危岩稳定性评价方法——重庆万盛茶林危岩勘查

■曾德强，曾衡西，刘 林 ■．重庆一三六地质队，重庆 4047;．重庆市开县地质环境监测站，重庆 开县 405400

1 前言

茶林危岩地处区东林煤矿煤层露头线的东侧附近，该危岩主要威胁斜坡下方12户60人的生命财产安全以及一条供水管道，供水管道主要供万盛城区约10万人的饮水，同时斜坡下方有一机耕道。

2 勘察区地质环境条件

勘察区位于鲜家坪背斜东翼，岩层产状80°∠28°，裂隙产状:I组155～225°∠60～82°，裂面粗糙，充填粘土、碎石或无充填，宽度 3～50mm，间距0．8m ～3．5m，延伸长 1．0m ～15．0m;II组 290 ～20°∠74 ～87°，裂面粗糙，充填粘土或无充填，宽度2 ～300mm，间距1．0m ～3．5m，延伸长1．5m～3．5m，据钻探及槽探揭露发现有一条卸荷裂隙带，产状为289～292°∠78～82°，裂面粗糙，充填少量粘土，宽度5～40mm。

3 危岩基本特征

茶林危岩包括3处单体危岩和1处危岩带，其中:W01危岩体主崩方向为292°，平均高 35．00m，南北长 32．00m，东西宽 10．0m，体积6880．64m3。下部形成长13m，高8．5m，深1．5m 的岩腔，顶部发育一条卸荷裂隙，产状:289°∠78°，缝宽10～35mm，少量粘土充填。W02危岩体:主崩方向为296°，平均高38．00m，南北长47．00m，东西宽10．5m，体积 12557．93m3。下部形成长 8．6m，高 6．9m，深 1．35m 的岩腔，顶部发现有一条卸荷裂隙，产状:292°∠79°，缝宽5～35mm，少量粘土充填。W03 危岩体:主崩方向为297°，平均高37．00m，南北长 28．50m，东西宽13．0m，体积 9468．56m3。下部形成长 6．6m，高 7．5m，深 0．95m 的岩腔，顶部发育一条卸荷裂隙，产状:290°∠82°，缝宽5～40mm，少量粘土充填。

4 危岩稳定性评价

4．1 宏观稳定性评价

茶林危岩外倾裂隙在局部地段较发育，由于该区属采矿影响强烈区，并致使危岩顶部出现沉降裂隙带，经地表水或灌溉水直接浸入裂隙，促使裂隙规模加大，经逐步演化形成卸荷裂隙带，其产状为289～292°∠78～82°，裂面粗糙，充填少量粘土，宽度 5～40mm，延伸长约200．0m。采用工程地质类比法对各危岩体及危岩带的宏观分析表明，W01、W02、W03危岩体受卸荷作用影响较强烈，现状处于稳定至基本稳定状态;北段危岩带受卸荷作用影响不甚强烈，现状处于稳定状态。

4．2 危岩稳定性计算评价

4．2．1 危岩变形破坏的一般机制分析

区内危岩的形成主要为采矿活动的影响，因此形态较单一，按其剖面形态特征划分为多边板状型。危岩失稳方式主要有两种:一种是岩体或岩块绕下部基座支点向坡外发生转动倾倒崩落，一种是岩体顺坡滑塌式崩落。

压碎——倾倒式。主要受顺坡向反倾裂隙控制，随着下部基座的掏空，重心逐渐外倾，将发生倾倒式破坏，在重力、降雨作用下危岩体绕下部基座支点向坡外发生转动倾倒崩落。此类破坏方式的危岩有W03危岩体、北段危岩带共两处。

剪断——滑移式。主要受坡体后缘裂隙控制，在重力和静水压力下发生剪断滑移破坏。有W01、W02两个危岩块体。

4．2．2 危岩稳定性计算公式

本次采用《地质灾害防治工程勘察规范》(DB50/143-2003)的计算方法进行计算。

(1)W01、W02危岩体的破坏方式为滑塌式:

rw—水的重度，取10kN/m3;hw—裂隙充水高度(m)，取裂隙深度的1/2～2/3;Q—地震力(kN/m);

ζe—地震水平系数，取0．05;F—危岩稳定性系数;C—后缘裂隙粘聚力标准值(kPa);当裂隙未贯通时，取贯通段(l')和未贯通段内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;

φ—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，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;

α—滑面倾角(°);w—危岩体自重(kN/m);l—滑面长度(m);l=H/Sinα;H—危岩体高度(m)。

(2)W03危岩体及北段危岩带的破坏方式为危岩体重心在支点内侧的倾倒式破坏方式:

式中:F——危岩稳定系数;

H——后缘裂隙上端到未贯通段的垂直距离(m);

W——危岩体自重(kN/m);

Flk——危岩体抗拉强度标准值(kPa)，根据岩石抗拉强度标准值乘以0．4的折减系数确定;

h——后缘裂隙深度(m);

hw——后缘裂隙充水高度(m);

V——裂隙水压力(KN/m)，V=0．5γwh2w;

Q——地震力(KN/m)，Q=ζeW，ζe为地震水平系数取0．05;

β——后缘裂隙倾角(°);

a——危岩体重心到倾覆点的水平距离(m);

ho——危岩体重心到倾覆点的垂直距离(m)。

4．2．3 计算结果及稳定性评价

通过计算:现状工况下(荷载为危岩自重)W01、W02处于基本稳定状态，稳定性系数分别为1．173、1．187;W03、北段危岩带处于稳定状态，稳定性系数分别为3．452、6．877。暴雨工况下(荷载为危岩自重和暴雨时的裂隙水压力)W01、W02、W03均处于欠稳定状态，稳定性系数分别为 1．125、1．136、1．073;北段危岩带处于基本稳定状态，稳定性系数为1．363。

5 结论

通过对危岩的分析，了解危岩的破坏模式及采取相应的评价手段，为工程治理提供依据，危岩的有效治理将促进社会稳定，增强广大人民的安全感，其社会效益十分显著。

［1］《重庆市万盛区茶林危岩工程地质勘察报告》重庆一三六地质队．

［2］《地质灾害防治工程勘察规范》(DB50/143-2003)．

［3］《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)．