爆破和降雨作用下誘發(fā)含后緣裂縫巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)機(jī)制研究*

王建明，陳忠輝，周子涵，張凌凡，張雪冬

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 力學(xué)與建筑工程學(xué)院 ，北京 100083)

0 引言

邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題是巖土工程經(jīng)典的研究問(wèn)題之一，備受學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注，其普遍存在于我國(guó)礦山、水電和交通等工程領(lǐng)域。邊坡失穩(wěn)機(jī)制和控制方法的研究已經(jīng)成為亟待解決的重大科研和工程問(wèn)題。

大量工程實(shí)踐表明，邊坡失穩(wěn)是多個(gè)因素共同作用的結(jié)果，而并非單一因素所造成的。對(duì)于礦山邊坡而言，造成其失穩(wěn)主要有降雨和爆破2個(gè)主要因素。劉才華、胡其志、夏開(kāi)宗等[1-3]通過(guò)對(duì)水力作用分析，導(dǎo)出了邊坡安全系數(shù)和決定邊坡穩(wěn)定性的后緣裂隙臨界充水高度和降雨強(qiáng)度的表達(dá)式；吳永等[4]利用斷裂力學(xué)理論和極限上限分析定理分析了震后暴雨作用下巖質(zhì)邊坡的啟動(dòng)機(jī)理；張寶才等[5]用數(shù)值分析軟件Geoslope對(duì)邊坡靠幫爆破過(guò)程中巖體損傷范圍進(jìn)行了研究；宋小林等[6]建立了爆破過(guò)程作用邊坡的準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)模型并將其應(yīng)用于2個(gè)典型順傾巖質(zhì)邊坡的爆破動(dòng)力穩(wěn)定分析中；陳少輝等[7]研究表明：高程放大效應(yīng)受爆破振動(dòng)荷載特性及邊坡形狀等因素影響；明鋒等[8]通過(guò)數(shù)值模擬分析了爆破荷載作用下邊坡固有頻率下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律；趙奎等[9]考慮爆破荷載和降雨的共同作用，采用極限平衡法計(jì)算了邊坡安全系數(shù)，計(jì)算精度與純自重應(yīng)力場(chǎng)作用下相比大大提高；陳明[10]等應(yīng)用斷裂力學(xué)，分析了爆炸應(yīng)力波和地應(yīng)力卸荷對(duì)邊坡紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子及其裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展模式的影響。目前關(guān)于此類(lèi)邊坡的理論研究一般只考慮單一因素的作用，多因素共同作用下的研究較少。理論研究方法主要是采用擬靜力作用下的極限平衡法，更多研究是通過(guò)數(shù)值模擬和大型仿真模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)揭示邊坡失穩(wěn)的模式和機(jī)理。

在長(zhǎng)期的復(fù)雜外界因素作用下，邊坡表面會(huì)形成大量的節(jié)理和裂縫。在頻繁爆破和降雨作用下裂縫不斷擴(kuò)展，最終與坡體下部滑面貫通，水會(huì)隨之滲入滑面，進(jìn)而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。對(duì)于此類(lèi)邊坡，本文基于斷裂力學(xué)，給出裂縫擴(kuò)展的條件，得出鎖固段長(zhǎng)度為控制邊坡失穩(wěn)的關(guān)鍵因素，從能量角度解釋邊坡滑體劇動(dòng)失穩(wěn)過(guò)程。

在具體分析之前，作如下假設(shè)：邊坡后緣裂縫為Ⅰ型裂紋擴(kuò)展；坡體表面及內(nèi)部存在許多裂縫，降雨入滲只是增加坡體重量和影響后緣裂縫擴(kuò)展，并沒(méi)有入滲到坡體內(nèi)部；邊坡在外力作用下后緣裂縫與滑動(dòng)面的導(dǎo)通和邊坡滑體沿滑面的劇動(dòng)失穩(wěn)是相互獨(dú)立且統(tǒng)一。

1 張開(kāi)型裂逢的應(yīng)力及其擴(kuò)展模型

斷裂力學(xué)中的裂縫開(kāi)裂方式有3種，分別為張開(kāi)型、滑開(kāi)型和撕開(kāi)型。圖1為邊坡裂縫擴(kuò)展模型圖，其后緣裂縫可簡(jiǎn)化為張開(kāi)型。

