作者：陈洪凯,唐红梅,何晓英
出版社：清华大学出版社
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地质灾害防治景观保护与重建理论试读：
前言
中国是旅游资源大国，截至2012年年底，国务院共批准设立国家级风景名胜区225处，各省级人民政府批准设立省级风景名胜区737处，总面积约19.37万平方公里。初步统计表明，近十年来我国居民人均出游率达1.3次，旅游直接就业达1350万人，旅游消费对社会消费的贡献超过10％，如2010年，国内旅游人数达21亿人次，旅游收入12600亿元人民币，入境人数1.34亿人次，旅游外汇收入458亿美元。显然，旅游业对我国经济社会发展的促进作用十分明显。统计发现，我国风景名胜区内滑坡、危岩、崩塌、高切坡、泥石流等地质灾害广泛发育，威胁着游人安全，并对景观资源、景观文化及景观价值造成严重毁损，有效防治风景名胜区内的地质灾害，具有重要现实意义。然而，目前在实施风景名胜区地质灾害防治中，基本沿用了一般地质灾害防治思路和方法，所实施的治理工程虽然可以满足地质灾害治理安全需求，但却对风景名胜区的景观价值毁损严重，没有考虑到风景名胜区地质灾害防治的特殊性，如旅游公路沿线地质灾害防治应赋予旅游价值，至少不应损毁、破坏旅游资源、劣化景观价值。
从2005年以来，团队立足三峡库区四面山、金佛山、长江三峡等国家级省部级风景名胜区，探讨了风景名胜区的地质灾害防治问题。本书即是基于研究成果进一步整理提炼而成，将风景名胜区分为科学价值主导型、古迹文化价值主导型和观光价值主导型三类，从指标遴选、量化和评价方法等方面，构建了风景名胜区景观价值评价理论；论证了风景名胜区旅游公路建设引发地质灾害问题；提出了地质灾害防治景观保护与重建理论，研发了针对危岩、高切坡、滑坡、泥石流等灾害防治的多种景观型防治技术；编撰了风景名胜区地质灾害防治技术指南。
本专著包括5章，第1章由陈洪凯承担，第2章由何晓英和王小委承担，第3章由陈洪凯、吴楚和方艳承担，第4章由唐红梅、吴连英和王宝亮承担，第5章由陈洪凯和唐红梅承担。全书由陈洪凯教授统稿，何晓英、王小委和梁丹等同志核校了全书。
本书在编撰过程中，得到兰州大学李吉均院士、重庆大学鲜学福院士、中国科学院成都山地灾害与环境研究所崔鹏院士和王全才教授、四川大学艾南山教授、中山大学刘希林教授、三峡大学李建林教授、清华大学孙其诚教授、中南大学徐林荣教授、重庆市地质矿产开发局刘东升总工程师、重庆交通科研设计院邓卫东教授和柴贺军教授、西南大学王建力教授、重庆师范大学赵纯勇教授、重庆交通大学唐伯明教授、梁乃兴教授、王智祥教授、易志坚教授、王平义教授、周华君教授、王多垠教授、吴国雄教授等专家学者的大力支持和热忱关怀，尤其感谢鲜学福院士不辞辛劳为本书撰序，在此一并致以诚挚的谢意！
本书的出版得到重庆交通大学地质资源与地质工程重点学科、重庆市西部交通地质减灾创新团队和重庆市两江学者特聘教授岗位等专项经费资助。
虽然本团队竭以全力编撰本书，但是由于地质灾害防治景观保护与重建理论研究方兴未艾，众多基础理论和实用技术有待深入研究实践，本书仅仅起到抛砖引玉的作用，初步勾绘了新时期地质灾害防治新理念新方向，书中错漏难免，敬请各位同行批评指正。2014年10月25日
第1章 中国风景名胜区地质灾害概况
1.1 中国风景名胜区概况
风景名胜区是国家自然和历史文化遗产的精华和载体，反映了中华大地绚丽多彩令人神往的风貌，积淀了中华民族数千年的辉煌文化，兼备科教、审美、游憩、生态防护以及带动地区发展等效能，是国家和民族的精髓，也是人类的共同财富，成为人们回归自然、亲近自然的首选对象。我国是旅游资源大国，截至2012年年底，国务院共批准设立国家级风景名胜区225处，各省级人民政府批准设立省级风景名胜区737处，总面积约19.37万平方公里。初步统计表明，近十年来我国居民人均出游率达1.3次，旅游直接就业达1350万人，旅游消费对社会消费的贡献超过10％，如2010年，国内旅游人数达21亿人次，旅游收入1.26万亿，入境人数1.34亿人次，旅游外汇收入458亿美元，显然，旅游业对我国经济社会发展的积极作用十分明显。1.1.1 风景名胜“风景”一词最早见于晋代，《世说新语·言语》中“风景不殊，正自有山河之异”，唐代王勃《滕王阁序》“访风景于崇阿”，宋代朱晞颜《还珠洞》“洞中风景异尘寰”，……可见，风景是一种能使人产生美感、情趣、意境的欣赏对象。《词源》《辞海》等书中，风景即指“风光美景”。
在美国，将花园、公园、自然景观以及对其进行人力加工的面貌、全部为人工模拟的自然景观均称为风景（landscape）；荷兰语中，风景即为“土地的形”；汉语则注重从风景的形象特征上进行描述，即风景为“景象形色分配而饶有意致”。
风景的产生源于自然，随着美感的变化而发展。中国对于风景的研究始于山水画，最初的山水画以宗教画形式出现；到了东晋，有了顾恺之的画云台山之说；南北朝宗炳，将山水风景作为纯粹的审美对象，用现实主义手法加以写生。
风景是一种特殊的地域景象，具有整体性、真实性、固定性、地域性、时间性、多样性和社会性等特征。广义的风景是指自然的风光美景，是人类情感渗入自然的产物，能够引起人们美感的大自然的一角。既聚集自然美的外在形式，又是艺术价值的体现，是一种具有自然与社会综合价值的资源，人们从中可得到宝贵的物质财富和精神享受。
名胜，辞书释义为“有古迹或优美风景的著名的地方”。因此，古迹或优美的风景必须达到著名的程度才能称之为名胜。
