G217國道南段沿線典型滑塌式危巖體的穩定性分析

徐海洋

（1成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室四川成都610059；2河北省保定地質工程勘查院河北保定071051）

G217國道南段沿線典型滑塌式危巖體的穩定性分析

徐海洋1，2

（1成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室四川成都610059；2河北省保定地質工程勘查院河北保定071051）

G217國道橫貫天山南北，沿線地質環境特殊，生態條件惡劣，地形地貌差異較大，崩塌、滑坡等地質災害頻發，其中尤以崩塌災害最為嚴重。本文選取滑塌式危巖體，采用DDA數值模型分析方法研究其失穩方式的形成機制，構建力學模型用靜力解析計算方法對潛在不穩定危巖體進行穩定性評價，為該路的養護、地質災害治理和改擴建提供依據。

危巖體巖體結構DDA數值模型失穩方式

1　引言

G217國道南段為天山公路小龍池至庫車段，全長約130公里，由于公路早期設計施工不完善、災害處治措施不到位，加之沿線地質環境特殊，地表植被稀少，物理風化作用強，造成地質災害頻發，其中尤以崩塌最為嚴重，滑落的巖塊經常堵塞公路，威脅行車安全。由于大部分崩塌（危巖體）受控于巖體結構而產生不同的失穩方式，沿線邊坡危巖體主要為滑塌式、墜落式、傾倒式[1]。本文選取滑塌式危巖體，借助典型的實例分析其變形破壞機制，并運用靜力解析計算方法，評價危巖體的穩定性。

2　滑塌式危巖體的潛在失穩方式與穩定性評價

該危巖體結構類型主要為層狀結構，可分為以下兩種：（1）層狀順向結構邊坡：層狀結構面傾向與邊坡傾向夾角小于30°，當層狀結構面由于工程活動而被切腳出露在坡面，即構成潛在滑動面，易形成滑動，破壞方式主要為單一滑面（層面），巖體受節理切割，邊坡前緣潛在滑移面被切腳，可引起坡體以不同方式沿滑移面向下整體滑移，前緣臨空的坡體可能沿滑移面發生間歇性的緩慢滑移，滑移通常從臨空面附近啟動，逐漸向后緣擴展；當層狀結構面傾角大于坡角而插入坡內，其穩定性一般較好。（2）層狀反向或斜向結構邊坡：巖層傾向與坡向大于30°，破壞方式同層狀順向結構邊坡，可分為單一滑面（緩傾向坡外的節理面）和雙滑面（以楔形體滑動）兩種。

以K973+765處危巖體為例，運用塊體理論[2]，建立DDA（discontinuous deformation analysis)非連續變形分析模型[2]（圖1）。

由圖1可見，被結構面切割的塊體主要沿層面滑動，脫離母體，形成崩塌。在對該類危巖體進行穩定性評價時，可將危巖塊體假設成整體性的，進而簡化為平面問題，不考慮危巖塊體左右側面上與其他巖土體的關系，在長度方向上取單位寬度考慮。危巖體受到的主要荷載為危巖體自重。滑面的位置可由DDA數值模型分析確定?？紤]到降雨和地震的影響，不同類型的危巖所考慮的荷載種類和大小是不同的[3]，采用圖2簡化計算模型評價其穩定性，評價結果見表2。

圖1　邊坡危巖體失穩過程圖示

圖2　滑塌式失穩方式危巖體計算模型

由于AD面往往比較陡峭，裂隙發育比較充分，巖體沿DB面滑動。則DB面上。

法向作用力：

切向作用力：

穩定系數為：

其中：W—單位長危巖體重力；P—單位長危巖塊體承受的水平地震力，取水平地震系數為α1，則地震力為P＝α1W；Q—裂隙中靜水壓力；c—結構面的粘聚力；φ—結構面的內摩擦角。

結合失穩方式，危巖穩定狀態可針對危巖穩定系數來確定[4]（表1），結合靜力解析計算結果，判斷危巖的穩定性，評價結果見表2。

表1　危巖穩定狀態判斷標準

表2　危巖穩定狀態判斷結果

3　結論

（1）以上分析可以看出：地形地貌，巖體結構、結構面條件、邊坡開挖、降雨、地震等條件對巖質邊坡的穩定性均產生一定影響，其中巖體結構是主控因素之一。

（2）對評價結果為穩定的危巖體應注重生態環境的保護，培育并保護地表植被，以減小物理風化與化學風化作用，無需采用防治措施；對基本穩定的邊坡，應進行簡單的刷方，做好排水工程即可，無需采用專門的防治措施；對不穩定危巖體應當首先清除坡表松動巖體，然后采用修建護腳擋墻、坡體前部設置樁板墻、掛網噴漿護面等治理方式方法，必要時可加以錨固[5]、[6]。

（3）以上穩定性分析評價多采用簡化模式，該方法對于快速評價數量較多的中小規模危巖體較為實用，當危巖體失穩方式是以上多種方式的組合時，還需綜合分析評價其穩定性。

[1]王蘭生，張倬元,斜坡巖體變形破壞的基本地質力學模式[J].水文工程地質論,北京地質出版社，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]韓祥森.雅礱江錦屏一級水電站高位邊坡危巖體成因機理及其穩定性研究，成都理工大學碩士論文，2006.6.

[4]黃潤秋，裴向軍等．雅礱江錦萍二級水電站邊坡危巖調查、險情排查及處理對策研究．成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家專業實驗室．2006.6．

[5]李桂云，郭曉軍.山區高等級公路邊坡防護類型及適用條件.山西建筑，2005.5，31（10），236－237．

[6]趙占彪，申向東.公路邊坡穩定性分析及防治措施.內蒙古農業大學學報，2005.6，26（2），58－60．

P694[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-369-2

徐海洋（1982～），男，工程師，在讀博士研究生（就讀成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室），研究方向為地質災害預測與評價。