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75.4％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）

总边坡坡度 崩塌次数 百分率/（％） ＜45° 45°～ 50° 50°～60° 60°～70° 70°～80° 80°～90° 计 14 24.6 11 19.3 7 12.3 17 29.8 6 10.5 2 3.5 57 100

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。