古尔沟隧道出口崩塌危岩体灾害分析与治理

Analysis and treatment of collapse and dangerous rock Mass disaster at exit of Guergou Tunnel LIU Zi-Qiang MA Hong-Sheng MU Yun-Juan Sichuan Provincial Department of Transportation Highway Planning Survey, Design and Research Institute, chengdu, 610041, China Sichuan Academy of Social Science chengdu, 610071, China Abstract: The Collapse dangerous rock is one of the most common geological disasters. There are a lot of geological hazards of collapse and dangerous rock on both sides of the mountain along the Wenma highway, Impact of collapse on the safety of route construction and operation. Through the analysis of the characteristics, forming mechanism, influencing factors and stability of the collapse rock at the exit of Guergou tunnel, the corresponding measures are adopted for comprehensive treatment of collapsed rocks, and the control effect is obvious. Therefore, it has a certain guidance and reference significance for the management of Wenma Highway and other similar projects Keywords: The Wenma highway; The Guergou tunnel Collapse rock mass; Disaster nalysis; Administe 古尔沟隧道出口崩塌危岩体灾害分析与治理 刘自强!马洪生2牟云娟2 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院,成都610041 四川省社会科学院,成都610071 摘要:崩塌落石是山区常见的地质灾害之一。汶马高速公路沿线两侧山体发育大量的危岩 体,崩落后对路线施工运营安全造成影响。本文通过对古尔沟隧道出口崩塌危岩的特征、形 成机制、影响因素和稳定性分析,针对崩塌危岩采用相应的综合治理措施,治理效果明显。 因此,对汶马高路公路及其他类似工程治理起到一定的指导和借鉴意义。 关键词:汶马高速公路:;古尔沟隧道:崩塌危岩体:灾害分析:治理 0工程概况 古尔沟隧道出口崩塌危岩体位于古尔沟镇古尔沟村国道317线左侧,地理坐标为Ⅹ= 486956730,Y=536688599隧道出口边坡陡峻,坡度60~85°高差大于300米,坡向320° 坡面出露岩体破碎、裂隙发育,岩体多被裂隙切割成块状,一般个体大小0.4*04*0.8m,个 刘自强(1977-),男,四川资阳人。高级工程师,硕士,主要从事地质灾害调查及治理、公 路岩土工程勘察设计工作。通讯地址:E-mail:2316731567@qq.com (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

Analysis and treatment of collapse and dangerous Rock Mass disaster at exit of Guergou Tunnel LIU Zi-Qiang1 MA Hong-Sheng2 MU Yun-Juan2 Sichuan Provincial Department of Transportation Highway Planning ,Survey ,Design and Research Institute,chengdu,610041,China Sichuan Academy of Social Science chengdu，610071,China Abstract: The Collapse dangerous rock is one of the most common geological disasters. There are a lot of geological hazards of collapse and dangerous rock on both sides of the mountain along the Wenma highway, Impact of collapse on the safety of route construction and operation. Through the analysis of the characteristics, forming mechanism, influencing factors and stability of the collapse rock at the exit of Guergou tunnel, the corresponding measures are adopted for comprehensive treatment of collapsed rocks, and the control effect is obvious. Therefore, it has a certain guidance and reference significance for the management of Wenma Highway and other similar projects. Keywords: The Wenma highway; The Guergou tunnel ; Collapse rock mass; Disaster analysis;Administe 古尔沟隧道出口崩塌危岩体灾害分析与治理 刘自强1 马洪生 2 牟云娟 2 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，成都 610041 四川省社会科学院，成都 610071 摘 要：崩塌落石是山区常见的地质灾害之一。汶马高速公路沿线两侧山体发育大量的危岩 体，崩落后对路线施工运营安全造成影响。本文通过对古尔沟隧道出口崩塌危岩的特征、形 成机制、影响因素和稳定性分析，针对崩塌危岩采用相应的综合治理措施，治理效果明显。 因此，对汶马高路公路及其他类似工程治理起到一定的指导和借鉴意义。 关 键 词：汶马高速公路；古尔沟隧道；崩塌危岩体；灾害分析；治理 0 工程概况 古尔沟隧道出口崩塌危岩体位于古尔沟镇古尔沟村国道 317 线左侧，地理坐标为 X= 3486956.730，Y= 536688.599。隧道出口边坡陡峻，坡度60～85°高差大于300米，坡向320°， 坡面出露岩体破碎、裂隙发育，岩体多被裂隙切割成块状，一般个体大小 0.4*0.4*0.8m，个 刘自强（1977-），男，四川资阳人。高级工程师,硕士，主要从事地质灾害调查及治理、公 路岩土工程勘察设计工作。通讯地址： E-mail:2316731567@qq.com