风景名胜，即以独特自然景物和悠久历史文物古迹取胜的风景。1.1.2 风景名胜区
我国风景名胜区源于古代的名山大川和邑郊游憩地，历经数千年的不断发展，荟萃了自然之美和人文之胜，成为壮丽山河的精华，为国家乃至世界留下最珍贵的自然与文化遗产。随着农业的出现，产生了种植园、圃；由人群围猎的原始生成，到选择山林圈定游猎范围，产生了粗放的自然山林苑圃；为观天象，了解气候变化而堆土筑台，产生了以台为主体的台囿（苑）。我国的自然山川大都经受历史文化的影响，伴有众多的文物古迹、诗词歌赋、神话传说等，因而我国的风景名胜区是以极具美感的自然景观为基础，渗透着人文景观美的地域空间的综合体，兼具大自然的美和优秀的历史文化。
20世纪70年代末，风景名胜区作为国家法定的区域概念，指风景名胜资源集中，环境优美，具有一定规模和游览条件，可供人们游览、休憩或进行科学、文化活动的地区，经市（县）级以上人民政府审定命名，依法划出一定范围予以统一管理的区域。风景名胜区具有突出美学、科学与历史文化价值，以自然景观为主，融人文景观为一体，有国家典型性、代表性的特殊区域。它是国家重要的自然和文化遗产，为人类提供游览、观赏、休憩和进行多种科学文化活动的重要基地，是实现生态、环境和文化可持续发展的重要物质基础。我国历史悠久，文化源远流长，风景名胜区景观的独特之处即融入深厚的历史文化，蕴藏深厚、丰富的历史文化内涵。
风景名胜区具有区域性或全国性，乃至世界性的旅游意义，是一种大范围的游憩绿地，具有方便的食、宿、交通和丰富的游览内容，独特的景色。针对我国风景名胜区类型多样、规模不一、景物构成千差万别和地域条件不同等特点，按资源的观赏、文化、科学价值、环境质量、规模大小、游览条件等指标，分为国家级、省级、市（县）级三级，以适应不同风景名胜区发展的需求（如图1.1）。图1.1 风景名胜区分级
按景观类型，可将风景名胜区分为山岳型、洞穴型、水域型、山水型、古迹型、休养型、纪念型、工程型和保护型9类（如图1.2）。图1.2 按景观类型进行风景名胜区分类
按在科学、历史文化和风景美学中具有的特殊地位和意义，可将风景名胜区分为科学价值主导型、历史古迹文化价值主导型和观光价值主导型三大类（如图1.3）。图1.3 按景观价值进行风景名胜区分类1.1.3 风景名胜区景观价值（1）景观
景观包括自然景观、人工景观和人文历史景观，是客观事物在人主观感受中的体现。景，存之于物品，反映于心；观，是自然在人们心中的观察体验。景观的风格特征因不同文化背景、不同类型而有众多分别，但对景观的评价标准则大致相同，在景观设计上需要更多地关注人的感知和视觉上的舒适性以及与周边环境的协调而引起的愉悦感。
人对于景观的体验包括景观对象、人类主体、基于人的经历和心理形成的经验三个要素，并受周围环境以及视点的影响。景观体验的模式——人类主体从环境接受刺激，通过听觉、味觉、视觉、嗅觉、触觉五感来感受景观对象，景观信息量的接受程度以视觉最高。根据获得的信息，结合主体自身经验、知识等将其赋予意义，删除对主体无意义的信息。同时，外部景观信息在人类自身的活动下也会引起人们生理和心理上不同程度的变化，形成知觉经验，经过不断的积累，对后来的景观体验产生影响。
影响景观体验的要素有景观对象、视点、周围环境、经验和知识五个，要素间的相互联系形成人对景观的认知模式（如图1.4）。图1.4 景观认知模式（2）景观价值与评价
风景名胜区景观价值包含直接和间接使用价值、存在价值，其直接的使用价值主要是以景观的游憩功能、教育功能和学术研究价值等形式来体现，间接的使用价值是以对景观的保育或是景观的生态功能来体现；存在价值即内在价值，是景观内在性能的体现，通过意愿调查，对其存在的价值进行估算。
景观价值包括自然组分、文化传承、美感和社会文化意义等内容。评价是一种基于指标体系，通过定性或定量描述、评价可度量指标集合来反映事物本质。景观价值评价是一个十分复杂的问题，具有多元性，包含景观的美感度评价、多样性评价、奇特性评价、资源性评价、开发利用状况评价等多方面的内容，具有文化、美学、生态、经济、保健等多种特征价值，而该价值的评价可作为景观规划、管理的依据。同时，社会的快速发展，使得人们从精神文化和审美需求双重层面对风景名胜区提出了多要求和高标准，其内涵如图1.5所示。图1.5 景观价值评价内涵
目前，对风景名胜区的评价，多采取定性与定量相结合，以定性为主的评价方法。
专家学派认为风景名胜区的评价应以形式美为原则，景观资源的景色由色彩、形体、线条和质地等元素构成，以其统一性、独特性和多样性为标准，对风景进行评价，进而形成专家学派评价法。
心理学派以将景观与景观审美的关系理解为刺激—反映关系为出发点，运用心理学检测方法，通过测试公众对景观的审美反映，得到公众的评价结果，然后设法寻求该结果与景观客体元素之间的数学函数关系，进而根据具体环境中景观客体元素，计算出公众对该景观资源的评价结果，形成心理学派评价法。其评价模式分为风景美景度的主观测试和构景成分的客观测试。该方法运用数学模型来评价和预测景观质量，具有一定的科学性。
物理学派将自然景观中客观存在的自然要素定量化，运用数学方法评判选定的对象中某种自然要素对景观的美学和生态质量的影响程度，按景观占优势的特征类型分类，表述其中各种类型景观的不同美学价值，形成物理元素评价法。
