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1、边坡崩塌危岩体稳定性分析与数值模拟研摘要：崩塌危岩体作为六大灾种之一，其对公路、水电站、输电线路等基础设施的威胁十分明显。针对该问题，以边坡崩塌危岩体为工程实例，采用地质分析、数值计算与数值模拟等多种方法对其稳定性进行评价，最终得出崩塌危岩体的稳定性系数，并为其他类似工程提供理论参考。关键词：边坡，崩塌危岩体，稳定性，评价中图分类号：U213.1+3文献标识码：A0引言危岩体(potentialunstablerockmass)一般指陡哨边坡上被多组结构面切割，在重力、风化营力、地震、渗透压力等作用下与母
2、岩逐渐分离，稳定性较差的岩体［1］。危岩体一旦失稳后将产生崩塌落石，对坡脚下方的公路、水电站、输电线路等构成威胁。由于危岩体的致灾过程通常极短暂，无前兆特征，且运动过程具有随机性，通过常规计算无法厘清其稳定性与运动参数。本文以工程实例为背景，以地质分析、数值模拟为主要手段，对崩塌危岩体进行分析与计算，得出危岩体的稳定性系数与失稳后崩塌落石的运动学参数，为其他的类似工程提供参考。一、工程概况该边坡坡向72°-74°,坡度23°-82°,宽度150m,边坡高度5-46m,岩层产状320°Z20°。边坡岩体节理
3、裂隙发育，坡面凹凸不平，危岩险立。边坡目前稳定性差，坡体上存在潜在崩塌危岩体，威胁坡脚下方的输电线路及其附属设施。该高陡边坡地层岩性主要为中侏罗统西山窑组（J2x）砂、泥岩互层及第四系（Q4）坡积物。区内地处中低山区，具有大陆性干旱气候条件下的山地气候特点，冬季多雪，夏秋季多雨，昼夜温差大，属山地半湿润气候区。丰富的降雨、降雪，及季节性的冻融循环作用加剧了危岩体稳定性劣化，亟需进行治理。二、崩塌危岩体特征与稳定性评价1.崩塌危岩体稳定性定性评价根据现场地质调查分析，该边坡主要存在本危岩段内包括4个潜在崩塌
4、危岩体。由于构造与岩性特征一致，将4个危岩体划分为1个崩塌危岩带，其主要特征为：坡向72°、坡度80°,为人工开挖形成岩质崩塌危岩隐患，岩性为砂岩夹泥岩；主要发育有3组垂直节理裂隙，裂隙产状为159°Z880、320°Z2O0,另一组平行坡面，产状为80°Z82°,3组裂隙通过空间组合将岩体切割成块状；由于强烈的风化作用，岩体破碎，表层岩体结构破坏；崩塌类型为滑移式，即落石从母岩脱离后顺潜在滑移面运动。危岩体体积为体积1593.24m3,属于小型崩塌。图1所示为崩塌危岩体的赤平极射投影图，由图可见裂隙3、
5、裂隙4与裂隙5相交切割于坡面同侧，交点倾角大于原始边坡坡角。但经爆破与人工开挖后，裂隙3与裂隙5相交形成交点倾角与开挖边坡坡面几乎相等，构成不稳定结构。考虑到除裂隙切割岩体产生的不稳定块体处，坡面上还存在大量碎石，易在扰动因素作用下发生滑移式崩塌。图1裂隙极点等密度投影图该处边坡共发育3组优势结构面。裂隙1与裂隙2相交切割于坡面同侧，倾角(72°)小于坡角(78°),构成不稳定结构，易形成楔形滑移或倾倒破坏；裂隙2与裂隙3相交切割于坡面同侧，倾角(8。)近乎水平，且远小于坡角(78°),构成较不稳定结构，
6、易在扰动条件下产生楔形滑移或倾倒破坏。综合以上分析，参照表2“崩塌稳定性定性判别方法”，得出危岩体定性分析结果：现状情况下稳定性较差，预测稳定性差。表2崩塌稳定性定性判别方法2•崩塌危岩体稳定性定量评价滑移式危岩计算模型如图2所示，在进行滑移式危岩体稳定性计算时，如后缘存在陡倾裂隙、滑面缓倾，且岩体完整或较完整的岩质边坡按下式计算：图2滑移式危岩稳定性的计算模型式中：W为危岩体自重(kN/m)；V为后缘裂隙水压力，按规范选取有V=0.5vwhw2,其中Yw为水的重度，Yw=10kN/m3；U为第i条块滑面
7、水压力(kN/m),根据条块滑面两端压力水头按梯形分布计算，有U=0.5Vw1hw；Q为地震力(kN/m),Q=nrkWi,其中Wi为第i条滑体分块的重力，nr为综合影响系数，取0.25,k为水平地震系数,V111度时取0.2,因此Q=0.05Wi；c为后缘裂隙粘聚力标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段粘聚力标准值按长度加权的加权平均值，未贯通段粘聚力标准值取岩石粘聚力标准值的0・4倍；e后缘裂隙内摩擦角标准值(°)；当裂隙未贯通时,取贯通段和未贯通段内摩擦角标准值按长度加权的加权平均值，
8、未贯通段内摩擦角标准值取岩石内摩擦角标准值的0.95倍；a为滑面倾角(°)□1为滑面长度(m)o通过室内物理力学试验与现场地质调查，各崩塌危岩体参数取值如表3所示。计算的工况状态分为三类，即天然状态、天然状态+降雨（融雪）、天然状态+降雨（融雪）+地震。具体如下：①工况一（天然状态）：危岩体在自重作用下的稳定性,力学参数采用试验值参数基础上进行一定的折减。②工况二（天然状态+降雨、融雪）：考虑气候条件，假定崩塌危岩体的后缘裂隙