圖1 邊坡裂縫擴(kuò)展力學(xué)模型Fig.1 Mechanical model of slope crackpropagation

D.Broke[11]給出了此類(lèi)邊坡的尖端應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的公式：

(1)

式中：σx，σy，τxy分別為裂紋尖端拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，MPa；u，ν分別為裂紋尖端沿坐標(biāo)軸的位移，m；γ為極徑，m；θ為極角，(°)；k=3-4μ，μ為泊松比；G為剪切模量，MPa；π為圓周率，取3.14；KⅠ為張裂縫的應(yīng)力強(qiáng)度因子，MPa·m1/2。

KⅠ的大小決定了裂縫頂端附近的應(yīng)力應(yīng)變的大小，其強(qiáng)度因子的計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為[12]：

(2)

式中：h為裂縫深度，m；σ為坡體受到的水平拉應(yīng)力，MPa。本文中的拉應(yīng)力由水平爆破拉應(yīng)力和拉裂縫內(nèi)靜水壓力共同產(chǎn)生，由于拉應(yīng)力的作用使裂縫尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到或超過(guò)邊坡巖體的斷裂韌度時(shí)，裂縫開(kāi)始擴(kuò)展，直到與滑動(dòng)面貫通，繼而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。由于受水平拉應(yīng)力的作用，裂縫均沿豎直方向擴(kuò)展，此時(shí)θ=0°，則式(1)變?yōu)椋?/p>

(3)

1.1 爆破荷載作用下邊坡裂逢擴(kuò)展模型

爆破荷載的計(jì)算采用擬靜力法，其在張拉裂縫附近任一點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力可表示為[12]：

(4)

式中：ρ為邊坡巖體密度，kg/m3；v為縱波速度，m/s；Q為爆破最大單項(xiàng)炸藥量，kg；R為爆破位置到裂縫的距離，m；K和b為與爆破場(chǎng)和地質(zhì)條件有關(guān)的參數(shù)。

(5)

據(jù)斷裂力學(xué)知，當(dāng)邊坡裂縫應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到其巖體斷裂韌度時(shí)，裂縫開(kāi)始擴(kuò)展，則：

KⅠs=KⅠC

(6)

式中：KⅠC為巖體斷裂韌性指標(biāo)，MPa·m1/2。

邊坡裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子在爆破開(kāi)挖過(guò)程中是處于不斷變化的。裂縫開(kāi)始擴(kuò)展的條件為其尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到邊坡巖體斷裂韌度KⅠC。在裂縫深度一定時(shí)，根據(jù)式(5)和(6)可得：

(7)

式中：QC為導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展的單項(xiàng)臨界爆破藥量，kg。

根據(jù)上述分析可得，在單項(xiàng)臨界爆破藥量達(dá)到QC時(shí)，裂縫才會(huì)擴(kuò)展，即深為h的邊坡裂縫起裂擴(kuò)展的條件為爆破藥量Q滿(mǎn)足：

Q≥QC

(8)

式中：Q為實(shí)際爆破藥量，kg。對(duì)于具體的現(xiàn)場(chǎng)爆破條件而言，每次爆破藥量是可控和確定的，此時(shí)裂縫能否擴(kuò)展便取決于裂縫深度h，則根據(jù)式(7)可得在爆破藥量確定時(shí)，能擴(kuò)展裂縫的深度h滿(mǎn)足：

h≥hc

(9)

式中：h為實(shí)際裂縫深度，m；hc為爆破作用下裂縫能起裂的極限深度，m。從上式可知，當(dāng)爆破藥量確定時(shí)，可以直觀(guān)判斷哪些裂縫可以擴(kuò)展，這為爆破作用下定量判別邊坡危險(xiǎn)性和超前預(yù)警提供了理論依據(jù)。

1.2 降雨作用下邊坡裂縫擴(kuò)展模型

含后緣裂縫的巖質(zhì)邊坡，遇到強(qiáng)降雨或者長(zhǎng)期降雨時(shí)就會(huì)聚積大量裂縫水，若不能及時(shí)排出，會(huì)致裂縫在裂隙水壓作用下發(fā)生擴(kuò)展，當(dāng)遇到巖體中軟弱夾層或其他結(jié)構(gòu)面而貫通，繼而影響邊坡穩(wěn)定性。對(duì)與巖層層面導(dǎo)通的裂縫而言，降雨作用主要體現(xiàn)在靜水壓力和層面潤(rùn)滑2種作用；對(duì)未與層面導(dǎo)通的裂縫而言，則只有靜水壓力的作用。本文只針對(duì)后者進(jìn)行討論，作用于裂縫內(nèi)的靜水壓力可等效為集中載荷P，如式(10)和圖2所示：