景观价值评价内容广泛、结构复杂、种类及性质差异大。分析景区景观资源，主要是资源特色、资源价值和功能、资源数量、密度和结构这几个方面。如景观资源的美、特、奇、古、名等特色；景观拥有的观赏、历史、文化、科学、经济和社会等价值，及其具有的观光、度假、健身、商务、探险、科考和娱乐等功能；一定区域内，景区景观资源的数量、类型、集中程度以及分布、组合特征、搭配协调性等。通过评价对景区资源进行综合评判，确定旅游资源的质量水平，对存在的问题及时地予以解决，加强资源保护和管理，为科学的开发和合理的利用提供依据。目前风景名胜区景观价值评价依据主要有《风景名胜区规划规范》国家标准（GB50298-1999）和《风景名胜区管理条例》（中华人民共和国国务院令第474号）。1.1.4 我国5A级风景名胜区（1）5A级风景名胜区概况
中国有着几千年的悠久历史，在漫漫的历史长河中，中华民族创造了辉煌的业绩，为人类文明作出了巨大贡献，同时也在不同历史时期留存下了人类文明、进步与发展的遗迹。不同时期的政治、经济、文化，是人类智慧的结晶，对研究人类文明发展史，研究中华多民族古文化、艺术、军事、建筑等意义重大。
根据《旅游区（点）质量等级的划分与评定》（修订）（GB/T17775-2003）的规定，旅游区（点）质量等级从高到低依次划分为5A级、4A级、3A级、2A级、1A级，本书主要是针对5A级风景名胜区进行研究。截至2011年12月31日，根据中华人民共和国国家旅游局提供的统计数据，我国共有119处5A级风景名胜区（不含港澳台地区），这是我国壮丽山河的精华，是中华民族的瑰宝，其景观资源是珍贵的不可再生的资源，具有重要的艺术观赏、历史文化和科学研究价值，吸引着全国乃至全世界的游客，在国内外有着极高的声誉和知名度，是广大游客向往的旅游胜地。我国的景观按不同特征分为九个区域，即1）关东文化、林海雪原旅游区；2）燕赵文化、京都要地旅游区；3）黄河文明、名山胜景旅游区；4）吴越文化、水乡园林旅游区；5）荆楚文化、名山大湖旅游区；6）民族风情、岩溶山水旅游区；7）岭南文化、南国风情旅游区；8）丝路文化、草原沙漠旅游区；9）藏族文化、雪域高原旅游区（如图1.6）。图1.6 景观区域特征分布图（2）5A级风景名胜区分布
我国5A级风景名胜区分布如图1.7所示。可见，我国5A级风景名胜区主要集中分布于东部沿海、中部地区，其中，江苏有9处，浙江有8处，河南有7处，山东和广东各6处，河北、北京、陕西、湖北和云南各5处，安徽、福建、湖南、四川和新疆各4处，黑龙江、吉林、辽宁、宁夏、山西、江西、上海和重庆各3处，内蒙古、天津、广西、贵州和海南各2处，青海有1处，共计119处。图1.7 中国5A级风景名胜区分布（3）5A级风景名胜区分类
参照国家标准《风景名胜区分类标准》（CJJ/T121-2008）和《旅游资源分类、调查与评价》（GB/T18972-2003），结合风景名胜区拥有的景观资源，根据景区景观的主导价值，将我国119处5A级风景名胜区分为科学价值主导型、古迹文化价值主导型和观光价值主导型三类。
科学价值主导型5A级风景名胜区具有雄伟、奇特、秀丽、险峻或幽静等特征，同时也是开展科学考察旅游与科普教育的理想基地。有些景区还保持着较好的原始森林生态环境，拥有众多的珍稀动植物，在地质、地貌、水文、生态等科学研究方面具有重大的意义，包括四川阿坝藏族、羌族自治州九寨沟旅游景区、黑龙江牡丹江镜泊湖景区、云南丽江市玉龙雪山景区等18处（如表1.1）。表1.1 科学价值主导型5A级风景名胜区
古迹文化价值主导型5A级风景名胜区包括古人类遗址、古建筑、古工程、古代陵墓类、古典园林类、古城古镇、特色民居、革命文物与纪念地、古石窟艺术、宗教文化类等，具有历史性和时代性、民族性和地域性以及不可再生性等特征，是研究人类历史演变、传统文化、古代科学技术以及建筑艺术的重要资源，包括吉林省长春市伪满皇宫博物馆、丽江市丽江古城景区、河北省石家庄市西柏坡景区等71处（如表1.2）。表1.2 古迹文化价值主导型5A级风景名胜区
观光价值主导型5A级风景名胜区主要是满足人们的美学观赏要求，借助区位优势，以人造景观为主，自然景观为辅，设置大型旅游服务设施，形成主题乐园，供人们开展休闲、游乐、体育活动，包括哈尔滨市太阳岛景区、江苏常州环球恐龙城休闲旅游区、深圳华侨城旅游度假区等30处（如表1.3）。表1.3 观光价值主导型5A级风景名胜区
1.2 中国风景名胜区地质灾害概况
由于风景名胜区内公路沿线发生滑坡、危岩、崩塌、高切坡等地质灾害直接威胁着游客的安全，并对景观文化及景观资源造成严重的毁损，因此有效防治风景名胜区内的地质灾害，对于保障游客生命财产安全、保护景观价值具有重要意义。然而，目前国内在实施风景名胜区重大地质灾害防治中，基本沿用了一般地质灾害防治方法，所实施的治理工程虽然可满足地质灾害治理基本需求，但也对风景名胜区的景观价值造成了严重损害，没有考虑到风景名胜区地质灾害防治的特殊性，如旅游公路沿线地质灾害防治应赋予旅游价值，至少不损毁、破坏旅游资源。
2007年6月国务院批准设立重庆改革试验区，重庆市据此根据落实国家西部大开发战略决策，落实城乡统筹、实现科学发展和保护三峡库区生态环境三大背景，于2007年6月对《重庆市城乡总体规划（2007—2020）》进行了修编。该《总规》明确了重庆市在全国发展布局中的功能定位，把强化中心城市职能、促进三峡库区全面协调可持续发展作为重点，注重生态、人文环境保护和资源的集约利用，“一圈两翼”经济发展模式的快速实施，着力打造“长江三峡”、“山水都市”和“乌江画廊”三大旅游精品项目（如图1.8），使旅游业成为重庆市经济发展的重要助推力和持续发展的重要资源。旅游业的发展前提是旅游资源的保护，然而，由于重庆市的风景名胜区60％以上位于危岩、滑坡等重大地质灾害多发地段，如三峡、浮图关、枇杷山、缙云山、四面山、北温泉、石宝寨、太白岩、黑山谷、金刀峡、大足石刻、金佛山、白帝城、丰都鬼城，等等。这些风景名胜区旅游资源的大力开发，必然涉及景区公路修建和养护。目前在风景名胜区已实施的危岩、滑坡等重大地质灾害防治工程，均是按照常规处理方法进行工程设计和施工，仅仅遵循“确保安全”的防治理念，以至于治理工程对景观破坏严重，治理工程与景区文化资源和自然资源不协调（如图1.9），降低了相关风景名胜区的人文及自然价值。图1.8 重庆市三峡旅游经济区战略策划纲要图1.9 重庆境内风景名胜区地质灾害治理景观劣化事例1.2.1 发育环境和形成条件
