某國(guó)道沿線典型墜落式危巖體的穩(wěn)定性分析

梁海濤

摘要：某國(guó)道沿線地質(zhì)環(huán)境特殊，不僅地形地貌差異較大，而且生態(tài)條件惡劣，極易發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，尤其是崩塌災(zāi)害最為嚴(yán)重?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，其存在多處危巖體，對(duì)過(guò)往行車(chē)造成了極大的威脅。本文選取典型墜落式危巖體，采用DDA數(shù)值模型分析方法研究其失穩(wěn)方式的形成機(jī)制，構(gòu)建力學(xué)模型用靜力解析計(jì)算方法對(duì)潛在不穩(wěn)定危巖體進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，從而更好地開(kāi)展道路養(yǎng)護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害治理和改擴(kuò)建工作。

Abstract： Due to special geological environment and bad ecological condition， the terrain and landforms along the national highway are various， and the geological disasters such as collapse and landslide are frequent， especially collapse. According to the site investigation， there are many dangerous rock bodies， which is a serious threat to traffic safety. In this paper， the typical falling rock mass is selected， and the formation mechanism of the instability mode is studied by using the DDA numerical model. The static model is used to evaluate the stability of the potential unstable rock mass， so as to provide reference for road maintenance， geological disaster management and expansion.

關(guān)鍵詞：危巖體；巖體結(jié)構(gòu)；DDA數(shù)值模型；失穩(wěn)方式

Key words： dangerous rock mass；rock mass structure；DDA numerical model；instability mode

中圖分類號(hào)：P642.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）23-0137-02

0 引言

某國(guó)道由于在早期的公路設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮不周，使得其災(zāi)害處治措施等多方面都存在較大弊端，再加上其地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、沿線地表植被稀少，極易受到物理風(fēng)化作用，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，特別是崩塌災(zāi)害，而一旦發(fā)生崩塌災(zāi)害，滑落的巖塊必將阻礙到交通，甚至威脅到行車(chē)行人的安全。大部分的崩塌（危巖體）的失穩(wěn)方式是由巖體結(jié)構(gòu)決定的，沿線邊坡危巖體可分為傾倒式、墜落式、滑塌式[1]。本文選取墜落式危巖體，先舉例分析其變形破壞機(jī)制，然后運(yùn)用靜力解析計(jì)算方法，評(píng)價(jià)危巖體的穩(wěn)定性。

1 墜落式危巖體的潛在失穩(wěn)方式與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

若邊坡坡面較陡，中下部存在凹腔或軟弱夾層時(shí)，上部陡傾坡外結(jié)構(gòu)面、緩傾坡內(nèi)層面切割形成的巖塊可能會(huì)發(fā)生墜落式失穩(wěn)。墜落失穩(wěn)方式主要包括壓致拉裂-墜落模式、傾倒-折斷-墜落模式。

選取國(guó)道某處典型墜落式危巖體（圖1）為例，運(yùn)用塊體理論[2]，建立DDA非連續(xù)變形分析模型[3]，對(duì)該危巖體進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

由圖2可見(jiàn)，若邊坡頂部凸出部分的巖塊出現(xiàn)傾倒拉裂，很可能這部分凸出的巖塊會(huì)被拉斷，而隨著其拉斷原結(jié)構(gòu)面巖橋就會(huì)開(kāi)始?jí)嬄?，并且墜落的巖塊數(shù)量會(huì)隨著邊坡后部拉裂縫的不斷增大而越來(lái)越多，如此勢(shì)必會(huì)堵塞公路、影響交通。

評(píng)價(jià)穩(wěn)定性時(shí)，采用簡(jiǎn)化計(jì)算模型，先將問(wèn)題簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，在長(zhǎng)度方向上取單位寬度考慮，忽略危巖塊體左右側(cè)面上與其他巖土體的關(guān)系。危巖體自重是由危巖體的體積與天然密度的乘積得到的，是危巖體所受到的主要荷載。由于可能會(huì)受到地震或者暴雨的影響，不同類型的危巖承受能力存在一定區(qū)別，應(yīng)合理確定其荷載種類和大小。采用簡(jiǎn)化計(jì)算模型（圖3），懸空的巖塊體用ABCD表示出來(lái)，它是一種類似懸臂梁的受力狀態(tài)，頂面受拉，拉應(yīng)力最大的是A點(diǎn)，該點(diǎn)長(zhǎng)期受到重力作用后，從逐漸向下發(fā)展形成拉張裂隙，之后拉應(yīng)力會(huì)集中于未張裂的E點(diǎn)，一旦E點(diǎn)的拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度，張拉裂縫就會(huì)不斷增大，直至D點(diǎn)，導(dǎo)致墜落式崩塌，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。

其中：φ代表結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角；C代表結(jié)構(gòu)面的粘聚力；P代表單位長(zhǎng)危巖塊體承受的水平地震力，取水平地震系數(shù)為α1，則P=α1W；W代表單位長(zhǎng)危巖體重力；降雨條件，適當(dāng)折減C、φ值。

判斷危巖的穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)綜合考慮多項(xiàng)因素，包括其失穩(wěn)方式、危巖穩(wěn)定狀態(tài)等[4]（表1），具體評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。

2 結(jié)論

①由上文分析可知，諸多因素都會(huì)影響到巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性，包括地震、降雨、邊坡開(kāi)挖、結(jié)構(gòu)面條件、巖體結(jié)構(gòu)、地形地貌等，其中影響最大的是巖體結(jié)構(gòu)。

②本文分析危巖穩(wěn)定性時(shí)采用的是簡(jiǎn)化模式，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)該方法具有較強(qiáng)的實(shí)用性，效果良好，但當(dāng)危巖體失穩(wěn)方式較復(fù)雜時(shí)，即由多種方式組合而成，判斷其穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)綜合分析。

參考文獻(xiàn)：

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