性与岩体结构
1.地层岩性
岩性对岩质边坡的崩塌具有明显控制作用。
一般来讲，块状、厚层状的坚硬脆性岩石常形成较陡峻的边坡，若构造节理和（或）卸荷裂隙发育且存在临空面，则极易形成崩塌。
相反，软弱岩石易遭受风化剥蚀，形成的斜坡坡度较缓，发生崩塌的机会小得多。
沉积岩岩质边坡发生崩塌的几率与岩石的软硬程度密切相关。
若软岩在下、硬岩在上，下部软岩风化剥蚀后，上部坚硬岩体常发生大规模的倾倒式崩塌；含有软弱结构面的厚层坚硬岩石组成的斜坡，若软弱结构面的倾向与坡向相同，极易发生大规模的崩塌。
页岩或泥岩组成的边坡极少发生崩塌。
岩浆岩一般较为坚硬，很少发生大规模的崩塌。
但当垂直节理（如柱状节理）发育并存在顺坡向的节理或构造破裂面时，易产生大型崩塌；岩脉或岩墙与围岩之间的不规则接触面也为崩塌落石提供了有利的条件。
变质岩中结构面较为发育，常把岩体切割成大小不等的岩块，所以经常发生规模不等的崩塌落石。
片岩、板岩和千枚岩等变质岩组成的边坡岩常发育有褶曲构造，当岩层倾向相同时，多发生沿弧形结构面的滑移式崩塌。
土质边坡的崩塌类型有溜塌、滑塌和堆塌，统称为坍塌。
按土质类型，稳定性从好到差的顺序为碎石土＞粘砂土＞砂粘土＞裂隙粘土；按土的密实程度，稳定性由大到小的顺序为密实土＞中密土＞松散土。
2.岩体结构
高陡边坡有时高达上百米甚至数百米，在不同部位、不同坡段发育有方向、规模各异的结构面，它们的不同组合构成了各种类型的岩体结构。
各种结构面的强度明显低于岩块的强度。
因此，倾向临空面的软弱结构面的发育程度、延伸长度以及该结构面的抗位强度是控制边坡产生崩塌的重要因素。
地质构造
1.断裂构造对崩塌的控制作用
区域性断裂构造对崩塌的控制作用主要表现为：
1）当陡峭的斜坡走向与区域性断裂平行时，沿该斜坡发生的崩塌较多。
2）在几组断裂交汇的峡谷区，往往是大型崩塌的潜在发生地。
3）断层密集分布区岩层较破碎，坡度较陡的斜坡常发生崩塌或落石。
2.褶皱构造对崩塌的控制作用
位于褶皱不同部位的岩层遭受破坏的程度各异，因而发生崩塌的情况也不一样。
1）褶皱核部岩层变形强烈，常形成大量垂直层面的张节理。
在多次构造作用和风化作用的影响下，破碎岩体往往产生一定的位移，从而成为潜在崩塌体（危岩体）。
如果危岩体受到震动、水压力等外力作用，就可能产生各种类型的崩塌落石。
2）褶皱轴向垂直于坡面方向时，一般多产生落石和小型崩塌。
3）褶皱轴向与坡面平行时，高陡边坡就可能产生规模较大的崩塌。
4）在褶皱两翼，当岩层倾向与坡向相同时，易产生滑移式崩塌；特别是当岩层构造节理发育且有软弱夹层存在时，可以形成大型滑移式崩塌。
地下水对崩塌的影响
地下水对崩塌的影响表现为：
1）充满裂隙的地下水及其流动对潜在崩塌体产生静水压力和动水压力
2）裂隙充填物在水的软化作用下抗剪强度大大降低
3）充满裂隙的地下水对潜在的崩落体产生浮托力
4）地下水降低了潜在崩塌体与稳定岩体之间的抗拉强度
边坡岩体中的地下水大多数在雨季可以直接得到大气降水的补给，在这种情况下，地下水和雨水的联合作用，使边坡上的潜在崩塌体更易于失稳。
地振动对崩塌的影响
地震、人工爆破和列车行进时产生的振动可能诱发崩塌。