风景名胜区地质灾害发育环境和形成条件研究主要集中在各风景名胜区危岩、滑坡和泥石流的形成条件方面，包括地形地貌、地层岩性、地质构造、植被、地下水、降雨、地表水、人为活动等对灾害的影响和激发作用。目前的相关文献，根据危岩、滑坡和泥石流的不同特点，进行了一定的分析和描述。如晏鄂川等分析了国家级风景名胜区海螺沟内雪（冰）崩、融冻、岩土体蠕滑、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失和地震等灾害的形成原因，可归结为五个方面，即强烈的新构造运动、复杂的地质构造体系、显著的冰川作用、丰沛的降水以及不合理的人类活动；赵敬民等对泰山风景名胜区崩塌灾害的周期性、群发性和多重性等特征进行了研究；李俊雄等分析了重庆市浮图关公园白骨塔危岩发育的地层、地貌、地质构造、降雨等环境条件特征；刘成等对北碚地区坡面泥石流的形成坡度、降雨和植被等影响因素进行了研究；李晓、李玉生、旷镇国、胡克定、晏同珍、袁天长、李焯芬等对重庆市的危岩、滑坡灾害形成的地形地貌、地质构造、地层岩性以及降雨等环境条件特征进行了分析；陈洪凯等对太白岩等风景名胜区中的危岩形成环境因素、影响因素、激发条件等进行了深入系统研究；胡明等对江津四面山国家级风景名胜区内红岩山的危岩发育环境条件进行了研究，认为陡峻的地形、岩体风化卸荷和降雨影响是危岩崩落的主要原因；白云峰和周德培分析了乌江画廊区域的危岩、滑坡灾害，认为地形、构造条件、地表地下水、卸荷风化等独特的自然环境条件孕育了该地广泛发育的危岩、滑坡灾害；高克昌利用GIS遥感技术分析了万州主城区崩塌灾害的形成条件，建立了基于信息量模型的万州地区滑坡灾害危险性评价地理信息系统；崔鹏等对九寨沟国家级风景名胜区的泥石流形成环境进行了深入系统的研究，并提出了多项减灾方法。1.2.2 风景名胜区地质灾害防治实践
目前，风景名胜区地质灾害防治，基本停留在经验和粗放阶段，与一般的地质灾害防治没有太大区别，以解决工程安全问题为目标，而对景观价值考虑不足或根本未予以考虑，并且地质灾害防治工程常常造成一定景观或人文价值的劣化和破坏。如李俊雄等报道了重庆市浮图关公园白骨塔危岩治理情况及效果评价，该危岩带于2006年进行了工程治理，景观破坏比较严重；陈洪凯等开发了支撑、锚固、灌浆、支撑—锚固联合、拦石墙、拦石网、主被动联合等20余种危岩防治技术，有效治理了万州太白岩风景名胜区危岩灾害；陈洪凯等以万州城区清泉路滑坡为例提出了城市建设和灾害治理一体化模式的思想，为风景名胜区地质灾害的防治提供了新的思路；崔鹏等在九寨沟泥石流灾害防治中，采用了木栅—栏坝、谷坊、拦渣坝等技术措施，对风景名胜区内多条泥石流进行了治理，工程治理效果较明显。从2000年开始先后实施的重庆市忠县石宝寨、丰都鬼城名山、奉节白帝城等风景名胜区危岩、滑坡灾害治理工程，对景观的破坏比较严重，制约了风景名胜区旅游价值的提升。胡文海等讨论了旅游山地灾害的类型和特点并提出了防治对策；鄢和琳分析了四川九寨沟滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的成因并提出了相应的防治措施，同时提出了山地生态旅游的法制管理；殷跃平等分析了骊山明宫滑坡的形态、结构、滑带滑床和变形特征，并提出了基于绿色设计的工程治理；张阳等对路桥工程中挡土墙的景观设计手法、构造形式、景观绿化推荐植物等进行了系统研究（如图1.10～图1.12）；谢怀建和沈平针对三峡库区的地质灾害，探讨了地质灾害治理的景观保护与建设思路。图1.10 化高为低图1.11 化整为零图1.12 化大为小
综上所述，目前在实施风景名胜区地质灾害防治中，基本上直接引用了一般地质灾害的防治方法，所实施的治理工程虽然可满足地质灾害治理基本需求，但也对风景名胜区的景观价值造成了严重损害，降低了人文及自然景观价值。
第2章 风景名胜区地质灾害形成机制
2.1 旅游公路开挖
公路高边坡主要属于人工切坡，无论是土质路堑地段还是岩石地段的边坡稳定性均极为重要，若采用不加控制的爆破施工工法，易造成边坡失稳，形成边坡坍塌。显然，公路高边坡开挖建设工艺是边坡稳定性控制的重要环节。《公路路基施工技术规范》（JTJ033-1995）将公路边坡分为土方路堑边坡和石方路堑边坡两类，本节简述每类边坡的开挖建设工艺。2.1.1 公路高边坡开挖模式
目前，公路高边坡的开挖均采用逆作法，尽可能减少边坡岩土体的施工损伤。开挖台阶高度根据边坡岩土体的软硬程度变化于5～10m之间。当边坡所处部位的地形坡度较大，且地表无居民、重要线路和水利等基础设施时，通常按坡率法进行边坡台阶设计，遵循1→2→3→4…的施工步骤进行开挖（如图2.1），每级台阶的边坡坡角均不大于边坡岩土体破裂角。当边坡放坡受到一定限制时，边坡坡角与边坡岩土体破裂角相近时，需在边坡表层设置锚钉（如图2.2），增强边坡的安全储备。当边坡放坡受到明显限制时，边坡台阶高度较大、坡角显著超过岩土体破裂角时，需采用锚索格构予以加固（如图2.3），确保边坡的安全性。综合三种情况，提出公路高边坡逆作法建设综合模式（如图2.4）。图2.1 公路高边坡坡率型逆作法图2.2 公路高边坡锚钉型逆作法图2.3 公路高边坡锚索型逆作法图2.4 公路高边坡逆作法建设综合模型2.1.2 土质边坡开挖建设工艺
