基于丹寨縣南皋二小危巖體的崩塌落石運動分析

臧朕

摘要： 丹寨縣南皋二小危巖體破壞類型為傾倒式，運動形式為傾倒、墜落。根據南皋二小危巖體的實際情況，選擇折線形公式進行落石運動速度計算，通過分析計算，危巖體發生崩塌墜落后，危巖崩塌體最大滾距達100m，但因崩塌物的相互碰撞，崩塌物一般滾距70～80m。也為其他崩塌區危巖體的崩塌落石運動分析提供一定的依據。

Abstract： The damage type of Nangao No. 2 dangerous rock mass in Danzhai County is dumping type. The movement form is dumping and falling. According to the actual situation of the Nangao No. 2 dangerous rock， the polygonal line formula was selected to calculate the rockfall velocity. After analysis and calculation， after the collapse of the dangerous rock body， the maximum rolling distance of the dangerous rock collapsed body was 100m， but due to mutual collapse collision， the general collapse distance is 70～80m. It also provides a basis for the analysis of the rockfall motion of the dangerous rock mass in other collapse areas.

關鍵詞： 崩塌；落石；危巖體；運動分析；破壞類型

Key words： collapse；rockfall；dangerous rock mass；motion analysis；damage type

中圖分類號：P642.21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）12-0213-03

0 引言

丹寨縣南皋二小崩塌區位于學校后山上部陡崖位置，山體下部為崩塌堆積體，崩塌區巖體非常破碎，形成帶狀危巖帶，危巖帶走向近似東西向，長約150m，高約43m，危巖體分布高程687.3m-731.77m，危巖體體積約6000m3，為小型崩塌。

1 典型危巖體分類

根據危巖體破壞類型，典型危巖體分為WY1和WY2。

危巖體WY1位于危巖帶東端，頂部標高728m，底部標高718m。危巖體高10m，寬約4m，厚度約1.2m。危巖體整體呈板狀，節理多為開口狀，斷面較粗糙，充填物為泥質或巖屑，充填率低于50%，裂隙貫通性較好，巖體結構類型為裂隙塊狀，巖體因節理相互作用，形成楔形體，危巖體破壞類型為傾倒式，運動形式為傾倒、墜落。危巖體WY1仰視圖見圖1。

危巖體WY2位于危巖帶（帶）東部，頂部標高716m，底部標高713m。危巖體高3m，寬約2m，厚度約0.8m。危巖體整體呈板狀，節理多為開口狀，斷面較粗糙，充填物為巖屑，充填率低于30%，裂隙貫通性較好，巖體結構類型為裂隙塊狀，巖體因節理相互作用，形成楔形體。危巖體破壞類型為傾倒式，運動形式為傾倒、墜落。危巖體WY2剖面圖見圖2。

2 崩塌落石運動分析

根據南皋二小危巖體的實際情況，選擇折線形公式進行落石運動速度計算，折線形山坡計算模型見圖3。

最高一個坡段的落石速度根據式（1）進行計算。

式中：

H—落石崩落高度（m）；

？琢—山坡坡腳（°）；

g—重力角速度（m/s2）；

K—石塊沿山坡運動的阻力特效系數，通過表1中公式計算。

其余坡段終端落石運動速度計算公式：

式中：

V0（i） —落石運動坡段的起點初速度；

當？琢i-1？酆？琢i時，V0（i）=Vj（i-1）cos（？琢i-1-？琢i）；

當？琢i-1？芻？琢i時，V0（i）=Vj（i-1）；

？琢i—計算坡段坡度角；

？琢i-1—前一段坡度角；

Vj（i-1）—前一坡段終端的石塊運動速度。

根據南皋二小崩塌的地形情況，對危巖體WY1和WY2進行計算，落石運動速度計算結果如表2所示。

危巖帶下部為南皋二小，危巖崩塌后運動的落距一般為70～90m，最大達100m；危巖帶下部為植被稀少，坡度陡、有利于崩塌物滾動。由于危巖崩塌后呈許多塊體相互撞擊運動，多數崩塌物滾距為70～80m。

根據能量守恒定律，在物體下落過程中動能（Ek）的增加等于勢能（Ep）的減少，機械能的總量保持不變。即：

Ek+Ep=恒量

（5）

根據地形剖面可計算出斜坡坡度（？茁）和碰撞時的切向速度（Vt）與法向速度（Vn），即：

Vn=V×sin？茁（7）

Vt=V×cos？茁（8）

落石與斜坡松散層坡面的法向碰撞可認為是塑性碰撞，所以Vn=0。切向損失率采用10%，即落石第一次在斜坡上碰撞后維持其繼續運動的動能為

塊石在斜坡上的繼續運動是以滾動和滑動為主的綜合形式運動，其摩擦角稱為綜合摩擦角。根據功能原理，落石的勢能變化等于動能變化和克服摩擦所做的功：

∑mg？駐hi=）+∑mgconsditan？準Li（10）

式中：

Vi—落石在斜坡面上任意位置處所具有的速度；

di—各直線段斜坡的平均坡度；

？駐hi—各直線段斜坡的鉛直高度；

？準—落石與坡面的綜合摩擦角；

Li—各直線段斜坡的長度。

當末速度Vi=0 時，可求得？駐Li，而∑consdiLi就是崩塌的最大水平運動距離。

通過對南皋二小危巖帶歷史上多次發生的崩塌進行反算、類比，危巖帶所發育的危巖體發生崩塌墜落后，危巖帶危巖崩塌體最大滾距達100m，但因崩塌物的相互碰撞，崩塌物一般滾距70～80m。

3 結論

通過對丹寨縣南皋二小崩塌區危巖體進行分析，根據危巖體破壞類型，典型危巖體分為WY1和WY2，危巖體破壞類型為傾倒式，運動形式為傾倒、墜落。根據南皋二小危巖體的實際情況，選擇折線形公式進行落石運動速度計算，通過分析計算，危巖帶所發育的危巖體發生崩塌墜落后，危巖帶危巖崩塌體最大滾距達100m，但因崩塌物的相互碰撞，崩塌物一般滾距70～80m。也為其他崩塌區危巖體的崩塌落石運動分析提供一定的依據。

參考文獻：

[1]山田剛二.滑坡和斜坡崩塌及防治[M].北京：科學出版社，1980.

[2]胡厚田.崩塌與落石[D].中國鐵道出版社，1989.

[3]亞南，王蘭生，趙其華.崩塌落石運動學的模擬研究[J].地質災害與環境保護，1996，7.

[4]唐紅梅，易朋瑩.危巖落石運動路徑研究[J].重慶建筑大學學報，2003，25（1）：17-23.

[5]黃潤秋，何思明，吳永.滾石在平臺上的運動特征分析[J].災害，2008，23（5）：517-523.

[6]Ritchie A M.Evaluation of rockfall and its control[J].Highway Research Record，1963（17）：13-18.