一、崩塌的特点及危害

1. 崩塌的概念及特点

陡坡上的岩体或土体在重力作用下，突然向下崩落的现象，叫作崩塌。

由上述定义可知，崩塌有以下 4 个特点：

（1）崩塌的速度快，发生猛烈；

（2）崩塌体的运动不沿固定的面或带发生；

（3）崩塌体在运动后，其原来的整体性遭到完全破坏；

（4）崩塌的垂直位移大于水平位移。

2. 崩塌的危害

崩塌对铁路建设和运输的危害是巨大的，主要表现在以下几个方面：

（1）造成行车事故与人身伤亡。崩塌落石的规模虽不一定很大，但它们的处所多，线路总延长大，发生的频率高，防不胜防，经常造成行车事故和人身伤亡。

（2）破坏线路及其他设施。运营线上的大规模突然崩落的岩体还会摧毁线路设备，从而中断行车，给铁路运输造成重大损失。

（3）增加大量基建投资。崩塌落石除破坏线路，中断运输，造成直接损失外，为了对它进行整治，还需增建支挡、拦截、排水等工程设施，在崩塌落石严重地段，为保证行车安全，有的还要修建明洞，更甚者改建隧道。整治一个大型崩塌往往需要数十万，百余万，甚至上千万元的投资。

二、崩塌形成的地质条件和影响因素

崩塌落石是在一定地质条件下形成的。它的形成受着许多条件，如地形地貌、地层岩性和地质构造的控制。而它的发生、发展和规模又受许多因素，如降雨、地下水、地震和列车振动、风化作用以及人为因素等的影响。

1. 形成崩塌的地形地貌条件

（1）地形坡度条件。一般来说，坡度越大，越易产生崩塌。表 5.1 为宝成线 57 个已崩塌落石工点的统计数据。

表 5.1 边坡坡度与崩塌落石的关系

从表 5.1 可以看出，有75.4%的崩塌落石发生在坡度大于 45° 的陡坡。值得说明的是表 5.1 中坡度小于 45° 的 14 次均为落石，无崩塌，而且这 14 次落石其局部坡度多大于 45°，个别处还有倒悬情况。

这是由于坡度越陡，边坡顶和坡面拉应力带的范围也越大，坡脚应力集中带的最大剪应力也越高的缘故。

（2）峡谷陡坡常是发生崩塌落石的地段。峡谷山坡由于具有如下特点，而多发崩塌 落石：

① 峡谷两岸的山坡地貌具有明显的新构造运动的特征。主要特点是山坡部分凸出，往往非一坡到顶，在坡地上部显示仍然位于一定高度的阶坎地形。从地貌学观点来看，具有多层地形特征。这种地貌说明该类地区上升速度超过下切和旁蚀的强度，同时也说明上升过程中也有过相对停顿期。山顶与河床高差大，可从数十米到数百米。

② 峡谷岸坡陡峻。如宝成线灵官峡、窄峡子等处均为陡峭的峡谷，两岸绝壁，其他峡谷天然岸坡坡度多在 50°～70° 之间。

③ 在高陡的峡谷岸坡上，常具有与河流平行而张开的卸荷裂隙。如宝成线（宝鸡—成都）老雅崖和明月峡都有长数千米以上的卸荷裂隙存在。

④ 峡谷岸坡基岩裸露，多为坚硬岩石。

（3）河曲凹岸常是崩塌落石集中的地点。一般来说，宽谷地貌区河谷较宽，山坡坡度较缓，大部分山坡坡度在 30°～50° 之间，发生崩塌落石较少。但在河曲凹岸，因山坡遭受冲刷、山坡陡，常发生崩塌落石。

（4）山区冲沟岸坡、山坡陡崖也易产生崩塌。冲沟岸边、山坡陡崖处，因岩体高陡，常有不稳定的危岩存在，如果路基断面设计不合理，或施工不当，也常有崩塌落石产生。

（5）丘陵或分水岭地区是崩塌落石较少发生的地带。由于丘陵或分水岭地区，山坡和沟谷斜坡一般较峡谷地区平缓，斜坡高差也小些，故崩塌落石较少。但在越岭线迂回段，如果采用路堑高边坡，也有崩塌落石产生。

