崖壁危岩体的分布规律研究

5.4　崖壁危岩体的分布规律研究

从统计结果可以看出，控制危岩体发育的主要还是构造裂隙和卸荷裂隙（图5.7），这与崖壁自身所处的应力状态有关。直接由风化裂隙控制的危岩体比较少，因为风化裂隙发育的深度有限，难以构成危岩体的控制裂隙。但是，不能否定风化作用对危岩体发育的影响，因为不管是构造裂隙还是卸荷裂隙，其形成与发展演化都脱离不了风化作用的参与。

图5.7　崖壁危岩体控制结构面统计

从统计分析看，81%的危岩体均存在底部临空面。这意味着：①大部分危岩体处于悬空状态，岩体破坏后以坠落为主，冲击能量高，对下方游人威胁大；②在石窟开凿时，一般不存在这种临空面，这种临空面的形成主要是因为地层差异风化和局部掉块。因此，崖壁危岩体的发育具有明显的继承性。本次调查发现，危岩体坍塌破坏后将为其上部危岩体的形成提供临空面。因此，常规的清除措施不宜作为危岩体治理的根本措施。

不同的地层中危岩体的发育情况明显不同。泥岩一般难以形成大型危岩体，其主要问题为自然风化，风化后形成的风化凹槽为上部危岩体的发育提供了良好的临空面。危岩体主要发育在砂岩地层中。图5.8为不同地层危岩体分布直方图。

图5.8　不同地层危岩体分布直方图

在云冈的第2层、第3层、第5层砂岩中，均有大量的危岩体发育（第7层位置较高，未做统计分析）。从危岩体的规模看（图5.9），第2层砂岩中危岩体的体积介于0.004～1.68m³之间，平均体积为0.40m³；第3层砂岩中危岩体的体积为0.005～13.43m³，平均体积为1.81m³；第5层砂岩中危岩体的体积为0.027～61.96m³，平均体积为5.45m³。图5.10为危岩体发育规模的累计百分比。

第2层砂岩出露厚度较小，位置较低，上覆垂直压力较大，危岩体的数量较多，但规模均较小，一般可定为小型掉块。控制该层危岩体发育规模的原因主要为岩层自身的岩性，该层砂岩中交错层理发育，物质成分复杂且均匀性差。受数量众多的层理控制，岩石自身被切割为小型块体，在卸荷裂隙与构造裂隙的共同作用下，岩石主要以表层掉块为主。

第3层砂岩是云冈石窟造像分布的主要地层，连续性好，岩性比较均匀，属于快速沉积形成的砂岩。该层砂岩的层厚大，层面及层理不发育，主要受间距较大的构造裂隙与卸荷裂隙切割，形成规模较大的块状岩体，并受洞窟开凿的影响，形成一系列人工危岩体。

第5层砂岩同样为石窟开凿的主要地层，其岩性与第3层类似。层理与层面不是控制危岩体发育的主要结构面，构造裂隙和卸荷裂隙的交切常形成洞窟上部的大型危岩体。

危岩体对下方游人的危害还与危岩体所处的高度有关，高度越高的危岩体坠落后的势能越高。考虑云冈石窟大部分崖壁为近直立的状态，因此危岩体的势能可定义为

式中：γ为危岩体的密度，取2.5g／cm³；v为危岩体体积；h为危岩体中部到参观平台的垂直距离。

通过式（5－1）对所有的危岩体进行初步统计，可以得到势能的分布频率（图5.11）。

图5.9　各砂岩层中危岩体体积分布直方图

图5.10　云冈石窟危岩体规模分布统计直方图及累计百分比

图5.11　危岩体势能分布频率图