王鑫1
1. 重庆交通大学 河海学院，重庆 400041
摘要：危岩崩塌地质灾害是指出现在岩石裸露的陡峻边坡上一些较大的土体或岩块骤然与其母体发生脱离，进而发生倾倒、崩落以及相应的滚动地质现象。通过对危岩体发育特征的研究，并构建相应的监测预警指标体系，针对不同的危岩体采取相应的防治措施和有关治理，对后续相关危岩崩塌地质灾害治理具有一定程度上的指导和借鉴意义。本文对国内外相关学者对危岩发育特征进行综述，构建合理的崩塌监测预警指标体系，以地质灾害为研究方向，分析了危岩体发育特征，提出相应的有效防控崩塌地质灾害的措施。
关键词：危岩崩塌；发育特征；成因机制；监测
1危岩发育特征
危岩具有稳定性差、多组结构面切割分离等特点，为可能出现倾倒、滑移或坠落等形式崩塌的岩体。根据相应危岩体所在位置的相对高度，可以大致划分为低位危岩（其高度h＜15 m）、中位危岩（相应高度15 m＜h＜50 m）、高位危岩（其高度h＞50 m），h表示从危岩体顶部距其陡崖坡脚处的垂直高度落差[2]。大多数学者都认为危岩体的发育程度受危岩体的主控结构面、地势地貌、地形坡度以及受人类工程活动等因素影响。当危岩处在地形坡度小于35°时，危岩体上部充满填土，整体结构面直立，并没有发育的新裂隙，人类的特定工程活动（如钻孔爆破、开挖扰动等）对危岩稳定性几乎没有什么影响，若存在以上现象，则认为该类危岩处于弱发育，危岩的现状稳定性良好。如若危岩所处地形坡度介于35°～ 55°之间时，其主控结构面呈现直立特征，相应的结构裂隙面贯通性也较好，此外裂隙中含有某些杂土并在此基础上会形成细小的新裂隙，使危岩体整个裂隙面呈现上宽下窄状，人类的一些工程活动对危岩稳定性具有一定程度上的影响，当出现上述迹象，由此可以判断出此危岩体处于中等发育，其相应的现状稳定性较差。随着危岩所在地的地形坡度大于55°后，就会出现危岩体主控裂隙结构面连续贯通，伴随发生裂隙有掉块以及碎石土流出现象，呈现出整个危岩底部向外倾，大量岩土被压碎或者压裂后掉块，当有钻孔爆破开挖扰动等一系列人类工程活动出现就会大大影响其稳定性，一旦出现以上迹象，则判断出此类危岩处于强发育阶段，认定该危岩的现状稳定性差。
2 危岩崩塌的防治策略
崩塌灾害的防治处理研究一直是困扰岩土工程以及防灾减灾工程中的重难点问题，根据新中国成立后出现的危岩崩塌案例知道其灾害影响是很大的，所以早期预警研究问题应该是重中之重。因为到目前崩塌灾害预警的时效性差，大众的意识性不高，使得人们很难有足够的时间在灾害来临前进行风险防范与应急疏散，所以到目前为止人类在危岩崩塌等一系列灾害破坏预警方面几乎处于被动预防地位。为了能够有效减少崩塌灾害造成的人员伤亡，应该先对工程中可能发生崩塌危险的岩体进行预估分析评价，做到提前进行规避和重点防范。所以开展危岩崩塌地质灾害的初期预警的相关理论方法研究以及综合构建合理的监测预警指标体系，是改变当下岩体崩塌等一系列灾害早期预警被动预防的关键。
2.1 崩塌灾害的早期预警
传统的早期预警方法是建立于加速破坏前兆识别的预警方法，但是这种预警时刻通常靠近灾害发生时刻，所以传统方法在崩塌等一系列灾害的早期预警方面还具有许多限制[[[2] 杜岩，谢谟文，蒋宇静，等．基于动力学监测指标的崩塌早期预警研究进展[J]．工程科学学报，201941(4)：427-435．]]。由于破坏的突发性从而让岩块体崩塌等脆性灾害不能有效地实现其早期预警。基于损伤力学角度分析，在危岩体的崩塌破坏过程中，其主控结构面会不断发生损伤，会从稳定岩体阶段过渡到母岩分离阶段，最后到加速破坏阶段。通常认为危岩体崩塌的原因在于危岩体与基岩的综合黏接程度，其次裂隙扩展发生脆性破坏的过程也就是危岩强度不断降低的过程。目前国外相关学者通过研究岩体崩塌灾害发现岩体在破坏前大致需要经历如下两个阶段：一是分离阶段，其二是加速破坏阶段[[[] SATTELE M, KRAUBLATTER M, BRUNDL M, et al. Forecasting rock slope failure: How reliable and effective are warning systems?[J]. Landslides,2016,13(4):737-750.]]。据此在预警理论方法研究时可以将边坡岩体从稳定到破坏全过程依次分为稳定、分离和加速破坏3个阶段，不同阶段的预警效果对比如下表所示：