根据路堑深度和纵向长度，土质边坡开挖方法包括横挖法、纵挖法和混合法三种。（1）横挖法
针对路堑整个横断面的宽度和深度，从一端或两端逐渐向前开挖的方式称为横挖法，包括一层横向全宽挖掘法（如图2.5）和多层横向全宽挖掘法（如图2.6）。图2.5 一层横向全宽挖掘法图2.6 多层横向全宽挖掘法
用人力按横挖法挖掘路堑时，可在不同高度分几个台阶开挖，其深度宜为1.5～2.0m。无论自两端一次横挖到路堑标高或分台阶横挖，均应设单独的运土通道及临时排水沟；用机械按横挖法挖路堑且弃土运距较远时，宜采用挖掘机配合自卸汽车进行，每层台阶高度可增加到3～4m。（2）纵挖法
沿路堑延伸方向进行开挖的方法称为边坡纵挖法，分为分层纵挖法、通道纵挖法和分段纵挖法三类（如图2.7～图2.9）。图2.7 分层纵挖法图2.8 通道纵挖法图2.9 分段纵挖法
当采用分层纵挖法挖掘的路堑长度较短（不超过100m），开挖深度不大于3m，地面坡度较陡时，宜采用推土机作业。推土机作业时每一铲挖地段的长度能满足一次铲切达到满载的要求一般为5～10m，铲挖宜在下坡时进行；对于松土下坡坡度不宜小于10％，不得大于15％；傍山卸土的运行道应设有向内稍低的横坡，但应同时留有向外排水的通道。
当采用分层纵挖法挖掘的路堑长度较长（超过100m）时，宜采用铲运机作业。铲运机在路基上的作业距离不宜小于100m。铲运机运土道，单道宽度不应小于4m，双道宽度不应小于8m，重载上坡纵坡不宜大于8％。铲运机卸土场的大小应满足分层铺卸的要求。（3）混合法
当路线纵向长度和挖深都很大时，宜采用横挖法和通道纵挖法相结合的混合法。先沿路堑纵向挖通道，然后沿横向坡面方向挖掘，以增加开挖坡面（如图2.10）。图2.10 混合法
深挖路堑高边坡是否能够稳定，因素很多，最主要是边坡坡度大小。若坡度小，边坡平缓则易于稳定，否则反之，同时亦与气候有关。实践表明，路堑边坡按照一定高度设平台与从上至下一面坡相比，虽然设平台的综合坡度与一面坡的坡度相同，但前者边坡较稳定。此外，分层设有平台还可以起到碎落台作用。机械施工的平台宽度要求不小于3m，目的在于方便推土机施工。
土质深挖路堑边坡施工时，靠边坡3m以内禁止采用炸药爆破。当边坡土质紧密，为加快施工进度在距离边坡3m以外准备采用爆破法施工时，应避免药量过多，爆破时将边坡上的土炸松，增加边坡的安全隐患。2.1.3 石方边坡开挖建设工艺
石方边坡应根据岩石的类别、风化程度和节理发育程度等确定开挖方式。对于软岩和强风化岩石，能用机械直接挖掘的应采用机械开挖，也可人工开挖。凡不能使用机械或人工直接开挖的石方，则应采用爆破法开挖。（1）石方开挖基本原则
公路石方开挖，应重视挖方边坡稳定，宜选用中、小炮爆破法；开挖对边坡不利的石方时，宜用小型排炮微差爆破；当岩层走向与路线走向基本一致，倾角大于15°，且倾向公路或者开挖边界线外有建筑物，爆破可能对建筑物产生不利影响时，应在开挖边界沿坡设计坡面打预裂孔，孔深同炮孔深度，孔内不装炸药和其他爆破材料；开挖层靠边坡的两列炮孔，特别是靠顺层边坡的一列炮孔，宜采用减弱松动爆破。（2）爆破法开挖基本程序
施工区管线调查→炮位设计与设计审批→配备专业施爆人员→用机械或人工清除施爆区覆盖层和强风化岩石→钻孔→爆破器材检查与试验→炮孔检查与废渣清除→装药并安装引爆器材→布置安全岗和施爆区安全人员→炮孔堵塞→撤离施爆区和飞石、强地震波区内的人畜→起爆→清除瞎炮→解除警戒→测定爆破效果。（3）炮眼法
炮眼深度：根据岩石的坚硬程度决定炮眼深度，由下式确定。
式中，L为炮眼深度（m）；H为爆破岩石的厚度，阶梯高度（m）；C为系数，坚石为1.0～1.15，次坚石为0.85～0.95，软石为0.7～0.9。
炮眼间距：用排炮爆破时，同排炮眼的间距，视岩石的类别、节理发育程度，参照下式确定。
式中，a为炮眼间距（m）；W为最小抵抗线（m）；b为系数，采用火雷管起爆1.2～2.0，采用电雷管起爆为0.8～2.3。
当使用多排排炮起爆时，炮眼应按梅花形布置，炮排距约为同排炮孔距的0.86倍。
装药量：炮眼的装药高度一般为炮孔深度的1/3～1/2，特殊情况下也不得超过2/3，对于松动爆破或减弱松动爆破，装药高度可降低到炮孔深度的1/3～1/4。
提高爆破效果的措施：为提高爆破效果，可选用空心炮、石子炮或木棍炮进行爆破。（4）药壶法
药壶炮是将炮眼底部扩大成葫芦形，以便将炸药基本集中在炮眼底部的扩大部分，提高爆破效果。葫芦炮炮眼较深，适用于均匀致密黏土、次坚石、坚石。
炮眼深度一般5～7m，不宜靠近设计边坡布设，药室距设计边坡线的水平距离不宜小于最小抵抗线。
葫芦炮的用药量按下式计算。
式中，Q为炸药质量（kg）；W为最小抵抗线（m），一般为阶梯3高度0.5～0.8倍；K为单位岩石的销案炸药消耗量（kg/m），坚石为0.34～0.35，次坚石为0.28～0.34，软石为0.26～0.28。
单排群炮用电雷管起爆，每排药炮间距
式中，a为每排内炮眼间距（m）；W为相邻两炮之间最小抵抗线的平均值（m）。
多排群炮各排之间的药炮间距
当炮眼布置成三角形时，上下层药包间距
式中，W为下层最小抵抗线（m）。下（5）猫洞炮