2. 产生崩塌落石的地层岩性条件

岩性对岩质边坡的崩塌落石的控制作用是明显的。表 5.2 为宝成线（宝鸡—成都）的部分崩塌落石工点的统计情况。

表 5.2 崩塌落石与岩性的关系

3. 产生崩塌落石的地质构造条件

（1）断裂构造对崩塌落石分布的控制作用。区域性断裂构造对崩塌落石分布的控制作用，主要表现在以下几个方面：

① 当铁路线的方向和区域性断裂构造线平行，而且采用大挖方的深路堑方案时，沿线的崩塌落石严重，分布普遍。

② 在几组断裂线交汇的峡谷区，往往形成大型崩塌。

③ 断层密集分布区岩层破碎、深路堑区段崩塌落石频频发生。

（2）褶皱对崩塌落石分布的控制作用。褶皱对崩塌落石的控制表现在以下几方面：

① 褶皱核部的崩塌落石、褶皱核部岩层常强烈弯曲，脆性岩层在曲率最大处常常折断，由于岩层受张，在垂直岩层面方向会发育大量的张节理，使岩层破碎。此外，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，从而形成潜在崩落体。这种潜在崩落体如果再受其他外力作用，如振动力、水压力等作用，就可能产生各种类型的崩塌落石。

② 沿褶皱两翼岩层面产生的崩塌在褶皱的两翼为单斜岩层，当岩层倾向线路时，易于产生滑移式崩塌。特别是当岩层内有软弱夹层，岩体两侧又有构造节理切割时，可能产生大型滑移式崩塌。

（3）构造节理与崩塌落石形成的关系。据统计和观察，沿构造节理发生的崩塌落石最多。但其规模一般不大，多属于沿节理面产生的滑移式崩塌落石。根据节理面的形状和组合，常有平面、弧形、楔形 3 种滑移式崩塌落石。倾向线路的节理被开挖路堑切断后，节理缝以上岩层的稳定情况和节理倾角大小有关，还在很大程度上受节理充填物和节理粗糙度的影响。如果节理缝内充填黏土或风化的矿物，易受雨水浸润而软化，则更易于崩塌。

4. 降雨对崩塌落石的影响

“大雨大塌，小雨小塌，无雨不塌”是铁路现场常说的一句顺口溜。这句话虽然不是关于降雨和崩塌落石关系的科学总结，但道出了它们之间的密切关系。

雨水渗入岩体结构面后，使结构面力学强度降低，促使崩塌的形成；另一方面，节理中的静水压力也是促使崩塌形成的一个重要因素。

5. 地下水对崩塌落石的影响

地下水在边坡面和天然斜坡上出露，表明在边坡岩体中有连通的节理裂隙，并能得到较远处地下水的补给。如果地下水在边坡面上或在边坡脚，以线状渗水带出露，则表明边坡上有延伸较远的倾向线路的含水结构面。因此，边坡稳定性较差，可能发生崩塌落石，而且其规模较大。出渗水带越长，离坡脚越近，不稳定岩体的规模就越大。

值得强调的是，边坡和斜边上的地下水大多数在雨季可以直接得到大气降水的补给，其流量将大大增加，在这种情况下，地下水和雨水联合作用，使边坡上的潜在崩落体更易于失稳，其作用主要表现在如下几方面：

（1）充满裂隙中的水及其流动对潜在崩落体产生静水压力和动水压力。

（2）裂隙充填物在水的浸泡下抗剪强度大大降低。

（3）充满裂隙中的水，对潜在崩落体产生向上的浮托力。(www.daowen.com)

