唐智亮
(辽宁省有色地质局一〇一队，辽宁抚顺 113015)
1 概述
龙骨坡巫山人遗址，又称“龙骨坡巫山猿人遗址”，简称龙骨坡遗址。位于长江南岸的重庆市巫山县庙宇镇龙坪村，北东距巫山县城约57 km。该遗址自1984年被发现以来，历经1985年～1988年，1997年～1999年，2003年～2006年三个阶段的考古挖掘，共挖掘(发现)了龙骨坡遗址、龙洞东侧、龙洞内等3个化石遗址点。在龙骨坡遗址的洞穴堆积中出土了古人类门齿和带犬齿的颌骨化石，经考证，这些化石属早更新世，距今204万年，被命名为直立人巫山亚种，俗称“巫山人”，与东非早更新世能人处于同一进化水平。
为了使龙骨坡遗址的考古发掘和科研工作能够按计划持续深入的开展下去，以期获得更多的考古发现，取得更大的科研成果。也为了实现对遗址的有效保护，对遗址的抢救性保护工作已迫在眉睫。
2 遗址区自然地理及地质环境条件
2.1 地理位置及交通状况
龙骨坡遗址位于长江南岸的重庆市巫山县庙宇镇龙坪村西南山坡下，西南距庙宇镇4 km。地理坐标为:东经109°4'50″，北纬30°20'25″。隶属于巫山县庙宇镇龙坪村管辖。庙宇镇地处重庆的巫山县、奉节县，湖北的建始县等三县陆上交汇中心处，东北距巫山县城约57 km，西北距奉节县城约60 km，南距湖北建始县约60 km。有省道S105在庙宇镇北侧通过，庙宇镇与龙骨坡遗址间仅有乡间小路相通，交通较为不便。
2.2 地形地貌
庙宇地区处于四川盆地东南缘长江南岸的巫山山地，龙骨坡遗址北西侧为庙宇盆地，东南侧为岩溶化单斜中低山，遗址区处于岩溶化单斜中低山中，其微地貌组合属峰岭—谷地型。
在地势上，区域上以受大溪河深切的山峰为宽阔的峰岭，以槽为谷。岩溶槽谷沿构造线方向嵌于峰岭之间，地形十分复杂。龙骨坡遗址就位于龙坪村西南侧的山脚下。坐西朝东，背依陡峭的山峰，前临大河沟，海拔标高830 m。其背后的山峰海拔标高在880 m～897 m，相对标高在50 m～67 m。山坡上基岩裸露，峭壁林立，岩溶管道和裂隙型垂直溶洞发育，形成多处具崩塌破坏的危岩体。
龙骨坡遗址和龙洞原均为裂隙型垂直溶洞，并处于同一北东～南西向构造带上，与地下暗河贯通。从地形上看，现今龙洞的北侧原有一个巨大的垂直溶洞，因近于水平的洞顶岩层被溶蚀跨塌后形成一处较大的负地形，即俗称的岩溶“天坑”，为典型的卡斯特岩溶塌陷地貌。而没有坍塌的龙洞则仍保持着巨大地下空间的原始状态。龙骨坡遗址也是洞顶岩层被溶蚀跨塌后，经后期的侵蚀、堆积作用才形成了发掘前的地貌景观。
区域上龙骨坡遗址处于杨子地台—四川台坳—川东隆褶带—万县凹褶带的西南部。次级构造为七曜山背斜以南官渡向斜中部地带的南翼，主构造线方向为北东～南西向。
遗址区内及周边主要由单斜的石灰岩层组成，岩层走向为北西西～南东东向，向北倾斜，倾角15°～20°，产状较平缓。无明显的断裂及褶皱构造，以节理裂隙发育为主要构造特征，并以横向和纵向两组张性裂隙为主，近东西向纵张裂隙次之。平均裂隙率在3.3%左右。岩层内沿横向张性裂隙(即近北东～南西向)岩溶作用强烈，多形成裂隙型垂直岩溶洞穴。遗址区内沿龙骨坡遗址—龙洞一线的山体中即有多个大小不一的溶蚀洞穴分布，而龙洞是最大的一处。
3 危岩体的分布及其稳定性评价
遗址区内主要由三叠系嘉陵江组灰岩组成，岩石受岩溶作用及切割作用强烈，多为立状断崖和陡峭的山峰，造成遗址保护区内危岩体广泛分布，几乎遍布全区。而本次勘察的主要目的是为遗址点的有效保护和合理利用提供依据，因此，勘察中以对遗址挖掘点本体影响较大的部位为重点调查对象，并对其稳定性和危险性做出定性或定量的评价。
3.1 龙骨坡遗址挖掘点本体侧壁