別θ606*20m,受不良气候和外力影响,斜坡岩体局部常发生崩塌、落石。从地貌形态看, 古尔沟隧道出口坡面较陡,沿山脊形成一条带状形的陡壁,坡面岩体节理发育,多以块体形 式崩塌破坏为主。古尔沟隧道崩塌危岩破碎体威胁隧道洞门、古尔沟隧道小沟1号大桥 0#~3#墩台、桥面施工安全及国道317线运营安全 1危岩崩塌区工程地质条件 1.1地形地貌 古尔沟隧道出口段地处大陆架第二级阶梯四川盆地西侧丘陵区向第一级阶梯川西北龙 门山、青藏高原的过渡区段,属剥蚀构造高山深切峡谷地貌,地形复杂,山势陡峭,峰峦叠 嶂,谷底幽深。隧址区山脉走向与构造线和岩层走向基本一致,场地海拔高程一般在2118:0~ 24000m,附近山峰标高在3500m以上,杂谷脑河谷标高约2018m,相对高差1000m以上 岩层产状55°∠82°,倾角较陡,岩层走向与隧道中线小角度相交与隧道轴线呈小角度相交 见图1),崩塌危岩区,自然斜坡坡度约40~70°不等,局部坡度80°以上的陡峻斜坡 地形 危岩破碎体示意 古尔沟隧道轴线示意 图1古尔沟隧道出口斜坡地貌及危岩分布示意图 12地质构造与地层岩性 区域地质构造对危岩的产生和分布起着控制性的作用凹。区域构造主体位于松潘一甘孜 褶皱系一级构造单元,场地处于古尔沟背斜北东翼,岩层单斜,局部揉皱发育,古尔沟隧道 岩层走向与隧道轴线呈小角度相交,岩层倾角较陡,岩层产状从进口至出口依次为:60 85°,55°∠82°。隧址变质砂板岩中主要发育三组近垂直相交的构造节理,节理产状: L1:40°~58°∠80~85°,裂隙间距0.8~1.5m,切深1~5m,延展3~5m,面平直,微张, 为主控剪切裂隙;L2:290~335°∠75~85°,裂隙间距0.3~25m,切深0.2~3m,延展1 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