（4）充满不稳定岩体两侧裂隙中的水，降低了潜在崩落体和稳定岩体之间的摩擦力。

6. 风化作用对崩塌的影响

边坡上的岩体在各种风化营力的长期作用下，其强度和稳定性不断降低，最后导致崩塌等不良地质现象的发生。风化对崩塌的形成主要有以下几个作用：

（1）在边坡坡度、高度相同的情况下，岩石的风化程度越高，其强度越低，发生崩塌的可能性越大。

（2）边坡上不同岩体的差异性风化可能导致崩塌落石的产生。如宝天线（宝鸡—天津）固川车站东部砾岩高边坡，因差异性风化，在边坡上形成许多空洞，使岩体局部倒悬，有可能产生崩塌落石。为防止崩塌落石，在空洞处现已用浆砌片石嵌补。

（3）边坡上不稳定岩体下部有倾向线路的结构面，如果发生泥化作用或被黏土质风化物充填，将导致边坡不稳定岩体的崩塌。铁路沿线发生的滑移式崩塌很多都是沿泥化夹层或黏土质充填物发生的。

（4）高陡边坡如果切割山坡上的风化壳，可能沿完整岩石产生崩塌。

此外，生长在边坡上的树木对崩塌落石也有两种不同的作用和影响：

① 根劈作用促进崩塌落石的形成。生长在岩石裂缝、节理、层面中的树木，由于它们根部的不断延伸和变粗，会使岩石裂缝、节理、层面不断张开，并使岩体进一步破坏，进而导致崩塌落石的形成。

② 生长在陡坡上的茂密树木，对固定在陡坡上的松散土、石，防止水土流失起一定的作用；同时，对于其上部的落石能起一定的阻挡作用，但用树木防止落石发生是不可靠的。

7. 人为因素的影响

人为因素对崩塌的影响主要表现在勘测设计不合理和施工处理不当两个方面。

（1）线路未能绕避可能发生严重崩塌的不良地质地段。

（2）路堑边坡设计过高过陡是产生崩塌落石的又一人为原因。

（3）未设防崩建筑物或防崩建筑物设计不够彻底。风化严重，节理裂隙发育，节理裂隙面上常附有风化的绿泥石矿物，受水浸湿后极润滑，边坡岩体很不稳定，理应避开或修建明洞等防崩建筑物，但由于当时对地质条件没有充分认识，未采取有效措施，易发生大崩塌。

（4）不适宜地采用大爆破施工导致崩塌发生。

（5）由于施工方法不当引起崩塌。如在施工中不按规程自上而下的开挖路堑，为节省人工，先挖下部，致使上部岩体大量崩塌。如果在路堑不良地质地段，未采用跳槽开挖挡墙等建筑物的基坑，而是全断面开挖，也可能引起边坡岩体的崩塌。

三、崩塌的分类

按崩塌的发展模式，即崩塌体的启动形式，将崩塌划分为下列几种：

1. 倾倒式崩塌

在河流的峡谷区、黄土冲沟地段、岩溶区以及在其他陡坡上，常见有巨大而直立的岩体，以垂直节理或裂缝与稳定岩体分开，其断面形式如图 5.1 所示。这种岩体在断面图上的特点是长柱形，横向稳定性差。如果坡脚遭受不断地冲刷掏蚀，在重力的长期作用下，岩体将逐渐倾斜，最后产生倒塌。或者当有较大水平力作用时，岩体也可倾倒产生突然崩塌。

图 5.1 倾倒式崩塌示意图

图 5.2 滑移式崩塌示意图

2. 滑移式崩塌

在某些陡坡上，不稳定的岩体下部有向坡下倾斜的光滑结构面或软弱面，其形式有如图5.2 所示的 3 种情况。

这种崩塌能否产生，关键在于开始时的滑移。一旦岩体重心滑出陡坡，突然的崩塌就会产生。这类崩塌产生的原因，除重力之外，连续大雨渗入岩体的裂缝中，所产生的静水压力和动水压力，以及雨水软化软弱面，都是岩体滑移的主要诱因。在某些条件下，地震也可引起这类崩塌。