猫洞炮是将集中药包直接放入直径为0.2～0.5m、炮眼深2～6m的水平或略有倾斜的炮洞中，适用于硬土、胶结良好的古河床、冰碛层、软石和节理发育的次坚石，对大孤石、独岩包等效果更佳。
炮眼深度应与阶梯高度自然地面横坡相配合，遇到高阶梯时要布置多层药包。当被炸松的岩体能坍塌出路基时，用药量
式中，Q为用药量（kg）；W为最小抵抗线（m）；K为形成标准抛掷漏斗的单位耗药量（kg）；f（a）为抛坍系数，f（a）＝26/a；a为地面横坡度；d为堵塞系数，可近似用3/h确定，其中h为眼深（m）。
当被炸松的岩体不能坍塌出路基时
炮孔间距由下式计算。
式中，W为相邻两药包计算抵抗线的平均值（m）。（6）大爆破
大爆破施工是采用导洞和药室装药，用药量在1000kg以上。公路石方开挖一般不采用该方法。只有当公路穿越孤立山丘、开挖后边坡高度不大于6m，且根据岩石产状和风化程度，确认开挖后边坡稳定，方可考虑大爆破方案，原则上谨慎采用。
需要指出的是，单边坡石质深挖路堑已有一面临空，为了使爆破后的石块较小，便于推土机清方，不能采用松动爆破、减弱松动爆破或药室爆破法。前两种方法虽然可以节约炸药，但爆破后石块较大，有些大石块还要重新钻眼爆破将石块解小，或需人工以撬棍将大石块慢慢移走，无法实行机械施工，施工进度太慢。药室法虽然一次性爆破范围较大，但可能严重损伤边坡岩体，给边坡的后期养护造成严重安全隐患。
2.2 公路高边坡类型
当前对高边坡的分类没有一个统一的标准，依据岩性可分为土质高边坡、岩质高边坡以及土石混合高边坡；依据坡度不同可分为平缓边坡（＜15°）、陡坡边坡（15°～35°）、急坡边坡（35°～55°）及悬坡（55°～90°）；此外还有依据高度、变形破坏形式以及变形发育阶段等进行划分方法；本专著将公路高边坡分为四类，即均质岩土高边坡、顺层岩土高边坡、反倾岩土高边坡和混合岩土高边坡。2.2.1 均质岩土高边坡
当组成边坡的岩土体可视为均匀介质时称为均质岩土高边坡（如图2.11），可进一步分为散体型和破碎型两类。图2.11 均质岩土高边坡
散体型均质岩土高边坡由残积物、坡积物等第四纪松散物质组成，均匀介质，粒径变化较大，吸水性及渗透性强。由于路堑的开挖，破坏了坡面的均衡，使坡面浅层土体较为松散，此类高边坡在降雨等因素作用下易形成坡面径流、发生表层冲蚀，当坡度较缓时，以片蚀为主，坡度较陡时，以沟蚀为主；此类高边坡另一主要破坏模式是大规模整体滑动破坏，滑动面通常为圆弧形，这是因为土体力学参数在地下水降低或不合理的开挖等因素的诱发下，导致坡体内应力超过滑面的抗剪强度。
破碎型均质岩土高边坡又称为类土质边坡，由强风化及四组以上岩体结构面切割的破碎岩体构成，近似均匀介质，无明显控制性结构面，渗流特性较显著。此类高边坡类似散体高边坡，通常表现为圆弧形滑动破坏，但其中有部分高边坡，虽强风化但其原有的岩体结构面仍对其破坏形式影响较大，其破坏以平面滑动、崩塌形式为主。2.2.2 顺层岩土高边坡
顺层岩土高边坡发育典型的一组岩体结构面为岩层层面，走向与边坡走向之间的交角0°～90°，倾向临空，倾角大于0°（如图2.12～图2.15），结构面渗流显著。这种高边坡的破坏模式依据层理面的间距、走向、倾角等不同而各异。在层面走向与高边坡走向夹角大于30°时，高边坡稳定性较好，走向与高边坡走向夹角小于30°时易发生破坏（两走向相互平行时对高边坡的稳定性最为不利），分以下几种情况。图2.12 走向一致顺层岩土高边坡三维图图2.13 走向一致顺层岩土高边坡断面图图2.14 走向斜交顺层岩土高边坡三维图图2.15 走向斜交顺层岩土高边坡断面图（1）当结构面倾角为0°～10°即为近似水平层状时，高边坡的稳定性取决于岩性组合。岩性均一时，软岩（重庆地区以泥岩为代表）高边坡以风化剥落为主，硬岩（重庆地区以砂岩为代表）高边坡以崩塌破坏模式为主；岩性组合为上软（抗压强度＜5MPa）下硬（抗压强度≥5MPa），整体上稳定；岩性上硬下软，下层软岩在上层硬岩长期重力作用下易发生流塑变形，导致上部岩层产生蠕滑—坐落式滑坡破坏，当坡角>70°即高边坡较陡时，由于下层软岩的风化易形成岩腔，上部硬岩易形成危岩体，从而产生崩塌破坏。（2）当结构面倾角为10°坡角，这种高边坡可视为缓倾层状高边坡，层理面一般在坡面有出露，易沿软弱层面发生平面滑动，产生高速滑坡。（3）当结构面倾角大于坡角时，对于硬岩高边坡稳定性较好；对于软岩，由于风化等原因易发生坡面表层剥落等破坏。图2.16 渝涪高速公路k42+400边坡垮塌2.2.3 反倾岩土高边坡
反倾岩土高边坡发育典型的一组岩体结构面，常为岩层层面，走向与边坡走向之间的交角0°～90°，倾向山体内部（如图2.17～图2.20），裂隙水渗流较显著。图2.17 走向一致反倾岩土高边坡三维图图2.18 走向斜交顺层岩土高边坡三维图图2.19 走向斜交顺层岩土高边坡断面图图2.20 豫西伏牛山公路边坡破坏形迹
当层面走向与高边坡走向夹角不小于30°时，高边坡稳定性较好，结构面走向与坡面走向夹角小于30°时易发生破坏，分以下几种情况：（1）岩性为硬岩或上软下硬组合时，高边坡整体不易破坏；岩性组合上硬下软时，由于风化、雨水侵蚀等原因下层软岩易形成岩腔，从而上部硬岩成为危岩体，形成危岩崩塌灾害。（2）岩性为软岩时，高边坡易发生倾倒破坏；当岩性为软岩且层理间距较近（一般＜0.5m）时，易形成切层滑坡，滑面通常为短折线。2.2.4 混合岩土高边坡