地震时，地壳的强烈震动可使边坡岩体中各种结构面的强度降低，甚至改变整个边坡的稳定性，从而导致崩塌的产生。
因此，在硬质岩层构成的陡峻斜坡地带，地震更易诱发崩塌。
列车行进产生的振动诱发崩塌落石的现象在铁路沿线时有发生。
在宝成线K293+365m处，1981年8月16日当812次货物列车经过时，突然有720m3岩块崩落，将电力机车砸入嘉陵江中，并造成7节火车车厢颠覆。
人类活动的影响
修建铁路或公路，采石、露天开矿等人类大型工程开挖常使自然边坡的坡度变陡，从而诱发崩塌。
如工程设计不合理或施工措施不当，更易产生崩塌，开挖施工中采用大爆破的方法使边坡岩体受到振动破坏而发生崩塌的事例屡见不鲜。
宝成线宝鸡至洛阳段因采用大爆破引起的崩塌落石有7处，其中一处是大爆破后3小时产生的，崩塌体积约20x10^4m3。
1994年4月30日，发生于重庆市武隆县境内乌江鸡冠岭山体崩塌虽然是多种因素综合作用的结果，但在乌江岸边修路爆破和在山坡中段开采煤矿等人类活动是重要的诱发因素。
崩塌的形成机理
潜在崩塌体形成：
成岩过程：
沉积、岩浆活动和变质作用形成含原生裂隙的岩体。
构造运动：
构造变形、破坏作用形成构造裂隙。
新构造运动：
形成陡峭的地形和表生裂隙。
潜在崩塌体的位移：
外部环境作用下，顺分离面位移，重心临空。
崩塌发生：
崩塌体脱离母岩，沿坡面翻滚、跳跃、互相撞击，最后堆于坡脚。
伴有崩塌气浪。
崩塌的力学机制
崩塌是岩体长期蠕动和不稳定因素不断积累的结果。
崩塌体的大小、物质组成、结构构成、活动方式、运动途径、堆积情况、破坏能量等虽然千差万千，但崩塌的产生都是按照一定的模式孕育和发展的。
按崩塌发生时受力情况的不同，可将其形成的力学机制分为倾倒崩塌、滑移崩塌、鼓胀崩塌、拉裂崩塌和错断崩塌五种。
倾倒崩塌
在河流峡谷区、黄土冲沟地段或岩溶区等地貌单元的陡坡上，经常见有巨大而直立的岩体以垂直节理或裂隙与稳定的母岩分开。
这种岩体在断面图上呈长柱型，横向稳定性差。
如果坡脚遭受不断的冲刷掏蚀，在重力作用下或有较大水平力作用时，岩体因重心外移倾倒产生突然崩塌。
这类崩塌的特点是崩塌体失稳时，以坡脚某一点为支点发生转动性倾倒。
滑移崩塌
临近斜坡的岩体内存在软弱结构面时，若其倾向御坡向相同，则软弱结构面上覆的不稳定岩体在重力作用下具有向临空面滑移的趋势。
一旦不稳定岩体的重心滑出陡坡，就会产生突然的崩塌。
除重力外，降水渗入岩体裂隙中产生的静、动水压力以及地下水对软弱面的湿润作用都是岩体发生滑移崩塌的主要诱因。
在某些条件下，地震也可引起滑移崩塌。
鼓胀崩塌
若陡坡上不稳定岩体之下存在较厚的软弱岩层或不稳定岩体本身就是松软岩层，深大的垂直节理把不稳定岩体与稳定岩体分开，当连续降雨或地下书使下部较厚的松软岩层软化时，上部岩体重力产生的压应力超过软岩天然状态的抗压强度后软岩即被挤出，发生向外鼓胀。
随着鼓胀的不断发展，不稳定岩体不断下沉和外移，同时发生倾斜，一旦重心移出坡外即产生崩塌。
拉裂崩塌
当陡坡由软硬相间的岩层组成时，由于风化作用或河流的冲刷掏蚀作用，上部坚硬岩层在断面上常常突悬出来。
在突出的岩体上，通常发育有构造节理或风化节理。
在长期重力作用下，节理逐渐扩展。
一旦拉应力超过连接处岩石的抗拉强度，拉张裂缝就会迅速向下发展，最终导致突出的岩体突然崩落。
