桂林市独秀峰危岩稳定性分析

桂林喀斯特危岩体发育特征及稳定性分析刘宝臣1 ，郑金1（1.桂林理工大学土建学院，桂林541004）摘要：危岩体是由多组的结构面组合而形成，在地表风化作用、卸荷作用、重力、地震、降雨等诱发因素作用下处于不稳定、欠稳定或极限平衡状态的岩体。

笔者对桂林市15座山的326块危岩体发育情况进行实地调查，测绘等手段得到几组重要数据，根据危岩体的结构特征和状态特征，将桂林市的危岩体类型分为悬挂式式、倾倒式、贴坡式、孤立式三种基本类型，本文以屏风山1号危岩体为对象进行研究，并采用极限平衡法对该危岩体稳定性进行定量验算，综合分析评价桂林市危岩体的发育特征及稳定性。

关键词：危岩；极限平衡状态；稳定性；定量验算Stability analysis and risk assessment for three typical rocksin the Guilin cityliuBao-chen1 Zheng-jin1（1.Guilin University of Technology，Guilin 541004）Abstract：Dangerous rock is combined to form groups of the structure surface ，In the Unstable, less stable or equilibrium state of the rock and the factors of Surface weathering, unloading, gravity, earthquake, rainfall and so on. Through the investigation and mapping on the 326 dangerous rocks of fifteen mountains of the Guilin city，the writer get some important data ,According to the structure and State features of dangerous rocks ，Guilin dangerous rocks are divided into Hanging-type , dumping-type、posted slope -type and Isolated style. using the three typical rocks as the research object and checking the stability of the dangerous rocks by Limit equilibrium method, analyze the stability of the dangerous rocks.Key word：dangerous rock；Limit equilibrium；Stability；Quantitative Checking0前言危岩崩塌灾害是我国三大地质灾害之一，已成为我国山地开发和建设的重要制约因素。

0引言中南地区高岭土矿区查明资源储量占到全国查明资源储量的56%，其中广西壮族自治区查明资源储量占全国总查明资源储量的30%以上[1]。

高岭土矿床类型主要包括风化型、沉积型和热液蚀变型，风化型高岭土矿广泛分布在中国南方，亚热带和热带季风气候为母岩的风化带来良好的条件[2]。

风化型高岭土矿又分为风化残积型和风化淋积型，风化残积亚型矿床数量和查明资源储量都最多，占全国高岭土查明资源储量的61%[3]。

本文工程背景位于广西藤县，属于风化型残积型高岭土，该类型高岭土矿山分布广、数量多。

该矿山开采技术方案、岩体强度参数、采场边坡参数及最终边坡稳定性分析结果可为其他同类型矿山提供参考。

定性分析和定量分析相结合，是分析边坡稳定性的主要手段[4]。

定性分析，包括图解法、工程地质类比法、地质历史分析法[5]。

定量分析中极限平衡法[6]分析边坡的稳定性，把研究滑体切成若干条块视作刚体，假定服从摩尔—库伦准则，对潜在的危险滑移面建立二维的平衡静力方程，求出安全系数。

极限平衡法原理简单，适用性强，精确度满足工程需求，在实际工程运用广泛，常用的极限平衡法有Janbu条分法、Bishop条分法等。

何旭[7]对露天矿山边坡进行地质调查，在此基础上运用赤平投影法对边坡进行定性评价并且进行RMR法分级；同时运用Phase软件和Slide软件对边坡进行数值模拟，做出定量评价。

通过定性和定量评价，相互印证边坡的稳定性。

本文在工程地质调查的基础上对边坡进行岩体质量评价，确定岩体强度参数，基于极限平衡法对最终边坡进行稳定性分析。

1矿山概况矿山区域位于华夏陆块钦州褶皱系，六万大山凸起北东端，区域内岩浆岩较为发育，自华力西期至燕山晚期均有出露。

矿段内及矿段外分布有晚白垩纪古祀大山单元霏细（斑）岩体（K2υπ）。

该高岭土矿山为生产多年的山坡露天矿，采用公路开拓-汽车运输系统，自上而下分台阶开采，采用中深孔松动爆破工艺，机械二次破碎大块矿石，挖掘机铲装汽车运输，矿石回采率95%。

– 43 –桂林某小区后山山体上部危岩体正处于不稳定期，严重威胁小区业主、过往行人的生命及建筑和设施等财产的安全。

自2010年建成以来，小区后山先后发生几起较为严重的地质灾害：2010年7月5日凌晨3时左右，3号楼方位发生3块岩块坠落的事故，体积达1m 3～2m 3，砸毁小区绿化树数棵；2011年5月15日14时25分左右，发生危岩崩塌，10余方岩块飞滚而下，砸毁了小区路面，对坡脚行人的生命安全等构成一定的威胁。

1 自然地质背景桂林某小区位于一山体西侧，小区地面标高50.00m 左右，山顶海拔145.6m～166.4m，相对高度100m左右,山体的地形坡度40°～70°，局部90°。