当边坡表层为第四纪松散物质或破碎岩体、下部为基岩时称为混合岩土高边坡。此类高边坡的表层松散土体在降雨软化、地下水渗透力作用下易于失稳滑塌，岩土界面地下水含量大、黏土物质淋滤富集，常常是边坡的潜在破坏面（如图2.21和图2.22）。图2.21 混合岩土高边坡三维图图2.22 陇南白水江水库混合岩土边坡破坏形迹
需要指出的是，前述高边坡分类方案重点强调一组控制性结构面，实际上，多数公路边坡均存在两组及两组以上的岩体结构面（含地层层面）（如图2.23和图2.24）。进行多组结构面边坡稳定性分析时，需采用岩体结构分析法确定优势结构面，并将边坡概化为块体组合型边坡，按照等效连续体方法进行。图2.23 西昌—泸沽湖公路边坡图2.24 文县碧口水库公路边坡2.2.5 高边坡卸荷带宽度计算方法（1）开挖岩体边坡力学模型
楔形体平面力学模型见图2.25，楔形体表面作用有面荷载F和F，12楔形体内作用有体力P，α和β分别为左右边界与z轴的夹角，该楔形体模型的应力场在弹性力学中已有经典解答。边坡开挖楔形体力学模型相当于图2.25中β＝90°，90°＜α＜180°，该模型可视为坡体在由上而下分级开挖过程中每级开挖完成后的情况，作用于开挖岩体边坡的荷载主要有重力和坡面开挖卸荷形成的面力（如图2.26）。边坡开挖过程中，坡体内应力释放，使边坡岩体向临空面方向发生卸荷回弹。坡体开挖后，坡体内各点发生应力调整，形成新的应力场，可采用楔形体理论进行其力学分析问题。开挖岩体边坡卸荷模型见图2.27，力学模型见图2.28。图2.25 楔形体力学模型图2.26 边坡开挖楔形体模型图2.27 开挖岩体边坡卸荷模型图2.28 开挖岩体边坡力学模型（2）开挖岩体边坡应力计算方法
采用逆作法施工，每级边坡开挖施工完成后坡体内卸荷带宽度计算方法包括三个步骤：
第一，求第一步开挖产生的卸荷荷载。由初始自重应力场，将此自重应力作用产生的荷载反向施加于开挖面上，即为边坡卸荷荷载。根据弹性力学方法可得开挖边坡斜面段上及水平段上的正应力和剪应力：
式中，h和h分别为斜面段和水平段上的点距坡顶面的高度123（m）；η为该级边坡角（°）；γ为边坡岩体容重（kN/m）；λ为岩土体的侧压力系数。
计算边坡开挖后斜面段及水平段的长度a和a，假定应力在开1112挖面均匀分布，取斜面段及水平段正应力、剪应力的几何平均值作为各段开挖面的均匀分布荷载q、q、τ、τ，据此由楔形体解答得到1212第一步开挖后坡体内的应力场增量，通过叠加初始自重应力场，得到第一步开挖完成后坡体内的应力场（）。
第二，将开挖后坡体内任一点的应力状态（）用下列公式转换为直角坐标系下的应力状态（）。
进而求解该点的主应力σ和σ：13
针对开挖岩体边坡内不同点的σ和σ，采用Mohr-Coulomb准则13和单轴抗拉强度准则判断该点的强度性态，归并达到临界破坏状态的点集，即为第一步开挖完成后坡体卸荷带范围。
第三，将下一步拟开挖面的斜面段和水平段端点的r和θ代入上一步开挖施工完成后的应力场计算公式，计算得到上一步开挖后在下一步拟开挖面（含斜面段和水平段）上的应力大小，将其等效为法向应力和切向应力，并反向施加到下一步开挖坡面上作为此步开挖的卸荷荷载，计算此步开挖时坡体应力场增量，并与该开挖完成后的应力场叠加，即为本步开挖后坡体的应力场，据此计算本级开挖完成后坡体内的卸荷范围。
如此依次可以求得各级开挖后坡体应力场和开挖卸荷范围，直至整个边坡开挖完成（如图2.29）。图2.29 边坡坡体分步开挖示意图（3）边坡开挖卸荷影响因素敏感性分析
基于前述计算方法，利用Matlab软件编程，分析边坡开挖高度、开挖坡度、台阶宽度、岩体强度参数c、φ值及岩体容重对边坡开挖卸荷带的影响。
第一，开挖高度3
边坡岩体容重γ＝20kN/m，强度参数c＝150kPa、φ＝25°，泊松比μ＝0.35。按一级开挖，开挖台阶宽度b＝5.8m，切坡坡角η＝45°。边坡最大开挖高度12m，以2m为一级差。计算边坡开挖卸荷范围如图2.30所示，卸荷带平均宽度与开挖高度之间的关系见图2.31。可见，随着开挖高度的增加，卸荷带范围线性增大。图2.30 不同开挖高度时边坡卸荷范围图2.31 卸荷带平均宽度与开挖高度的关系
第二，开挖坡度
边坡岩体物理力学参数同前，边坡按一级开挖，开挖台阶宽度b＝5.8m，高度H＝8m，开挖坡角45°～90°，以10°为一级差。计算结果显示，边坡开挖卸荷边界基本与开挖面平行，且随着边坡开挖坡度的增加，卸荷范围逐渐增大，卸荷带平均宽度随开挖坡度的余切值线性降低（如图2.32）。图2.32 卸荷带平均宽度与开挖边坡坡度的关系
第三，开挖台阶宽度
边坡岩体物理力学参数同前，切坡高度H＝8m，开挖坡角η＝53°，边坡开挖台阶宽度0.5～5.8m。计算结果显示，随着开挖台阶宽度的增加，卸荷带宽度逐渐减小，与开挖台阶宽度呈线性递减关系（如图2.33）。图2.33 卸荷带平均宽度与开挖台阶宽度的关系
第四，岩体容重
边坡岩体强度参数c＝150kPa、φ＝25°，泊松比μ＝0.35，按一级开挖，开挖台阶宽度b＝5.8m，切坡高度H＝8m，开挖坡度η＝53°，33边坡岩体容重20～30kN/m，以2kN/m为一级差。计算结果显示，随着岩体容重的增大，卸荷带平均宽度逐渐减小（如图2.34）。图2.34 卸荷带平均宽度与岩体容重的关系
第五，内摩擦角3
边坡岩体容重γ＝20kN/m，强度参数c＝150kPa，泊松比μ＝0.35，按一级开挖，开挖台阶宽度b＝5.8m，切坡高度H＝8m，开挖坡度η＝53°，岩体内摩擦角25°～45°，以5°为一级差。计算结果显示，随着岩体内摩擦角的增加，卸荷带平均宽度逐渐减小（如图2.35）。图2.35 卸荷带平均宽度与岩体内摩擦角的关系