龙骨坡遗址点为一处坍塌的岩溶洞穴，历经1985年～1988年，1997年～1999年，2003年～2006年及2011年四个阶段的考古挖掘后，在其左右两侧和后壁形成直立状高陡岩壁和堆积层边坡，最高处可达12.0 m。左右两侧边坡主要由灰岩和钙质胶结的灰岩角砾组成，岩体较为破碎，形成多处危岩体，尤以左侧壁(南侧)危险性较大，而右侧壁相对较稳定。后壁由松散堆积层组成，夹有较大的滚石，受上部山坡下泄洪流的影响极易产生崩塌滑坡。
3.1.1 左侧壁(南侧)危岩体
左侧壁危岩体是龙骨坡遗址考古挖掘点的南侧壁，总体长度约20 m，自东向西沿地形向山体内呈台阶式逐渐增高，最低处为1.5 m，最高处可达11 m。系经多次考古挖掘而成，底部近于水平，边坡呈直立状或反倾状。岩体除受近水平状层间软弱面的切割外，两组卸荷裂隙极为发育，一组产状为80°∠85°，另一组产状为220°～230°∠60°～70°。卸荷裂隙大部分呈张开状态，一般宽度在50 mm～300 mm之间，上宽下窄。而水平状软弱层面也多呈张开状，宽3 mm～8 mm。在两组裂隙与软弱层面的共同作用下，在挖掘后的临空面上形成大小不一的多处危岩体，岌岌可危。
外侧危岩体:主要指南侧壁的外侧部分，由中厚层灰岩组成，岩体受水平层间软弱面和两组卸荷裂隙的切割后形成多处危岩体。
危岩块1长约2.0 m，高约1.8 m，厚约1.0 m，危岩受反向裂隙的切割以张裂倾倒破坏为主，欠稳定。危岩块2和块3总长约2.5 m，高约2.0 m，厚约1.5 m。危岩体受与坡向斜交的一组卸荷裂隙的切割而产生错动移位，裂隙张开宽度已达0.2 m，为新近所形成，极不稳定。而块7坐落于最上部，由薄层状灰岩组成，且受裂隙切割强烈，岩体极为破碎，多形成0.2 m～0.4 m的碎块，以崩塌掉块破坏为主，在地表流水及植物根劈的作用下，极易形成崩塌，稳定性差。
此处的危岩体呈上下叠置状，底部危岩一旦失稳后，将使上部危岩形成整体崩塌。
里侧危岩体:指南侧壁的里侧部分，是2011年～2012年间的主要挖掘现场。所形成的边坡处于已坍塌洞穴边部的裂隙带上，岩体由钙质胶结的巨大灰岩角砾组成，强度较低，且岩体中两组卸荷裂隙极为发育，一组产状为80°∠85°，基本与直立边坡斜交。另一组产状为220°～230°∠60°～70°，与边坡反向。边坡底部有一块巨大的灰岩角砾因考古挖掘而使顶部沿斜交裂隙被拉断，并沿反倾卸荷裂隙发生倾倒移动破坏，周边开裂宽度已达0.3 m。从而使上部角砾成为悬空探头状危岩，随时都有沿反倾裂隙坠落崩塌的危险，稳定性极差。由于存在巨大的风险，2012年的考古挖掘工作被迫终止。
3.1.2 右侧壁(北侧)危岩体
由原考古挖掘而形成，总体长度约26 m，自东向西沿地形向山体内呈台阶式逐渐增高，边坡呈直立状，由中厚层灰岩组成。最下部是一挖掘坑，垂直高度可达6 m，岩体稳定性较好。危岩主要分布在挖掘坑以上部分。
危岩共有三处，块1位于最上部，底部由两块已与山体脱开的岩块构成，坐落于角砾堆积层上，上部是零散的碎块石，极不稳定。若进行考古挖掘时，将形成崩塌破坏。块2与块3紧邻，中间由一条倾向330°～340°∠70°～80°的构造裂隙所切割，裂隙已开裂达50 mm～100 mm。同时，岩体中沿水平状软弱层面已开裂，背后被平行崖面的裂隙所切割，形成上下错落叠置状的危岩。其稳定性受最下部岩块的影响。而块3的最下部已呈碎裂状崩塌破坏，使其上部构成悬空状，一旦失稳后，将使块3产生整体崩塌，进而影响上部岩体的稳定性。
3.2 危岩稳定性分析评价
3.2.1 稳定性评价方法、标准及相关参数的选择
根据现场实地调查结果，遗址挖掘点及附近未见有大规模的崩塌、滑坡等地质灾害隐患，所存在的危岩体多为立壁崖面或挖掘边坡上厚度在1 m～3 m的薄层岩体部分，其规模较小，影响范围有限，破坏性不大。从成因上分析，多为临空面附近的岩体受平行崖面和与其近于正交的两组垂直节理裂隙的切割后，沿软弱层面拉裂而成。从破坏形式上看，多以碎裂崩塌、倾倒、坠落或脱落等破坏为主，少有滑动破坏。因此，稳定性评价采用以下三种方法:
1)对于完整性较差的以碎裂后崩塌破坏为主的危岩，根据危岩所处的部位，采用定性的方法进行评价，其评价标准是:稳定、稳定性差、稳定性极差。
2)对于悬挑状或探头状凸出崖面的危岩体，一般情况下，当后壁上无明显的切割裂隙时，因其抗拉强度较高(可达2 MPa以上)而视为整体稳定。当后壁有裂隙存在时按拉断破坏进行计算。
3)对于四周均被裂隙切割的孤立状危岩，当后壁为反倾裂隙时，且底部有一定支撑时，按倾倒破坏进行计算。当底部悬空时，按坠落破坏进行计算。
稳定性计算时，石灰岩的饱和容重取γ=26.0 kN/m3;软弱层面的粘聚力取c=25 kPa。石灰岩之间的摩擦角取φ=25°。抗震设防烈度按7度，设计基本地震加速度值为0.1g。
计算时，按正常时(饱和自重);暴雨时(饱和自重+裂隙水压力);地震时(饱和自重+地震力)三种工况考虑。其评价标准按表1执行。
表1 危岩稳定性评价标准表
3.2.2 稳定性计算
1)悬挑状危岩的拉断破坏。
以龙骨坡遗址点左上部内的一块危岩体为例，计算简图如图1所示，计算公式为:
正常工况时:
暴雨时:
地震时:
其中，Mk为抗倾覆力矩，kN·m;Mq为倾覆力矩，kN·m;C1为竖向裂隙的粘聚力，kPa;C2为水平向软弱层面的粘聚力，kPa;h2为未完全开裂裂隙的高度，m;L为危岩体的平均计算长度，m;b1为危岩体底部软弱层面的平均计算宽度，m;G为危岩体自重，kN;b2为危岩体自重作用点到转动点的距离，m;Pw为充水裂隙的水压力，kN;h3为水压力作用点到转动点的高度，m;Ph为水平向地震力，kN，取 Ph=0.1G;Pz为竖向地震力，kN，取 Pz=0.65Ph;h为危岩的平均高度，m。
2)倾倒式破坏。
以龙骨坡遗址挖掘点左侧壁里侧内的一块危岩体为例，计算简图如图2所示。
图1 拉断破坏危岩稳定性计算简图
图2 倾倒破坏危岩稳定性计算简图
计算公式为:
正常工况时:
本例中反倾裂隙为闭合状，而对于反倾裂隙直达地表，且上部张开可流入地表水的情况下，暴雨时:
地震时:
其中，α为顶面裂隙的倾角，(°);其余符号同前。
3)坠落式破坏。
以“天坑”入口处右内的一块危岩体为例，其计算简图如图3所示。
图3 坠落式破坏危岩稳定性计算简图
计算公式为:
正常工况时:
一般情况下，坠落破坏受裂隙水的影响较小，不进行计算。
其中，［δt］为软弱层面的允许抗拉强度，kPa;δt为危岩体的拉应力，kPa;其余符号同前。
地震时:
4 结语
经本次危岩工程地质勘察后，初步得出以下结论:
1)遗址区内出露的地层主要由中生界下三叠系嘉陵江组石灰岩，新生界第四系更新统洞穴堆积层组成。
遗址区内的古人类化石、石器及动物化石主要分布于新生界第四系更新统洞穴堆积层中。遗址挖掘点及附近未见有大规模的崩塌、滑坡等地质灾害隐患，所存在的危岩或崩塌多为立壁崖面或挖掘边坡上厚度不大的危块石，其规模较小，但对遗址区的安全性和稳定性影响较大，特别是对遗址本体的破坏性强。
2)遗址区内的危岩体以拉断破坏、张裂倾倒及坠落等破坏为主要破坏方式，多处于欠稳定～不稳定状态。
龙骨坡遗址的背部处于一个易于山坡流水汇集的地形条件下，遗址本体受暴雨时汇集的洪流冲刷作用强烈，造成遗址本体的后壁常有崩塌滑坡的形成，并给挖掘区造成水患灾害。
3)本区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。
但考虑到有危岩的分布，多处于抗震不利部位，抗震设防烈度提高到7度，设计基本地震加速度值为0.1g。
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