3. 鼓胀式崩塌

当陡坡上不稳定岩体之下有较厚的软弱岩层，或不稳定岩体本身就是松软岩层，而且有长大的垂直节理，把不稳定岩体和稳定岩体分开时，当有连续大雨或有地下水补给的情况下，下部较厚的软弱岩层或松软岩层被软化。在上部岩体的重力作用下，当压应力超过软岩天然状态下的抗压强度时，软岩将被挤出，发生向外鼓胀，随着鼓胀的不断发展，不稳定岩体将不断地下沉和外移，同时发生倾斜，一旦重心移到坡外，崩塌即会产生。因此，下部较厚的软弱岩层能否向外鼓胀，是这类崩塌能否产生的关键。

4. 拉裂式崩塌

当陡坡是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以悬臂梁形式突出来，如图 5.3 所示。在突出的岩体上，通常发育有构造节理或风化节理。在图 5.3 的 AB 面上，剪力、弯矩最大，在 A 点附近承受拉应力最大，所以，在长期重力作用下，A 点附近的节理会逐渐扩大和发展。因此，拉力更进一步集中在尚未产生节理裂隙的部位，一旦拉应力大于这部分岩石的抗拉强度时，拉裂缝就会迅速向下发展，突出的岩体就会产生突然地向下崩落。除重力长期作用之外，振动、各种风化作用，特别是寒冷地区的冰劈作用等，都会促进这类崩塌的发展。

图 5.3 拉裂式崩塌

5. 错断式崩塌

陡坡上长柱状的和板状的不稳定岩体，当无倾向坡外的不连续面，并且下部无较厚的软弱岩层时，一般不会发生滑移式崩塌，也不会发生鼓胀式崩塌。但是，当有强烈振动，或有较大的水平力作用时，可能发生如前所述的倾倒式崩塌。此外，在某些因素作用下，或因不稳定岩体的重量增加，或因其下部断面减小，都可能使长柱状或板状岩体不稳定，从而发生错断式崩塌，其破坏形式如图 5.4 所示。这种崩塌分解与否取决于岩体的下部因自重所产生的剪应力是否超过岩石的抗剪强度，一旦超过，崩塌将迅速产生。例如：①由于地壳上升，下切作用加强，使垂直节理不断加深，因此，长柱状和板状岩体的自重不断增加，产生较大的剪应力。②岩体在冲刷和其他风化剥蚀作用下，岩体下部的断面不断减小，从而导致岩体被剪断。③由于人工开挖边坡过高过陡，使下部岩体被剪断而产生崩塌。

图 5.4 错断式崩塌

四、崩塌的防治

根据崩塌的规模和危害程度，所采用的防治措施有：绕避、加固山坡和路堑边坡、采用拦挡建筑物、清除危岩以及做好排水工程等。

1. 线路绕避

对可能发生大规模崩塌地段，即使是采用坚固的建筑物，也经受不了这样大规模崩塌的巨大破坏力，故铁路线路必须设法绕避。对河谷线来说，绕避有两种情况：①绕到对岸、远离崩塌体；②将线路向山侧移，移至稳定的山体内，以隧道通过。

2. 加固山坡和路堑边坡

在临近铁路路基的上方，如有悬空的危岩或巨大块体的危石威胁行车安全，则应采用与其地形相适应的支护、支顶等支撑建筑物，或是用锚固方法予以加固，对坡面深凹部分可进行嵌补，对危险裂缝进行灌浆。

3. 修筑拦挡建筑物

对中、小型崩塌可修筑遮挡建筑物和拦截建筑物。

（1）遮挡建筑物对中型崩塌地段，如绕避不经济，则可采用明洞、棚洞等遮挡建筑物。

（2）拦截建筑物。若山坡的母岩风化严重，崩塌物质来源丰富，或崩塌规模虽然不大，但可能频繁发生，则可采用拦截建筑物，如落石平台、落石槽、拦石堤或拦石墙等。

4. 清除危岩

若山坡上部可能的崩塌物数量不大，而且母岩的破坏不甚严重，则以全部清除为宜。并在清除后，对母岩进行适当的防护加固。

5. 做好排水工程

地表水和地下水通常是崩塌落石产生的诱因，在可能发生崩塌落石的地段，务必还要做好地面排水和对有害地下水活动的处理。