G217國道南段沿線典型滑塌式危巖體的穩(wěn)定性分析

徐海洋

（1成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)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(wěn)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(huán)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(huán)境特殊，生態(tài)條件惡劣，地形地貌差異較大，崩塌、滑坡等地質災害頻發(fā)，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(wěn)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(wěn)定危巖體進行穩(wěn)定性評價，為該路的養(yǎng)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(wěn)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(huán)境特殊，地表植被稀少，物理風化作用強，造成地質災害頻發(fā)，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(wěn)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(wěn)定性。

2　滑塌式危巖體的潛在失穩(wěn)方式與穩(wěn)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(jié)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(fā)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(wěn)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(jié)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(xù)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(wěn)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。考慮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(wěn)定性，評價結果見表2。

圖1　邊坡危巖體失穩(wěn)過程圖示

圖2　滑塌式失穩(wěn)方式危巖體計算模型

由于AD面往往比較陡峭，裂隙發(fā)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(wěn)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(wěn)方式，危巖穩(wěn)定狀態(tài)可針對危巖穩(wěn)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(wěn)定性，評價結果見表2。

表1　危巖穩(wěn)定狀態(tài)判斷標準

表2　危巖穩(wěn)定狀態(tài)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(wěn)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(wěn)定的危巖體應注重生態(tài)環(huán)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(guī)模危巖體較為實用，當危巖體失穩(wěn)方式是以上多種方式的組合時，還需綜合分析評價其穩(wěn)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(wěn)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(huán)境保護國家專業(yè)實驗室．2006.6．

[5]李桂云，郭曉軍.山區(qū)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(wěn)定性分析及防治措施.內蒙古農業(yè)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(huán)境保護國家重點實驗室），研究方向為地質災害預測與評價。