河北某崩塌危岩稳定性分析

摘要： 崩塌危岩体造成的地质灾害问题日益严重，针对这一问题，本文以岩质边坡崩塌危岩体为工程实例，采用定性分析（赤平极射投影、极点等密度投影）与定量分析（数值计算）相结合的方法，对其在各工况下的稳定性进行评价与对比，从而最终确定崩塌危岩体的稳定性系数。

Abstract： The geological disasters caused by collapsing dangerous rock mass are becoming increasingly serious. Aiming at this problem， this article takes rock slope collapsing dangerous rock mass as example and evaluates and compares its stability under various working conditions using both qualitative analysis（stereographic projection， pole and other intensity projection） and quantitative analysis（numerical calculation）， in order to work out the stability coefficient of collapsing dangerous rock mass.

关键词： 岩石力学；稳定性分析方法；崩塌危岩体

Key words： rock mechanics；stability analysis method；collapsing dangerous rock mass

中图分类号：P642.21 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）28-0118-02

0 引言

危岩体（dangerous rockmass）一般指被多组不连续结构面切割分离，稳定性差，可能以倾倒、坠落或塌滑等形式崩塌的地质体。由危岩体造成的崩塌灾害，可对公路、铁路、水电站等工程设施造成巨大威胁，尤其涉及到山区人员密集地区的房屋及人员生命财产安全的地质灾害问题日益突出。如何具体针对工程实例中的崩塌危岩体进行稳定性计算及分析也已成为地质灾害研究领域的重要问题之一。

1 工程概况

危岩体所在坡于侵蚀构造中山亚区，山体高程1147.4m～1087m，相对高差为60.4m，坡向近东西，整体地形北高南低。坡体坡度上缓下陡，上部坡角40°～50°，下部坡角70°～85°。岩性为黑云斜长片麻岩，岩层均呈单斜产出，片麻理产状190°∠10°，岩层倾向与坡向一致，为顺层坡；坡度整体连续，无控制性构造穿越，仅局部地段存在部分临空陡崖。由于岩体受风化作用严重，目前处于较不稳定状态，严重威胁下方居民生命财产安全，亟需进行稳定性分析，防止发生崩塌地质灾害。

该高陡边坡岩性单一：①阜平群四道河组（AFsd）：岩性为黑云斜长片麻岩，混合岩化浅粒岩，混合岩化片麻岩，夹斜长角闪岩。片麻理产状190°∠10°。②第四系洪积（Q4pl）：以洪积层为主，岩性为卵石，结构中密至密实，磨圆状，粒径3～7cm，均匀性差。

区内属大陆性季风气候，冬春季节干燥多风，年平均气温12.4～12.7℃，月平均气温为26℃，最高气温为39.2℃，最低为-24℃，降雨集中在七、八月份，降雨量平均534mm，冰冻期十一月至翌年四月，冻结深度0.7～1.0m。由此可见，该地区的自然条件加剧了危岩体的风化作用。

2 崩塌危岩体特征与稳定性评价

2.1 崩塌危岩稳定性定性评价 崩塌危岩体节理发育，节理间距一般0.4～>1.0m，岩体结构类型以块状或裂隙块状结构为主，局部为碎块状结构。边坡中的节理主要为张节理，裂面光滑平整、无擦痕，且多数节理无胶结，充填物很少。

通过对收集的节理裂隙进行统计，勘查区主要发育有2组节理裂隙（表1-3），产状分别为100°∠70°～120°∠80°和193°∠46°～225°∠85°。裂隙极点等密度图和走向玫瑰花图见图1。

危岩体坡向208°，坡度83°，坡面高21m，岩层产状190°∠10°，两组节理裂隙，产状170°∠83°，10°∠80°。①坡向与片麻理面同向，为顺层结构，②、③与坡向和节理面呈小角度相交，为不稳定结构组合关系，④为反倾结构面主要起切割岩体作用，综合分析为整体不稳定结构组合

（图2）。

2.2 崩塌危岩稳定性定量评价 该区危岩体破坏方式为滑塌式。

2.2.1 计算工况的选取

危岩的计算工况一般为以下三种工况：

Ⅰ工况：自重状态（包括裂隙水压力）；

Ⅱ工况：自重状态+暴雨（降雨的重现期按20年选取）；

Ⅲ工况：自重状态+暴雨+地震。

滑塌式危岩稳定性计算模型（图3）：

①对工况Ⅰ和工况Ⅱ按下式计算：

F=■

式中：F—危岩稳定性；H—危岩体高度（m）；Q—裂隙水压力（kN/m），Q=rwe12/2；U—滑面水压力（kN/m），U=0.5γLhw；W—危岩体自重（kN/m）；C—后缘裂隙粘聚力（kPa）；？准—后缘裂隙内摩擦角（°）；α—下滑面倾角（°）；e—裂隙深度（m）；e1—裂隙充水高度（m）。

②对工况Ⅲ按下式计算：

F=■

式中：P—地震力（kN/m），P=ξw，其方向可视为水平；ξ—地震系数，本工程取0.05。

③计算参数的确定：

计算参数的选择考虑裂隙的贯通程度、裂隙的填充程度及裂隙的结合情况，《建筑边坡工程技术规范》（DB50/330-2002）表4.5.1结构面抗剪强度指标标准值来确定裂隙面粘聚力C及内摩擦角？准；天然状态下裂隙充水高度取裂隙深度的0.05倍，暴雨时裂隙充水高度取裂隙深度的0.5倍。计算参数见表2。

2.2.2 稳定性计算结果

根据上述稳定性计算公式及稳定状态划分标准对危岩体进行了稳定性计算及稳定性评价，其结果见表3。

从表3可以看出，按照 《滑坡防治工程勘查规范》对危岩块体稳定性的差别，危岩块体在工况一条件下为欠稳定、工况二、三条件下为不稳定。

3 危岩体的治理

根据危岩崩塌模式及实际情况的不同，采用以下措施进行治理：①清除上部松动危岩，以人工清除为主，机械清除为辅，不宜使用爆破清除；②对大块危岩采用锚固、支撑等方式进行加固；③对岩腔部分进行支撑加固，对后侧裂缝进行灌浆处理，避免产生倾倒式崩塌；④设置被动消能槽以及拦挡墙（网），降低危害风险；通过以上治理措施，区内危岩得到了有效控制。

4 结论

①根据现场危岩的特点，区内危岩主要崩塌方式为滑塌式崩塌，危害性大；②通过对典型剖面采用稳定性定量计算以及赤平投影相结合，对崩塌危岩稳定性作出了评价，为地质灾害防治提供了依据；③通过稳定性计算结果与赤平投影分析结果进行对比，两者结果一致，与实际情况基本吻合。

参考文献：

[1]刘传正.地质灾害勘查指南[M].北京：地质出版社，2000.

[2]中国地质调查局.DZ/T0218—2006，滑坡防治工程勘查规范[S].北京：中国标准出版社，2006.

[3]胡厚田.崩塌与落石[M].北京：中国铁道出版社，1989.

[4]常士骠.工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1992.