根据野外调查、访问以及收集资料的情况，调查区现在的地质灾害以崩塌为主，其他地质灾害不发育。

危岩崩塌是由人类工程活动和降雨共同引发的，对山体下部小区居民的生命财产安全构成了极大的威胁，危险性中-大。

2 危岩发育特征危岩主要分布在3号楼和5号楼两处后山陡崖附近，3号楼段陡崖标高+140m～+150m，相对高度约90m，总体坡向330°，局部直立，坡角40°～70°。

陡崖受裂隙切割，易形成单个危岩块体，经调查分析目前确定存在安全隐患的危岩体有15处，危岩体编号W1～W15；5号楼段陡崖标高+130m～+160m，相对高度约100m，总体坡向240°，坡角40°～70°，局部直立。

陡崖受裂隙切割，易形成单个危岩块体，经调查分析目前确定存在安全隐患的危岩体有16处，危岩体编号W12～W31。

稳定性评价属于低～高位危岩。

3 形成机制危岩区分布为厚～巨厚纯碳酸盐岩，经历过多次地质构造运动，褶皱和断裂较为发育，岩层多呈中-缓倾角或近水平状产出，岩体节理裂隙发育。

自中生代地壳间歇式抬升、碳酸盐岩遭受剥蚀，地壳运动由强烈逐渐归为平缓，至今已处于基本稳定状态，在这一过程中完成了宏观岩溶地貌由峰丛山地向峰林平原的演化。

桂林穿山公园西侧危岩体破坏机制及治理桂林穿山公园位于广西桂林市临桂区，其自然风光优美，名胜古迹众多，在游客中有着广泛影响。

然而，对于这座美丽的穿山公园来说，危岩体破坏成为一个严重的问题，特别是西侧的危岩体。

本文将梳理该危岩体破坏机制，并对其治理措施进行探讨。

一、危岩体破坏机制穿山公园危岩体破坏主要来自于两个方面：自然力和人类活动。

自然力方面，危岩体受到了雨水和地下水的侵蚀，崩塌、滑坡、倒塌等现象在不断发生，速度逐年加快。

这是因为，这个区域常年面临雨季冲刷，岩体与水之间的摩擦力会减弱，导致危岩失去平衡，从而崩塌。

此外，区域经常处于强风的影响下，且季节性温度变化大，这同样可以导致危岩体因温差变化引起开裂、脱落等现象。

人类活动方面，消费者过多通过危岩体，压力缓慢而又持久地引起岩体的疏松和破坏，还有破坏危岩体的商贩乱堆零售杂物等也会导致危岩体的破坏。

二、危岩体治理方案西侧危岩体已经有了严重的破坏，治理迫在眉睫。

以下是一些可能有效的方案：1. 地质勘测和监控地质勘测可以帮助了解危岩体现状，分析崩坍机理及规律，以便有效进行治理；同时，对危岩体的监测与预警能够帮助及早预防危险的发生，以保障旅游者和公园工作人员的安全。

如果你是前来游玩的游客，接受监管人员的安排和指令，确保人身安全。

2. 加强危岩体的保护危岩体必须得到保护。

禁止砍伐、野营和游泳等活动。

游览区的设置要符合地质特征，合理设置游步道，保护较为脆弱的地貌。

3. 开展景区管理和宣传工作应该增强景区宣传，让更多的人了解到穿山公园资源的珍贵性，及其独特的地质特征。

通过宣传让更多人了解到爱护自然之美的重要性。

4. 加强对商贩之类的监管应该对商贩及访客在保护区内的非法经营和不文明行为进行制止，对于违规行为不断提示和警示。

对于违法的商贩，应立即予以取缔。

同时，加强保卫人员的监管和执法力度，避免其过度商业化、破坏自然资源。

5. 实施生态修复穿山公园的西侧危岩体破坏的修复工作必定是个漫长而又艰难的过程。

地质学知识：桂林市石灰岩悬崖峭壁地貌的特点、形成及其环境影响分析桂林市是中国著名的旅游城市之一，也是一个拥有丰富石灰岩地质资源的地方。

在桂林市的许多旅游景点中，石灰岩悬崖峭壁地貌是数量众多的重要地貌类型之一。

这种地貌以其独特的特点和美丽的景观吸引了大量的游客和地质学爱好者。

本文将介绍桂林市石灰岩悬崖峭壁地貌的特点、形成及其环境影响分析。

一、石灰岩悬崖峭壁地貌的特点石灰岩悬崖峭壁地貌是一种以崖壁为主要形态的地貌类型，其特点主要表现在以下几个方面：1、地貌高差大石灰岩悬崖峭壁地貌常常具有陡峭的崖壁，其高度通常在几十米至数百米不等。