别 0.6*0.6*2.0m，受不良气候和外力影响，斜坡岩体局部常发生崩塌、落石。从地貌形态看， 古尔沟隧道出口坡面较陡，沿山脊形成一条带状形的陡壁，坡面岩体节理发育，多以块体形 式崩塌破坏为主[1]。古尔沟隧道崩塌危岩破碎体威胁隧道洞门、古尔沟隧道小沟 1 号大桥 0#～3#墩台、桥面施工安全及国道 317 线运营安全。 1 危岩崩塌区工程地质条件 1.1 地形地貌 古尔沟隧道出口段地处大陆架第二级阶梯四川盆地西侧丘陵区向第一级阶梯川西北龙 门山、青藏高原的过渡区段，属剥蚀构造高山深切峡谷地貌，地形复杂，山势陡峭，峰峦叠 嶂，谷底幽深。隧址区山脉走向与构造线和岩层走向基本一致，场地海拔高程一般在 2118.0～ 2400.0m，附近山峰标高在 3500m 以上，杂谷脑河谷标高约 2018m，相对高差 1000m 以上。 岩层产状 55°82°，倾角较陡，岩层走向与隧道中线小角度相交与隧道轴线呈小角度相交 （见图 1），崩塌危岩区，自然斜坡坡度约 40～70°不等，局部坡度 80°以上的陡峻斜坡 地形。 图 1 古尔沟隧道出口斜坡地貌及危岩分布示意图 1.2 地质构造与地层岩性 区域地质构造对危岩的产生和分布起着控制性的作用[2]。区域构造主体位于松潘－甘孜 褶皱系一级构造单元，场地处于古尔沟背斜北东翼，岩层单斜，局部揉皱发育，古尔沟隧道 岩层走向与隧道轴线呈小角度相交，岩层倾角较陡，岩层产状从进口至出口依次为： 60° ∠85°，55°∠82°。隧址变质砂板岩中主要发育三组近垂直相交的构造节理，节理产状： L1：40～5880～85，裂隙间距 0.8～1.5m ，切深 1～5m，延展 3～5m，面平直，微张， 为主控剪切裂隙；L2：290～33575～85，裂隙间距 0.3～2.5m ，切深 0.2～3m，延展 1～ 古尔沟隧道轴线示意 危岩破碎体示意

5m,面起伏,微张,为主控剪切裂隙;L3:230°∠60°,裂隙间距0.2~0.7m,切深1.5~3m, 延展1~2m,面平直,微张~宽张,局部充填泥质(见图2、3)。 节理走向玫瑰图 图2变质砂岩岩体节理玫瑰花图 图3变质砂岩岩体节理裂隙素描图 2危岩体基本特征 根据野外地质调绘对隧址区岩体的节理裂隙统计如下表,砂板板岩中主要发育有3组节 理裂隙,岩体在层面、节理的切割下多呈层状碎裂结构。据统计,板岩岩体体积节理数Jv=146 /m3,岩体完整性系数Kv=0.50,岩体较破碎 表 岩体节理裂隙统计表 统计数据 节理编号节理性质 节理产状 节理特征 条数/长度) 面板理平整,闭合,延伸 大于10米,板岩 10条几2米 隙面起伏,局部最大张开 张开裂隙294∠73°达10cm,延伸大于10米,12条/18米 隙面两侧均为变质砂岩 隙面平整,延伸1~3米 闭合裂隙208∠22 隙面两侧均为板岩 14条/25米 劈理面平整,密集平行分 劈理 153∠70°布,延伸小于0.5米,两8条0.7米 侧均为板岩 隙面平整,延伸3~5米 闭合裂隙210∠64° 隙面两侧均为板岩 8条/2米 对现场调查的节理裂隙进行分析(见图4),板理占总数的1923%,长度约2m,张开 裂隙占总数的2308%,长度约1.8m,闭合裂隙占总数的42.30%,长度平均约2.3m,劈理 占总数的1538%,长度平均约0.7m。其中,节理裂隙占总数65.38%,说明对岩土结构面发 育起主导作用。古尔沟隧道出口变质岩斜坡,坡体内部主要发育多组节理裂隙,结构面以陡 倾为主,岩体受结构面控制,被切割为大小不一的岩块,尤其是两组呈“X”型分布的节理 延伸及切割较大,微张~宽张,裂缝主要沿卸荷面、节理面分布,震裂岩体在强降雨和温度 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