除重力的长期作用外，振动力、风化作用（特别是寒冷地区的冰劈作用）等都会促进拉裂崩塌的发生。
错断崩塌
陡坡上长柱状或板状的不稳定岩体，当无倾向坡外的不连续面和较厚的软弱岩层时，一般不会发生滑移崩塌和鼓胀崩塌。
但是，当有强烈震动或较大的水平力作用时，可能发生如前所述的倾倒崩塌。
此外，在某些因素作用下，可能使长柱或板状不稳定岩体的下部被剪断，从而发生错断崩塌。
悬于坡缘的帽沿状危岩，仅靠后缘上部尚未剪断的岩体强度维持暂时的稳定平衡。
随着后缘剪切面的扩展，剪切应力逐渐接近并大于危岩与母岩连接处的抗剪强度时，则发生错断崩塌。
另一种错断崩塌的发生机制是：
锥状或柱状岩体多面临空，后缘分离，仅靠下付软基支撑。
当软基的抗剪强度小于危岩体自重产生的剪应力或软基中存在的顺坡外倾裂隙与坡面贯通时，发生错断-滑移-崩塌。
产生错断崩塌的主要原因是由于岩体自重所产生的剪应力超过了岩石的抗剪程度。
地壳上升、流水下切作用加强、临空面高差加大等，都会导致长柱状或板状岩体在坡脚处产生较大的自重剪应力，从而发生错断崩塌。
人工开挖的边坡过高过陡也会使下部岩体被剪断而产生崩塌。
典型案例
陕西礼泉县黄土崩塌灾害成功预报实例分析
一、概述
礼泉县兴隆村黄土崩塌，是2009年初新发现的地质灾害隐患点，县国土资源局及时组织镇政府落实监测人和责任人，2009年10月22日监测发现有发生崩塌前兆，县级国土资源部门和当地国土所及时安排人员开展了24小时崩塌险情监测，11月29日下午5时10分发生崩塌。
崩塌体长度约60m，高度约80m，厚度3—5m，土方量近20000m3。
崩塌的发生造成附近居住6户群众的11间房屋、5间猪舍、34头猪、7只羊、6000斤玉米、4000斤梨及一辆农用三轮车等财产被埋，初步估算崩塌造成的直接经济损失约30万元。
由于礼泉县干部村民防灾意识强，国土部门建立的群策群防体系监测措施到位，及时发出险情预报，撤离了受威胁村民，避免了6户33人伤亡。
二、背景
兴隆村崩塌区域大地构造位置处于鄂尔多斯盆地南缘，地表为大面积黄土覆盖。
境内主要河流为泾河及其支流泔河两大河流。
县内属内陆干旱气候，年平均气温℃，极端最高气温℃，极端最低气温-20℃；近30年来，全县多年平均年降水量，全年降水量的60﹪以上多集中在5—9月份汛期。
降水常以连阴雨、大雨、暴雨形式出现，常引起河流泛滥，引发崩塌、崩塌、地面塌陷、地裂缝等地质灾害，对农业生产危害较大。
兴隆村崩塌地处泾河西岸，地貌单位为黄土高原沟壑区，地势从黄土台塬到泾河边逐渐降低，地面高差约71m，地层岩性为第四系上更新统黄土，黄土厚度80-100m左右，人类工程活动主要为村民建房开挖坡脚、沿坡挖窑居住及建筑取土。
三、兴隆村崩塌灾情特征
兴隆村崩塌点位于礼泉县烽火镇兴隆村坡体东侧，属于泾河沿岸地质灾害多发地段。
该崩塌隐患出现于2009初期，崩塌隐患宽约500m，高度约80m，厚度约10m。
灾体顶部存在裂缝2条，一条裂缝长约60m，宽约；另一条裂缝长约30m，宽约。
直接威胁附近群众21户88人生命及财产安全。
2009年11月29日下午5时10分发生的黄土崩塌，属于兴隆村崩塌的一部分。
崩塌堆积体长60m，宽约80m，厚度3—5m，土方量约20000m3。
