某国道沿线典型坠落式危岩体的稳定性分析

梁海涛

摘要：某国道沿线地质环境特殊，不仅地形地貌差异较大，而且生态条件恶劣，极易发生滑坡、崩塌等地质灾害，尤其是崩塌灾害最为严重。现场调查结果显示，其存在多处危岩体，对过往行车造成了极大的威胁。本文选取典型坠落式危岩体，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，从而更好地开展道路养护、地质灾害治理和改扩建工作。

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.

关键词：危岩体；岩体结构；DDA数值模型；失稳方式

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

中图分类号：P642.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）23-0137-02

0 引言

某国道由于在早期的公路设计过程中考虑不周，使得其灾害处治措施等多方面都存在较大弊端，再加上其地质环境复杂、沿线地表植被稀少，极易受到物理风化作用，导致地质灾害发生，特别是崩塌灾害，而一旦发生崩塌灾害，滑落的岩块必将阻碍到交通，甚至威胁到行车行人的安全。大部分的崩塌（危岩体）的失稳方式是由岩体结构决定的，沿线边坡危岩体可分为倾倒式、坠落式、滑塌式[1]。本文选取坠落式危岩体，先举例分析其变形破坏机制，然后运用静力解析计算方法，评价危岩体的稳定性。

1 坠落式危岩体的潜在失稳方式与稳定性评价

若边坡坡面较陡，中下部存在凹腔或软弱夹层时，上部陡倾坡外结构面、缓倾坡内层面切割形成的岩块可能会发生坠落式失稳。坠落失稳方式主要包括压致拉裂-坠落模式、倾倒-折断-坠落模式。

选取国道某处典型坠落式危岩体（图1）为例，运用块体理论[2]，建立DDA非连续变形分析模型[3]，对该危岩体进行稳定性分析。

由图2可见，若边坡顶部凸出部分的岩块出现倾倒拉裂，很可能这部分凸出的岩块会被拉断，而随着其拉断原结构面岩桥就会开始坠落，并且坠落的岩块数量会随着边坡后部拉裂缝的不断增大而越来越多，如此势必会堵塞公路、影响交通。

评价稳定性时，采用简化计算模型，先将问题简化为平面问题，在长度方向上取单位宽度考慮，忽略危岩块体左右侧面上与其他岩土体的关系。危岩体自重是由危岩体的体积与天然密度的乘积得到的，是危岩体所受到的主要荷载。由于可能会受到地震或者暴雨的影响，不同类型的危岩承受能力存在一定区别，应合理确定其荷载种类和大小。采用简化计算模型（图3），悬空的岩块体用ABCD表示出来，它是一种类似悬臂梁的受力状态，顶面受拉，拉应力最大的是A点，该点长期受到重力作用后，从逐渐向下发展形成拉张裂隙，之后拉应力会集中于未张裂的E点，一旦E点的拉应力大于其抗拉强度，张拉裂缝就会不断增大，直至D点，导致坠落式崩塌，评价结果见表2。

其中：φ代表结构面的内摩擦角；C代表结构面的粘聚力；P代表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P=α1W；W代表单位长危岩体重力；降雨条件，适当折减C、φ值。

判断危岩的稳定性时应综合考虑多项因素，包括其失稳方式、危岩稳定状态等[4]（表1），具体评价结果见表2。

2 结论

①由上文分析可知，诸多因素都会影响到岩质边坡的稳定性，包括地震、降雨、边坡开挖、结构面条件、岩体结构、地形地貌等，其中影响最大的是岩体结构。

②本文分析危岩稳定性时采用的是简化模式，实践发现该方法具有较强的实用性，效果良好，但当危岩体失稳方式较复杂时，即由多种方式组合而成，判断其稳定性时应综合分析。

参考文献：

[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]于青春，薛果夫，陈得基，等.裂隙岩体一般块体理论[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

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

[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.