P=1/2h2γw

(10)

式中：h為裂縫深度(充滿(mǎn)水狀態(tài))，m；γw為水的容重，kN/m3。

圖2 裂縫擴(kuò)展示意Fig.2 The diagram of crack extension

據(jù)斷裂力學(xué)知，后緣裂縫擴(kuò)展貫通可概化為無(wú)限平面上分布的Ⅰ型裂紋。距裂紋尖端l處作用有集中載荷P，其應(yīng)力強(qiáng)度因子可表示為[13]：

(11)

(12)

式中：KⅠt為裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子，MPa·m1/2；l為裂縫尖端到作用力P處的距離，m；h為裂縫深度，m；γw=10 kN/m3。

由式(10)和(11)可得后緣裂縫在不同深度且充滿(mǎn)水時(shí)裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子為：

(13)

由式(13)可知，裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的大小取決于其初始深度。當(dāng)裂縫充滿(mǎn)水時(shí)，開(kāi)始擴(kuò)展的充要條件為KⅠt≥KⅠC，KⅠC為巖體斷裂韌度，MPa·m1/2。則可得能擴(kuò)展裂縫的極限深度hm：

(14)

邊坡裂縫起裂擴(kuò)展的判據(jù)為在滿(mǎn)水狀態(tài)下的深度h滿(mǎn)足：

h≥hm

(15)

式中：h為實(shí)際裂縫深度，m；hm為降雨作用下裂縫能起裂的極限深度，m。綜上，并非所有邊坡表面裂縫都能在裂縫水壓作用下起裂擴(kuò)展，只有初始深度足夠且充滿(mǎn)水時(shí)，裂縫才會(huì)起裂擴(kuò)展，繼而影響邊坡穩(wěn)定性。

假設(shè)裂縫足夠深，當(dāng)裂縫導(dǎo)通后，由于后緣裂縫和潛在滑動(dòng)面形成一個(gè)完整的截排水系統(tǒng)，且裂縫充水高度和降雨強(qiáng)度有著直接關(guān)系，根據(jù)劉才華等[1]的研究成果，可以導(dǎo)出臨界降雨強(qiáng)度qcr的表達(dá)式為：

(16)

式中：b0為層面開(kāi)度；k為層面滲透系數(shù)；ψ為徑流系數(shù)；l為滑面長(zhǎng)度，m；A為匯水面積，m2。

至此，可以根據(jù)臨界降水強(qiáng)度qcr或臨界充水高度hm的表達(dá)式來(lái)作為邊坡失穩(wěn)破壞的判據(jù)。

1.3 爆破與降雨共同作用下的邊坡裂縫擴(kuò)展模型

降雨和爆破是導(dǎo)致邊坡后緣裂縫擴(kuò)展的2種主要因素，又因?yàn)檫吰率Х€(wěn)經(jīng)常發(fā)生在雨季，可認(rèn)為是在裂縫滿(mǎn)水狀態(tài)下的靜水壓力與爆破荷載的共同作用，圖3為降雨和爆破共同作用下的裂縫擴(kuò)展示意圖。根據(jù)應(yīng)力強(qiáng)度疊加原理[13]可知，在降雨和爆破共同作用下的邊坡后緣裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子為：

KⅠ=KⅠs+KⅠt

(17)

圖3 降雨和爆破2種工況下裂縫擴(kuò)展示意Fig.3 The sketch of crack propagation under two working conditions of rainfall and blasting

對(duì)充滿(mǎn)水的裂縫在已知深度為h時(shí)，在其尖端所形成的應(yīng)力強(qiáng)度因子KⅠt是確定的。若此時(shí)能夠滿(mǎn)足KⅠt≥KⅠC，則裂縫開(kāi)始擴(kuò)展，否則裂縫的擴(kuò)展由爆破荷載的大小決定。據(jù)式(5)、(14)和(17)可求得邊坡裂縫在爆破和降雨共同作用下的最小臨界爆破藥量Qmc：