第六，黏结力3
边坡岩体容重γ＝20kN/m，内摩擦角φ＝25°，泊松比μ＝0.35，按一级开挖，开挖台阶宽度b＝5.8m，切坡高度H＝8m，开挖坡度η＝53°，黏结力100～300kPa，以50kPa为一级差。计算结果显示，随着岩体黏结力的增加，卸荷带平均宽度逐渐减小（如图2.36）。图2.36 卸荷带平均宽度与岩体粘聚力的关系（4）开挖边坡卸荷带宽度计算方法
开挖岩体边坡卸荷带宽度（B）与边坡开挖高度（H）、台阶宽度（b）、坡度（η）及边坡岩体物理力学参数c、φ、γ等密切相关，存在状态方程
根据前述敏感性分析揭示的开挖边坡卸荷带宽度变化规律，卸荷带平均宽度B可用表达，令
式中，k为比例系数。
根据量纲分析原理，B、h、b的量纲为L，k、tanη、tanφ的量纲－2－3为1，c的量纲为［MLT］；γ的量纲为［MLT］，则（2.14）式的量纲方程为，满足量纲和谐条件。
通过敏感性分析结果拟合，得k＝0.045。由于敏感性分析未考虑边坡开挖方式、机具、不同岩性等因素对卸荷带宽度的影响，引入修正系数α，则开挖岩体边坡卸荷带平均宽度估算式为：
式中，B为开挖边坡卸荷带平均宽度（m）；H为边坡开挖高度（m）；b为边坡开挖台阶宽度（m）；η为边坡开挖坡度（°）；c为边坡岩体粘结力（kPa）；φ为边坡岩体内摩擦角（°）；γ为边坡岩体容重3（kN/m）；α为开挖修正系数，爆破开挖时，取α＝1.2，其余方式取α＝1.1。
2.3 风景名胜区危岩形成机制
危岩是指位于陡崖或陡坡上被岩体结构面切割且在重力、地震、裂隙水压力诱发下易于失稳破坏的岩石块体及其组合，其形成、失稳与运动属于边坡地貌动力过程演化的主要形式之一。下面以湖南张家界丹霞地貌区危岩和重庆万州太白危岩为例探讨风景名胜区内危岩的形成机制。张家界丹霞地貌区危岩形成机制
丹霞地貌属于红层地貌，是一种水平构造地貌，是指红色砂岩经长期风化剥离和流水侵蚀，形成孤立的山峰和陡峭的奇石怪石，是对巨厚红色砂、砾岩层中沿垂直节理发育的各种丹霞奇峰的总称。丹霞地貌区内奇山怪石发育良好，这既是一种天然独特的旅游资源，也是危岩崩塌灾害易发区域。（1）张家界丹霞地貌简介
张家界丹霞地貌区位于湖南省张家界市，是湖南省西北部一个正在开发建设，以发展张家界旅游业为特征的新兴省辖地级市，属武陵山脉腹地。区内岩层由侏罗纪巨厚层石英砂岩组成，网状垂直节理极为发育，经构造运动强烈抬升，在流水等外力的作用下，岩体发生重力崩塌，形成峰林、石柱和峰丛等地貌景观（如图2.37）。图2.37 张家界风景名胜区内的典型地貌景观
第一，地层岩性
张家界丹霞地貌内岩层主要由侏罗纪之前发育的巨厚层长石石英砂岩组成，石英含量高达90％，胶结物质多为铁质、硅质等，岩石抵抗风化能力较强，在巨厚层石英砂岩中，存在着若干薄层粉砂质软弱层，因其抗风化侵蚀的能力弱，易于风化。岩层中软弱层的存在，一方面降低了峰柱的坚固程度；另一方面也有利于单个峰柱的雕塑造型，形成众多栩栩如生的拟人拟物的造型地貌（如图2.38）。图2.38 由软弱层存在引起的裂隙面
第二，岩体裂隙
张家界丹霞地貌属典型的地台型构造，巨厚层石英砂岩产状平缓，共轭垂直裂隙特别发育，如图2.38所示。经历多次构造运动，区内不同方向、不同性质、不同规模的断裂或裂隙纵横交错，为日后的外力地质作用奠定了基础。当垂直裂隙进一步发育后，裂隙前部岩体可视为一悬臂梁，在自重、水压力及地震力作用下岩体可能因失稳而发生崩塌灾害。图2.39 共轭垂直裂隙发育的峰柱
第三，卸荷回弹
弹脆性砂岩体强度较高，积存有较高弹性应变能，在斜坡形成过程中向临空方向回弹膨胀，使砂岩结构松弛，同时在坡肩集中应力和残余应力的作用下产生卸荷裂隙（如图2.40）。由卸荷回弹产生的张应力所形成的张裂隙在陡崖顶部崖缘区或陡崖中上部广泛发育，该裂隙常沿崖缘区的张应力集中带呈平行于陡崖展布，且常利用构造裂隙中平行于崖面的张裂隙或追踪平面X裂隙进行扩展，垂向上呈上宽下窄，上放下收，一般终止于原生层面裂隙顶面或下伏的泥岩层，走向上常受垂直于崖面的纵张裂隙限制。裂隙张开度一般为10～50mm，最大可达300mm，卸荷带宽度距崖面约5～8m，危岩崩塌沿崖顶平台产生的影响宽度一般为5～8m。图2.40 岩体卸荷回弹示意图
第四，地形地貌
张家界丹霞地貌区有3000多座拔地而起的石涯，其中高度超过200m的有1000多座，如金鞭岩竟高达350m，石峰形态各异，优美壮观，是世界上极为罕见的砂岩峰林地貌，可分为方山、平台、峰墙、峰丛、峰林、残林等类型，其主要特征：
方山、平台：边缘陡峭、相对高差几十至400m，顶面平坦，顶面由坚硬的含铁石英砂岩构成，如天子山、黄石寨、鹞子寨等。
峰墙：随着侵蚀作用的加剧，沿岩石共轭节惠中发育规模较大的一组节理形成溪沟，两侧岩石陡峭，形成峰墙，如百丈峡。
峰丛、峰林：流水继续侵蚀溪沟两侧的节理、裂隙、形成峰丛，当切割至一定深度时，形成由无数挺拔峻峭的峰柱构成的峰林地貌，如十里画廊、矿洞溪等。
残林：峰林形成后，流水继续下切，直到基座被剥蚀切穿，柱体纷纷倒塌，只剩下若干孤立的峰柱，即形成残林地貌。随着外动力地质作用的继续，残林将倒塌殆尽，直至消亡，最终形成新的剥蚀地貌，如武陵源泥盆系砂岩分布区的外围地带。
危岩均发育于陡崖上，陡崖高度直接控制着边坡卸荷带的发育规模，也决定着危岩体的致灾能量。张家界地区特殊的地形地貌为孕育危岩崩塌奠定了重要基础，如图2.41为裂隙高度发育的峰柱。
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