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以往在崩塌灾害的早期预警研究中，人们在加速破坏阶段下了重功夫，但是在监测中却只能识别崩塌的发生，因此在灾害的早期预警方面还具有一定困难。由此可见关注分离破坏前兆，在此基础上对分离破坏前兆识别预警方法进行研究，进行崩塌灾害的应急预警和风险规避，就能够有效地改变岩体崩塌等一系列灾害早期预警的被动预防态势。
2.2 构建监测预警指标体系
对于危岩崩塌灾害防治的薄弱环节就在于危岩崩塌监测预警技术，特别是对于一些大型或特大型危岩崩塌突发毁灭性较高，因此减小危岩崩塌导致的人力物力等损失的唯一途径就是合理构建崩塌灾害监测预警技术。D.AMITRANO等针对实地监测数据进行危岩体断裂破裂的微振分析，提出微振监测技术的后续发展对预警和灾害评估具有一定作用。BURJANEK等通过环境振动研究边坡动力响应，运用f-k方法、时频依赖极化以及基点光谱比率法等方法分析潜在的不稳定边坡体的波场，提出评价岩体动力特征是一种非常新颖的方法，能够有效地划分岩体的稳定区域与非稳定区域。陈洪凯等[[[5] 陈洪凯，唐红梅．三峡水库区危岩防治技术[J]．中国地质灾害与防治学报，2005，16(2)：105-110．
CHEN Hongkai, TANG Hongmei. Research on control techniques to
]]针对危岩崩塌形成过程中其主控结构面出现的端部应力变化由于具有一定的敏感性，自主研发出能够主动收集危岩体主控结构面端部应力的相应传感设备，在综合分析其应力采集数据后研发了相应危岩崩塌灾害的应急安全警报器。危岩体崩塌属于脆性破坏，因此通过变形监测不能直接有效分析危岩体的稳定性。脆性破坏能够导致危岩主控结构面裂纹端部扩展贯通，在此过程中会释放能量从而引起振动波，因此其端部应力变化显著，故可在后续研究中通过引用多种动力学参量，如采用微振技术、监测加速度以及应力采集等多方面对危岩体稳定性进行监测预警技术后续研究并据此研制更为精确的报警设备。
2.3 崩塌的治理措施
根据对岩质边坡危岩崩塌破坏形成机制以及机理分析研究，大多数工程师结合多年工程设计及相应的施工经验，先后对不同的危岩崩塌类型提出一些相应的人工处理措施，如利用清除、嵌补、支撑、防护、支护以及锚固技术等。但是多年来，从事地质灾害方面研究的大多数学者都迈入一个误区，强调危岩崩塌灾害治理技术只是单存属于工程问题，都过于重视相应机理研究而轻视了其技术研发。兴修三峡大坝工程后在对三峡库区二期地质灾害的一系列防治工作启动过程中，陈洪凯等十分重视对处理危岩崩塌灾害新技术的研发以及相应的实践应用，切实将危岩崩塌灾害治理技术划分为主动防治技术、被动防护技术以及主－被动联合防治技术3类，在此基础上系统地建立了关于危岩支撑、锚固以及综合利用支撑－锚固联合支护技术的工程计算及对应的工程设计方法，对三峡库区的存在的危岩崩塌地质灾害治理工作起到了重要技术支持作用。
3 结论
本文通过对危岩发育特征、危岩崩塌成因机理以及危岩崩塌灾害的防治策略势进行整理和分析，得到以下结论：
（1）构建崩塌灾害监测预警指标体系，可以提供相对丰富的崩塌灾害早期预警和控制数据，而通过综合多个监测分析指标的监测平台，在大数据时代再并进行智能化分析，此技术今后在快速识别危岩体以及在崩塌等一系列灾害的早期预警方面都拥有明显的技术优势。
（2）针对“以防为主，防治结合”措施，根据危岩崩塌地质灾害的成因机制，对内因和外因进行综合分析，对不同地区的危岩采取不同的防治措施。推动新型观测预警设备的国产化是构建岩体等一系列脆性破坏灾害早期预警技术提升和创新和符合当下国家建设安全工程等系列战略需要的必由之路。
参考文献(References)：