(18)

同理，對(duì)具體的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)爆破條件而言，每次爆破藥量是可控和確定的，則可得在降雨和爆破共同作用下裂縫的極限深度hmc。當(dāng)滿(mǎn)足h≥hmc時(shí)，可定量判別爆破和降雨共同作用下邊坡的危險(xiǎn)性，實(shí)現(xiàn)超前預(yù)警。

2 邊坡斷裂塊體失穩(wěn)分析

格里菲斯(Griffith)能量準(zhǔn)則認(rèn)為[14-15]：當(dāng)材料內(nèi)部裂縫在外界條件作用下集聚的彈性能大于裂縫擴(kuò)展所要做的阻力功時(shí)，裂縫便開(kāi)始擴(kuò)展。用G表示裂縫擴(kuò)展單位長(zhǎng)度能量釋放率，GC表示裂縫擴(kuò)展單位面積所消耗的能量：

(19)

(20)

式中：Δa為裂縫擴(kuò)展長(zhǎng)度，m；σt為邊坡巖體抗拉強(qiáng)度，MPa；ν為裂紋尖端位移，m。將式(3)帶入上式，此時(shí)令r=x；將裂縫尖端作為坐標(biāo)原點(diǎn)來(lái)計(jì)算相應(yīng)點(diǎn)的空間位移，此時(shí)令r=Δa-x，θ=π。將得到的σy和v的表達(dá)式代入上式得：

(21)

(22)

式中：μ為泊松比；σy為裂紋尖端應(yīng)力，MPa；E為彈性模量，MPa。

裂縫擴(kuò)展鎖固段長(zhǎng)度所釋放的能量，一部分用于裂縫擴(kuò)展所要做的阻力功時(shí)；另一部分給邊坡滑體ABCD一個(gè)初始動(dòng)能，使其產(chǎn)生一個(gè)初始位移。雨水通過(guò)裂縫滲入滑面DC，弱化相關(guān)參數(shù)，在反復(fù)爆破作用下，最終導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

圖4為邊坡裂縫斷裂后沿滑動(dòng)面滑動(dòng)示意圖，據(jù)前述分析和能量守恒定律可得：

W+Mdsinα=FSd

(23)

式中：W表示裂縫克服鎖固端長(zhǎng)度a擴(kuò)展后所釋放的多余能量，J；d為邊坡滑動(dòng)塊ABCD沿滑面滑動(dòng)距離，m；M為滑塊重力，kN；FS為滑動(dòng)面上的滑動(dòng)阻力，kN。

(24)

FS=cL+Mcosαtanφ

(25)

圖4 邊坡斷裂塊體受力分析Fig.4 The dig of stress analysis on slope fracture block

根據(jù)圖4中的幾何關(guān)系可得滑坡體總重量為：

(26)

式(25)和(26)中：M為滑塊重力，kN；c為滑動(dòng)面上的黏聚力，MPa；φ為滑動(dòng)面上內(nèi)摩擦角，(°)；α為滑面傾角，(°)；β為邊坡傾角，(°)；γ為巖體容重，kN/m3；H為邊坡高度，m。

結(jié)合式(23)和(25)求得坡體滑動(dòng)距離d：

(27)

綜上，邊坡穩(wěn)定與否主要在于中部鎖固段長(zhǎng)度。當(dāng)爆破藥量較小時(shí)，裂縫不能開(kāi)裂，邊坡穩(wěn)定。在滿(mǎn)水狀態(tài)，隨著爆破藥量的增加，鎖固段擴(kuò)展長(zhǎng)度在增加，當(dāng)裂縫與弱層和面導(dǎo)通后，雨水沿貫通裂縫滲入滑面，使其抗滑能力大大降低。裂縫擴(kuò)展釋放多余的彈性能會(huì)給滑體一個(gè)初始動(dòng)能，隨著爆破次數(shù)的累積，最終導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