崩塌堆积体造成6户村民的11间房屋、5间猪舍、34头猪、7只羊、6000斤玉米、4000斤梨及一辆农用三轮车等财产被埋，初步估算本次崩塌造成的直接经济损失约30万元。
由于国土资源主管部门落实了地质灾害防治责任，群测群防体系监测措施到位，村民防灾意识强，及时撤离了受威胁村民，避免了6户33人伤亡。
四、崩塌成因及灾情趋势分析
（1）由于泾河岸边黄土的长期侵蚀，泾河西侧黄土塬边早已形成一系列高陡斜坡，历史上已发生过多起黄土崩塌。
该斜坡高度一般为60—90m，坡角70—90°，临空面较大，为崩塌的发生提供了基础条件。
（2）由于2009年汛期降水量偏多，再加初冬以来的大雪融化，雨雪入渗致使土壤的含水量接近饱和，且黄土垂直节理发育，致使黄土抗剪强度降低，塬边裂缝上下贯通，在重力的作用下，坡体失稳而产生崩塌。
（3）由于传统习惯村民多依坡而居，不科学地开挖坡脚取土也是发生崩塌的原因之一。
贵州省纳雍县危岩崩塌灾害初步调查
1基本情况
2004年12月3日3时40分，贵州省纳雍县鬃岭镇左家营村岩脚组后山发生危岩体崩塌，崩塌体冲击了山下土坡和岩脚寨（组）部分住户，形成特大型地质灾害。
据统计，共有19户村民受灾，12栋房屋被毁，7栋房屋受损。
截止12月9日19时，已发现死亡39人，5人失踪，另有13人受伤。
2危岩崩塌地质特征
发生崩塌的危岩体后缘高约2200米，前缘高约2160米，相对高差约40米。
危岩体东西长约35米，南北宽约3米，垂直厚度约40米，体积约4000立方米。
崩塌堆积体前缘高程约1850米，崩塌体分东西两支由北向南崩落堆积，前后最大落差350米，造成危害的西支最大水平冲击距离约500米。
通过观察危岩崩塌灾害现场，此次山崩灾害的地质环境具有以下特征：
（1）崩塌发生的部位是整个山体陡崖带的组成部分，其东西两侧还存在危险岩体；
（2）崩塌部位后山在地形上是一“圈椅状”汇水区，该区域中间冲沟正对崩塌部位；
（3）两侧危岩，特别是东侧危岩顶部已开裂达20厘米，裂缝中树木较为茂盛，根部生长在裂缝中；
（4）组成危岩体的地层为三叠纪灰岩、泥灰岩和粉质砂岩，彼此软硬相间；
（5）岩层产状为向山内缓倾，沿陡崖面发育一组结构面切割岩层，形成易于崩塌的地质结构。
此次崩塌断面下部两侧为新鲜岩面，中、上部均为旧裂缝，并被泥土充填，两壁存在溶蚀现象。
（6）在新崩塌及两侧危岩体后山未发现新生裂缝，但存在浅表层的土体滑塌，厚约1～2米。
（7）崩塌堆积体冲击过程中遇到高程米的小山丘阻挡，迫使其分为东西两支，并缓解了其冲击力，否则造成的灾难更大。
3危岩崩塌成因及发展趋势
地形上高陡悬空（陡崖高约40米）、岩体结构开裂破碎、地表水流冲刷及暴雨期间短历时水压力作用、树木根劈作用和长期的物理化学风化作用是本次崩塌灾害发生的主要原因。
地下深部开采煤炭及周围施工放炮振动等人为活动可能对本次崩塌灾害存在一定的影响。
总的认为，这次危岩崩塌是一起自然因素为主的特大型地质灾害。
除零星落石外，新崩塌后部岩体整体比较稳定，但东西两侧特别是东侧危岩体发生新崩塌灾害的可能性极大。
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