5m，面起伏，微张，为主控剪切裂隙；L3：23060，裂隙间距 0.2～0.7m ，切深 1.5～3m， 延展 1～2m，面平直，微张～宽张，局部充填泥质（见图 2、3）。 270 300 330 0 90 60 30 0 1 节理走向玫瑰图 2条 0米 5米 图 2 变质砂岩岩体节理玫瑰花图 图 3 变质砂岩岩体节理裂隙素描图 2 危岩体基本特征 根据野外地质调绘对隧址区岩体的节理裂隙统计如下表，砂板板岩中主要发育有 3 组节 理裂隙，岩体在层面、节理的切割下多呈层状碎裂结构。据统计，板岩岩体体积节理数 Jv=14.6 条/m3，岩体完整性系数 Kv=0.50，岩体较破碎。 表 1 岩体节理裂隙统计表 节理编号 节理性质 节理产状 节理特征 统计数据 （条数/长度） 1 板理 62∠47° 面板理平整，闭合，延伸 大于 10 米，板岩 10 条/2 米 2 张开裂隙 294∠73° 隙面起伏，局部最大张开 达 10cm，延伸大于 10 米， 隙面两侧均为变质砂岩 12 条/1.8 米 3 闭合裂隙 208∠22° 隙面平整，延伸 1～3 米， 隙面两侧均为板岩 14 条/2.5 米 4 劈理 153∠70° 劈理面平整，密集平行分 布，延伸小于 0.5 米，两 侧均为板岩 8 条/0.7 米 5 闭合裂隙 210∠64° 隙面平整，延伸 3～5 米， 隙面两侧均为板岩 8 条/2 米 对现场调查的节理裂隙进行分析（见图 4），板理占总数的 19.23%，长度约 2m ，张开 裂隙占总数的 23.08%，长度约 1.8m，闭合裂隙占总数的 42.30%，长度平均约 2.3m，劈理 占总数的 15.38%，长度平均约 0.7m。其中，节理裂隙占总数 65.38%，说明对岩土结构面发 育起主导作用。古尔沟隧道出口变质岩斜坡，坡体内部主要发育多组节理裂隙，结构面以陡 倾为主，岩体受结构面控制，被切割为大小不一的岩块，尤其是两组呈“X”型分布的节理， 延伸及切割较大，微张～宽张，裂缝主要沿卸荷面、节理面分布，震裂岩体在强降雨和温度

变化下发生失稳破坏,开挖后局部被贯穿裂隙切割的楔形玦体有掉块塌落现象,严重影响洞 口段的施工安全,危害性较大。 板理 张开裂腺 闭合裂隙 理 图4节理统计 通过调查可以得出切割岩体的结构面以陡倾结构面为主,对危岩的稳定性起控制性作 用,同时缓倾结构面构成危底部边界,这也决定了分布的危岩多以倾倒式失稳为主。 3崩塌危岩体影响因素 通过现场调查和相应数据分析,古尔沟隧道出口边坡危岩体的发育与岩体分别高程、地 形坡度、岩体性质、不利结构面等影响因素存在联系。 (1)分布高程的影响 据调査古尔沟隧道出口崩塌危岩集中在海拔21180~24000m,地形坡度陡,边坡变形 起伏剧烈,导致岩体节理裂隙发育,在海拔2300m左右引发崩塌危岩数量多。从该工点分 布面积上分析,崩塌宽度约300m,面积约3.18万m,危岩体个数约36个,危岩体达到0.08 万m/个,该区域的边坡不仅高陡,而且崩塌危岩分布面积大。 危岩个数 海拔商程<100010001500150020002000250025003000>3000 5海拔高程崩塌危岩统计图 (2)地形坡度的影响 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