3 算例與分析

為驗(yàn)證本文理論計(jì)算的合理性，以弓長(zhǎng)嶺露天鐵礦獨(dú)木采區(qū)采場(chǎng)北幫一處巖質(zhì)斜坡為例進(jìn)行分析。獨(dú)木采區(qū)北幫是礦體的上盤(pán)，北幫中西部有幾處與采場(chǎng)邊坡近似平行的東西斷層所形成的滑體，頻繁爆破開(kāi)挖直接誘發(fā)了邊坡的滑坡，邊坡的前緣為車(chē)道，下方還有繼續(xù)作業(yè)區(qū)域，滑坡對(duì)其下方作業(yè)人員造成了巨大生命威脅，影響了正常生產(chǎn)，帶來(lái)了重大的經(jīng)濟(jì)損失。以其中一處滑坡點(diǎn)為算例，揭示導(dǎo)致其失穩(wěn)的爆破和降雨條件。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察，邊坡后緣在爆破作用下，在坡體后緣萌生一條深度h=5 m的裂縫，現(xiàn)計(jì)算邊坡在降雨和爆破荷載作用下裂縫的擴(kuò)展情況及其裂縫邊坡失穩(wěn)的臨界深度判據(jù)。

據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，取巖體斷裂韌性指標(biāo)為KⅠC=0.442 MPa·m1/2。圖5是根據(jù)式(10)以及相關(guān)參數(shù)所畫(huà)的后緣裂縫初始水深與裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的關(guān)系曲線(xiàn)圖，裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子隨著后緣裂縫所集聚水深度的增加而增大。在h=16 m時(shí)，裂縫起裂擴(kuò)展。當(dāng)巖體后緣裂縫深度h=5 m時(shí)，遠(yuǎn)小于降雨作用下裂縫擴(kuò)展的極限深度，故降雨作用下的坡體是穩(wěn)定的。

圖5 后緣裂縫水深度與裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子關(guān)系Fig.5 The relationship between water depth of crack and stress intensity factor at crack tip

取相關(guān)參數(shù)：邊坡巖體密度ρ=2.4 g/cm3；縱波速度v=2 400 m/s；爆破位置到裂縫的距離R=150 m；K=250 MPa·m1/2；b=1.5。裂縫深度h=5 m時(shí)，裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子隨單次爆破藥量的變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖6所示，裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子隨單次爆破藥量的增加而增大。在Q=162 kg時(shí)，裂縫起裂擴(kuò)展。

圖6 爆破藥量與裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子關(guān)系Fig.6 The relationship between blasting charge and stress intensity factor at crack tip

圖7為裂縫開(kāi)始擴(kuò)展失穩(wěn)的臨界深度與單次最大爆破藥量之間的關(guān)系曲線(xiàn)圖。顯然，單次爆破藥量越少，裂縫擴(kuò)展所需的臨界深度就越大。因此，在爆破藥量足夠多時(shí)可誘發(fā)大量一般深度的裂縫擴(kuò)展貫通，當(dāng)單次爆破藥量達(dá)到800 kg時(shí)，則可誘發(fā)1 m左右的裂縫擴(kuò)展，所以可以通過(guò)控制爆破藥量來(lái)預(yù)防滑坡的發(fā)生。

圖7 裂縫擴(kuò)展的臨界深度與爆破藥量關(guān)系Fig.7 The relationship between critical depth of crack propagation and blasting charge

圖8為爆破藥量與降雨和爆破共同作用下的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子關(guān)系曲線(xiàn)。從圖8可知，降雨作用下裂縫應(yīng)力強(qiáng)度因子為0.08 MPa·m1/2，并不能使裂縫開(kāi)裂，即邊坡穩(wěn)定。但是，隨著爆破藥量的增加，裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子增大，在Q=109 kg時(shí)，裂縫起裂擴(kuò)展。

圖8 爆破藥量與降雨和爆破共同作用下的裂紋尖端 應(yīng)力強(qiáng)度因子關(guān)系Fig.8 The relationship between blasting charge and Stress intensity factor of crack tip under coupling of rainfall and blasting

圖9為在降雨充足條件下，裂縫在滿(mǎn)水時(shí)擴(kuò)展所需要的單次最小爆破藥量關(guān)系曲線(xiàn)圖。顯然，充滿(mǎn)水的裂縫深度越小，爆破作用下越難擴(kuò)展。換而言之，對(duì)于任一裂縫擴(kuò)展而言，爆破和降雨共同作用下存在一個(gè)極小的臨界爆破藥量Qmc。相反，對(duì)于確定的爆破藥量而言，在降雨作用下裂縫擴(kuò)展存在一個(gè)極小的臨界深度hmc，當(dāng)裂縫深度小于此值時(shí)，裂縫在確定的爆破藥量作用下不會(huì)擴(kuò)展，邊坡是穩(wěn)定的。

