G217国道南段沿线典型滑塌式危岩体的稳定性分析

徐海洋

（1成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059；2河北省保定地质工程勘查院河北保定071051）

G217国道南段沿线典型滑塌式危岩体的稳定性分析

徐海洋1，2

（1成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059；2河北省保定地质工程勘查院河北保定071051）

G217国道横贯天山南北，沿线地质环境特殊，生态条件恶劣，地形地貌差异较大，崩塌、滑坡等地质灾害频发，其中尤以崩塌灾害最为严重。本文选取滑塌式危岩体，采用DDA数值模型分析方法研究其失稳方式的形成机制，构建力学模型用静力解析计算方法对潜在不稳定危岩体进行稳定性评价，为该路的养护、地质灾害治理和改扩建提供依据。

危岩体岩体结构DDA数值模型失稳方式

1　引言

G217国道南段为天山公路小龙池至库车段，全长约130公里，由于公路早期设计施工不完善、灾害处治措施不到位，加之沿线地质环境特殊，地表植被稀少，物理风化作用强，造成地质灾害频发，其中尤以崩塌最为严重，滑落的岩块经常堵塞公路，威胁行车安全。由于大部分崩塌（危岩体）受控于岩体结构而产生不同的失稳方式，沿线边坡危岩体主要为滑塌式、坠落式、倾倒式[1]。本文选取滑塌式危岩体，借助典型的实例分析其变形破坏机制，并运用静力解析计算方法，评价危岩体的稳定性。

2　滑塌式危岩体的潜在失稳方式与稳定性评价

该危岩体结构类型主要为层状结构，可分为以下两种：（1）层状顺向结构边坡：层状结构面倾向与边坡倾向夹角小于30°，当层状结构面由于工程活动而被切脚出露在坡面，即构成潜在滑动面，易形成滑动，破坏方式主要为单一滑面（层面），岩体受节理切割，边坡前缘潜在滑移面被切脚，可引起坡体以不同方式沿滑移面向下整体滑移，前缘临空的坡体可能沿滑移面发生间歇性的缓慢滑移，滑移通常从临空面附近启动，逐渐向后缘扩展；当层状结构面倾角大于坡角而插入坡内，其稳定性一般较好。（2）层状反向或斜向结构边坡：岩层倾向与坡向大于30°，破坏方式同层状顺向结构边坡，可分为单一滑面（缓倾向坡外的节理面）和双滑面（以楔形体滑动）两种。

以K973+765处危岩体为例，运用块体理论[2]，建立DDA（discontinuous deformation analysis)非连续变形分析模型[2]（图1）。

由图1可见，被结构面切割的块体主要沿层面滑动，脱离母体，形成崩塌。在对该类危岩体进行稳定性评价时，可将危岩块体假设成整体性的，进而简化为平面问题，不考虑危岩块体左右侧面上与其他岩土体的关系，在长度方向上取单位宽度考虑。危岩体受到的主要荷载为危岩体自重。滑面的位置可由DDA数值模型分析确定。考虑到降雨和地震的影响，不同类型的危岩所考虑的荷载种类和大小是不同的[3]，采用图2简化计算模型评价其稳定性，评价结果见表2。

图1　边坡危岩体失稳过程图示

图2　滑塌式失稳方式危岩体计算模型

由于AD面往往比较陡峭，裂隙发育比较充分，岩体沿DB面滑动。则DB面上。

法向作用力：

切向作用力：

稳定系数为：

其中：W—单位长危岩体重力；P—单位长危岩块体承受的水平地震力，取水平地震系数为α1，则地震力为P＝α1W；Q—裂隙中静水压力；c—结构面的粘聚力；φ—结构面的内摩擦角。

结合失稳方式，危岩稳定状态可针对危岩稳定系数来确定[4]（表1），结合静力解析计算结果，判断危岩的稳定性，评价结果见表2。

表1　危岩稳定状态判断标准

表2　危岩稳定状态判断结果

3　结论

（1）以上分析可以看出：地形地貌，岩体结构、结构面条件、边坡开挖、降雨、地震等条件对岩质边坡的稳定性均产生一定影响，其中岩体结构是主控因素之一。

（2）对评价结果为稳定的危岩体应注重生态环境的保护，培育并保护地表植被，以减小物理风化与化学风化作用，无需采用防治措施；对基本稳定的边坡，应进行简单的刷方，做好排水工程即可，无需采用专门的防治措施；对不稳定危岩体应当首先清除坡表松动岩体，然后采用修建护脚挡墙、坡体前部设置桩板墙、挂网喷浆护面等治理方式方法，必要时可加以锚固[5]、[6]。

（3）以上稳定性分析评价多采用简化模式，该方法对于快速评价数量较多的中小规模危岩体较为实用，当危岩体失稳方式是以上多种方式的组合时，还需综合分析评价其稳定性。

[1]王兰生，张倬元,斜坡岩体变形破坏的基本地质力学模式[J].水文工程地质论,北京地质出版社，1985．

[2]Shi Genhua.Manifold method.In proc of The First Int Forum on DDA and Simulations of Discontinuous Media.Berkeley，California,USA,1996.

[3]韩祥森.雅砻江锦屏一级水电站高位边坡危岩体成因机理及其稳定性研究，成都理工大学硕士论文，2006.6.

[4]黄润秋，裴向军等．雅砻江锦萍二级水电站边坡危岩调查、险情排查及处理对策研究．成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室．2006.6．

[5]李桂云，郭晓军.山区高等级公路边坡防护类型及适用条件.山西建筑，2005.5，31（10），236－237．

[6]赵占彪，申向东.公路边坡稳定性分析及防治措施.内蒙古农业大学学报，2005.6，26（2），58－60．

P694[文献码]B

1000-405X（2015）-7-369-2

徐海洋（1982～），男，工程师，在读博士研究生（就读成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室），研究方向为地质灾害预测与评价。