倾倒式危岩稳定性计算表
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地质灾害稳定性判别、危害程度和危险性分级表
1、地质灾害稳定性分为稳定性差、稳定性较差、稳定性好三级。
2、地质灾害危害程度按灾情和险情分为小、中、大、特大四级;当需要按三级划分时,可将大和特大均视为大。
3、下表适用于地质灾害调查和危险性评估。
表1 滑坡稳定性野外判别表
表5 地质灾害危害程度(灾情和险情)分级标准
注:①灾情分级——灾情采用“死亡人数”和“直接经济损失”栏指标评价;
②险情分级——险情采用“受威胁人数”和“潜在经济损失”栏指标评价。
表7 地质灾害危险性分级表
表8 地质灾害危性分级表。
对三类危岩崩塌后影响斜坡稳定性的定量计算摘要:三类不同运动轨迹的危岩与斜坡撞击后对斜坡稳定性的影响不同。
本文通过刚体运动学的理论知识,将三类危岩的崩塌体与斜坡作为一个系统进行研究,应用质心定理,能量守恒定律以及动量定理分别对三类危岩崩塌体与斜坡构成的系统的稳定性作了定量计算,最后给出了每个系统最终滑移距离的计算公式。
关键词:危岩斜坡定量计算1 前言危岩是指位于岩质陡坡或陡坡的崩塌源被结构面切割且稳定性较差的岩块体。
外力的作用,如地震作用,人工爆破和分化作用等使得危岩体后部主控结构面失稳断裂和贯通,大块岩体或岩石群突然从陡坡坠落。
危岩体失稳破坏的这个过程也称之为崩塌。
危岩崩塌是山岭地区最主要的一种地质灾害现象。
大量的危岩崩塌体突然从陡坡坠落,崩塌体在向下的运动过程中,垂直运行的距离远远大于水平运行距离,大块的危岩体或群体在重力作用下,获得了巨大的能量。
当不稳定斜坡受到危岩崩塌体的冲击后,危岩崩塌体的动力作用就成为了斜坡失稳的起搏器,诱使其形成崩塌滑坡。
滑坡的滑移距离能否危及该地区人民的生命安全是我们最为关心的问题。
鉴于此,具体定量的分析各类危岩崩塌体对斜坡的稳定性的影响就显得非常重要。
根据陈洪凯,唐红梅等人对危岩具体研究,可将危岩体化分为以下类:(1)坠落式危岩(2)倾倒式危岩(3)滑塌式危岩,据实地调查,陈洪凯,唐红梅等人对危岩类型的划分符合实际情况。
具体分析这三类危岩运动轨迹后发现,危岩与斜坡撞击后运动轨迹受到斜坡地形地貌和崩塌体自身形状等因素影响,很难准确地予以宏观测定以及类比分析其运动轨迹。
故采用多刚体运动学把崩塌体与斜坡作为一个系统进行研究,对这三类危岩崩塌体应用质心定理,功能转化原理以及动量定理进行定量分析计算,并认为这一细化的定量分析方法基本可信,可以为防灾治灾工作提供计算依据。
2计算过程分析2.1 坠落式危岩—斜坡系统联合运动分析计算坠落式危岩—斜坡系统:高悬于陡崖上端和岩岩腔顶部的岩体受裂隙切割脱离母岩,下部受结构面切割脱离母岩,上部及后部母岩尚未脱离,在重力作用下基本不受阻力便失稳崩塌冲击陡崖下的不稳定斜坡后联合运动。
4.2危岩体稳定性计算及评价4.2.1计算模型目前,按照不同的标准,危岩分类系统多样,但是,从工程防治的角度按照危岩失稳类型进行分类更有价值,可将危岩概化分为滑移式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩3 类。
计算公式参考重庆市地方标准《地质灾害防治工程勘察规范》(DB50/143-XXXX)中(30)~(50)计算公式。
勘查区内主要为滑移式危岩、倾倒式危岩;当软弱结构面倾向山外,上覆盖体后缘裂隙与软弱结构面贯通,在动水压力和自重力作用下,缓慢向前滑移变形,形成滑移式危岩,其模式见图(图4.2-1);当软弱夹层形成岩腔后,上覆盖体重心发生外移,在动水压力和自重作用下,上覆盖体失去支撑,拉裂破坏向下倾倒,形成倾倒式危岩(图4.2-2)。
图4.2-1 滑移式危岩示意图图4.2-2 倾倒式危岩示意图1、滑移式危岩体计算(1)计算模型图4.2-3 滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘无陡倾裂隙)图4.2-4 滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘有陡倾裂隙)(2) 计算公式① 后缘无陡倾裂隙(滑面较缓)时按下式计算(cos sin )sin cos W Q U tg clK W Q θθϕθθ−−+=+ (4.2.1)式中:V ——裂隙水压力(kN/m),221w w h V γ=;w h ——裂隙充水高度(m),取裂隙深度的1/3。
w γ——取10kN/m 。
Q ——地震力(kN/m),按公式e Q W ξ=⨯确定,式中地震水平作用系数e ξ取0.05;K ——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,取贯通段和未贯通段粘聚力标准值按长度加权和加权平均值,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(kPa);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和加权平均值,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;θ——软弱结构面倾角(°),外倾取正,内倾取负; W ——危岩体自重(kN/m 3)。
危岩稳定性计算4.2危岩体稳定性计算及评价 421计算模型目前,按照不同的标准,危岩分类系统多样,但是,从工程防治的角度按 照危岩失稳类型进行分类更有价值,可将危岩概化分为滑移式危岩、倾倒式危 岩和坠落式危岩3类。
计算公式参考重庆市地方标准《地质灾害防治工程勘察 规范》 (DB50/143-2003)中(30)〜(50)计算公式。
勘查区内主要为滑移式危岩、倾倒式危岩;当软弱结构面倾向山外,上覆 盖体后缘裂隙与软弱结构面贯通,在动水压力和自重力作用下,缓慢向前滑移 变形,形成滑移式危岩,其模式见图(图4.2-1);当软弱夹层形成岩腔后,上覆 盖体重心发生外移,在动水压力和自重作用下,上覆盖体失去支撑,拉裂破坏 向下倾倒,形成倾倒式危岩(图4.2 — 2)1、滑移式危岩体计算(1)计算模型图4.2 —2倾倒式危岩示意图图4.2 —1滑移式危岩示意图图4.2 - 3滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘无陡倾裂隙)危岩后缘图4.2 - 4滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘有陡倾裂隙)(2)计算公式①后缘无陡倾裂隙(滑面较缓)时按下式计算(W cos Qsin U )tg clW sin Q cos(4.2.1 )式中:1V ――裂隙水压力(kN/m), V - w h W ;2h w ――裂隙充水高度(m),取裂隙深度的1/3。
w ——取10kN/m=Q 地震力(kN/m),按公式Q e W确定,式中地震水平作用系数e取0.05 ;c ――后缘裂隙粘聚力标准值(kPa);当裂隙未贯通时,取贯通段和未贯通段粘聚力标准值按长度加权和加权平均值,未贯通段粘聚力标准值取岩石粘聚力标准值的0.4倍;――后缘裂隙内摩擦角标准值(kPa);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和加权平均值,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;——软弱结构面倾角(°,外倾取正,内倾取负;3W ――危岩体自重(kN/m )。