圖9 爆破藥量與降雨和爆破共同作用下的裂縫擴(kuò)展 臨界深度的關(guān)系Fig.9 The relationship between blasting charge and critical depth of crack propagation under coupling of rainfall and blasting

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查取邊坡相關(guān)參數(shù)：裂縫初始深度h=5 m；坡高H=70 m；L=67 m，滑體質(zhì)量M=15 MN；巖層與坡面夾角α=45°；坡角β=60°；滑面黏聚力c=0.8 MPa；內(nèi)摩擦角φ=40°；彈性模量E為3.1 GPa，泊松比μ為0.26；單軸極限抗拉強(qiáng)度為3.2 MPa。

在爆破開(kāi)挖過(guò)程中，考慮爆破和降雨共同作用，此時(shí)裂縫處于滿(mǎn)水狀態(tài)，若用Q=100 kg爆破開(kāi)挖時(shí)，裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子為K1=0.428 MPa·m1/2，小于坡體巖石斷裂韌性指標(biāo)，邊坡穩(wěn)定。若用Q=150 kg時(shí)爆破時(shí)，裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子為K1=0.506 MPa·m1/2，此時(shí)裂縫會(huì)起裂擴(kuò)展。由于反復(fù)爆破作用，裂縫擴(kuò)展長(zhǎng)度超過(guò)鎖固段長(zhǎng)度a=3 m時(shí)，克服裂縫擴(kuò)展多余的能量就會(huì)對(duì)滑體產(chǎn)生劇動(dòng)。將相關(guān)參數(shù)代入式(24)，可得滑體的滑動(dòng)距離d為0.003 1 m。在降雨充足時(shí)，雨水沿貫通裂縫灌入滑面，使其抗滑能力大大降低。邊坡滑體就會(huì)沿巖層滑面向臨空方向產(chǎn)生滑動(dòng)。

圖10為爆破藥量Q與鎖固段長(zhǎng)度和爆破點(diǎn)到裂縫距離R關(guān)系曲線(xiàn)圖，從圖10可看出，隨著爆破點(diǎn)到裂縫距離的增加，相同爆破藥量對(duì)鎖固段起裂長(zhǎng)度減??；當(dāng)爆破點(diǎn)到裂縫距離相同時(shí)，單次爆破藥量越大，鎖固段的起裂長(zhǎng)度越大。為了能在降雨充足時(shí)保持邊坡的穩(wěn)定，應(yīng)該采取減小開(kāi)挖量和增加開(kāi)挖次數(shù)的方法。

圖10 爆破藥量與鎖固段長(zhǎng)度和爆破點(diǎn)到裂縫距離關(guān)系Fig.10 The relationship between blasting charge and length of locking section and distance from blasting point to crack

綜上，鎖固段長(zhǎng)度是控制邊坡失穩(wěn)的關(guān)鍵因素，可通過(guò)減少開(kāi)挖量和增加開(kāi)挖次數(shù)來(lái)控制裂縫的起裂和擴(kuò)展長(zhǎng)度，降低雨季中爆破開(kāi)挖對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。

4 結(jié)論

1)在降雨和爆破共同作用下，坡體后緣張拉裂縫尖端所集聚的彈性勢(shì)能大于裂縫擴(kuò)展所做的阻力功而導(dǎo)致其擴(kuò)展貫通是邊坡失穩(wěn)的根本機(jī)制。

2)單一降雨作用并不能使裂縫開(kāi)裂，但超爆的發(fā)生會(huì)使裂縫開(kāi)裂，頻繁超爆現(xiàn)象會(huì)使裂縫擴(kuò)展超過(guò)鎖固段長(zhǎng)度而與滑面貫通，雨水沿貫通裂縫滲入滑面，繼而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

3)不同深度裂縫開(kāi)裂所需的爆破藥量不同，裂縫越深，其擴(kuò)展失穩(wěn)所需的臨界爆破藥量越小。當(dāng)可控爆破藥量時(shí)，可對(duì)極限深度下的裂縫治理。

4)爆破和降雨共同作用下的裂縫擴(kuò)展需要的裂縫初始深度比單一因素作用時(shí)小很多。