变化下发生失稳破坏，开挖后局部被贯穿裂隙切割的楔形块体有掉块塌落现象，严重影响洞 口段的施工安全，危害性较大。 图 4 节理统计 通过调查可以得出切割岩体的结构面以陡倾结构面为主，对危岩的稳定性起控制性作 用，同时缓倾结构面构成危底部边界，这也决定了分布的危岩多以倾倒式失稳为主[5]。 3 崩塌危岩体影响因素 通过现场调查和相应数据分析，古尔沟隧道出口边坡危岩体的发育与岩体分别高程、地 形坡度、岩体性质、不利结构面等影响因素存在联系。 （1）分布高程的影响 据调查古尔沟隧道出口崩塌危岩集中在海拔 2118.0～2400.0m ，地形坡度陡，边坡变形 起伏剧烈，导致岩体节理裂隙发育，在海拔 2300m 左右引发崩塌危岩数量多。从该工点分 布面积上分析，崩塌宽度约 300m，面积约 3.18 万㎡，危岩体个数约 36 个，危岩体达到 0.088 ×万㎡/个，该区域的边坡不仅高陡，而且崩塌危岩分布面积大。 图 5 海拔高程崩塌危岩统计图 （2）地形坡度的影响

据调查统计表明(见图6),古尔沟出口段近40°以上坡度区调查危岩体共计28个。其 中边坡坡度在55°左右发育危岩体最多,共13个,占总数量的464%分析危岩体主要发生 在55°以上的斜坡地形陡缓交界部位、单薄山脊和孤立山头。 14 崩12 異10 危岩个 6 数2 坡度(°)<3030404050506 7080 图6边坡坡皮崩塌危岩统计图 (3)地层岩性的影响 古尔沟隧道出口边坡代表性的岩体为,中生界三叠系中统杂谷脑组变质砂岩、板岩和千 枚岩。据现场调査统计,大小崩塌落石36个,变质砂岩掉块17个,占总数47%;板岩15 掉块15个,占总数42%;千枚岩掉块4个,占总数11%(见图7)。总体上,崩塌落石主要 为节理裂隙发育较严重的砂板岩,掉块最多,达89%;由于千枚岩在杂谷脑组中占比不大, 同时属于软岩,风化严重,形成块状掉落数量少。 4% m变庚砂岩·板岩·千枚岩 图7地层岩性统计图 (4)岩体结构的影响 根据古尔沟隧道出口坡面岩体结构面的特征和完整性,将调查边坡岩体结构分为块状结 构、次块状结构、薄层状结构和碎裂结构S(见图8)。通过调査变质砂板岩、千枚岩掉块共 计28块,其中块状4个,占总数143%、次块状12个,占总数429%、薄层状结构9个, 占总数32.1%,碎裂结构3个,占总数107%,其中次块状结构、薄层状结构占比最大,占 总数的742%,且分布面积、规模较大 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net

据调查统计表明（见图 6），古尔沟出口段近 40°以上坡度区调查危岩体共计 28 个。其 中边坡坡度在 55°左右发育危岩体最多，共 13 个，占总数量的 46.4%。分析危岩体主要发生 在 55°以上的斜坡地形陡缓交界部位、单薄山脊和孤立山头[5]。 图 6 边坡坡度崩塌危岩统计图 （3）地层岩性的影响 古尔沟隧道出口边坡代表性的岩体为，中生界三叠系中统杂谷脑组变质砂岩、板岩和千 枚岩。据现场调查统计，大小崩塌落石 36 个，变质砂岩掉块 17 个，占总数 47%；板岩 15 掉块 15 个，占总数 42%；千枚岩掉块 4 个，占总数 11%（见图 7）。总体上，崩塌落石主要 为节理裂隙发育较严重的砂板岩，掉块最多，达 89%；由于千枚岩在杂谷脑组中占比不大， 同时属于软岩，风化严重，形成块状掉落数量少。 图 7 地层岩性统计图 （4）岩体结构的影响 根据古尔沟隧道出口坡面岩体结构面的特征和完整性，将调查边坡岩体结构分为块状结 构、次块状结构、薄层状结构和碎裂结构[5]（见图 8）。通过调查变质砂板岩、千枚岩掉块共 计 28 块，其中块状 4 个，占总数 14.3%、次块状 12 个，占总数 42.9%、薄层状结构 9 个， 占总数 32.1%，碎裂结构 3 个，占总数 10.7%，其中次块状结构、薄层状结构占比最大，占 总数的 74.2%，且分布面积、规模较大