峭壁上的地形起伏较大，其地貌高差常常超过几十米。

2、坡度陡峭石灰岩悬崖峭壁地貌的坡度很大，通常都在50度以上。

这是由于石灰岩岩层比较脆弱，易于受到风化、侵蚀等自然力的影响所造成的。

3、地貌形态复杂石灰岩悬崖峭壁地貌因为其受到多种自然力的作用，所以其形态比较复杂多样。

在这种地貌类型中，丘陵、峡谷、洞穴、沟壑等地貌形态都很常见。

4、岩石特性石灰岩悬崖峭壁地貌的岩石特性十分显著。

在这种地貌中，石灰岩岩石质地细腻，质地柔软，质地均匀。

石灰岩岩层通常呈灰色或白色，露出在地面上时可以非常明显地看到。

以上是石灰岩悬崖峭壁地貌的一些特点。

这种地貌在桂林市非常常见，许多著名景点中都有其身影。

接下来我们将介绍石灰岩悬崖峭壁地貌的形成机制。

二、石灰岩悬崖峭壁地貌的形成石灰岩悬崖峭壁地貌是由多种自然力共同作用而形成的。

这些自然力包括风化侵蚀力、地质构造力、地震力等，它们相互作用、相互牵制，使得石灰岩形态得以不断演化。

1、拆裂作用石灰岩岩体通常存在裂缝缝隙，这些缝隙可以是结构裂隙、溶孔裂隙、裂隙缩水破裂、燕尾状断层或折叠裂隙等多种。

2、溶蚀作用石灰岩岩层很容易受到溶解作用的影响。

当地下水一直穿过石灰岩岩层时，岩石中的溶解物逐渐被搬运，最终形成了许多不同形状的洞穴和溶洞。

这些洞穴还可能在地下水流限制时得到发展，形成了许多竖直的溶穴或管道。

link appraisement韦杏杰中化地质矿山总局广西地质勘查院韦杏杰（1968-）男，高级工程师，长期从事地质灾害的勘查、设计等工作。

对东兰县三石镇纳合村弄规屯的危岩体进行勘查，在分析其地质环境条件下查明了该处危岩体的发育分布特征、裂隙发育特征和其形成的主导因素和诱发因素，在现场勘查的基础上，对危岩体进行了定性分析，同时对其在天然状态和暴雨状态下，定量地对该危岩体进行了稳定性评价。

结果显示：在目前状态危岩体为基本稳定状态，（1）滑移型破坏模式（W02、W04）W02、W04两块岩体下部存在向坡外倾斜的光滑结构面或软弱面，由于该面未完全贯通等原因，尚未发生失稳破坏，但在暴雨情况下，大雨可能会渗入岩体后缘裂隙及底部裂隙里，雨水产生静水压力与动水压力，软化结构面或软弱岩块重心一经滑出陡坡，突然崩塌就会发生。

如图2所示。

（2）倾倒型破坏模式（W03）陡坡上高而长的岩体存在垂直节理或裂缝，在重力的作用下，以危岩底部某一点为转折，发生转动性倾倒的失稳模危岩体W03主要受节理裂隙L3的影响，且危岩体上宽下窄，易发生倾倒式失稳破坏。

（3）坠落型破坏模式（W01）危岩体W01受节理裂隙L1和L2分割，且局部底部临空，同时受后缘陡倾结构面L3的影响，在风化、降雨、人类工程活动及自重力等的影响下，易形成坠落型破坏模式，发生崩塌。

稳定性分析定性分析通过现场对危岩的详细调查发现，三组节理裂隙交叉切割，各危岩体后缘裂隙发育，部分危岩外凸悬空，这是危岩块体的形成和破坏的决定性因素；危岩体所处的陡崖近于直立，同时受风化、水作用以及人类工程活动等多种因素的影响，危岩体的稳定性将会越来越差，对岩体下方纳合村居民的生命财产造成严重威胁。

勘查区危岩稳定性较差，再结合危岩体的范围及规模、危岩体已经出现的变形破坏迹象与可能的破坏模式等，采用图1 危岩分布2 W04现场图片及破坏模式图（图上未标出危岩）图3 W03现场图片及破坏模式图图4 W01现场图片及破坏模式图110mm，用。

目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (IV)第1章绪论 (1)1.1研究背景及选题依据 (1)1.1.1研究背景 (1)1.1.2选题依据 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1工程地质分类 (2)1.2.2稳定性分析方法 (3)1.2.3支护措施 (5)1.3本文的主要研究内容与研究方法 (6)第2章桂林泥灰岩顺层滑坡特征 (8)2.1泥灰岩特征 (8)2.1.1泥灰岩识别 (8)2.1.2泥灰岩成分组成 (9)2.1.3溶蚀泥灰岩变形破坏特点 (9)2.2顺层边坡特征 (10)2.2.1顺层边坡的分类 (10)2.2.2顺层边坡的破坏模式 (10)2.2.3顺层岩质边坡稳定性分析 (11)2.3桂林泥灰岩顺层滑坡特征 (11)2.4本章小结 (12)第3章桂林泥灰岩顺层滑坡工程实例分析 (13)3.1自然条件 (13)3.1.1地理位置 (13)3.1.2气象水文 (14)3.2地质环境条件 (14)3.2.1地形地貌 (14)3.2.2地层岩性 (14)3.2.3地质构造 (15)3.2.4新构造运动与地震 (16)3.2.5水文地质条件 (17)3.2.6人类工程活动 (17)3.3滑坡形态特征 (17)3.3.1滑坡边界、规模、形态特征 (17)3.3.2滑体特征 (18)3.3.3滑床 (19)3.3.4滑动带 (19)3.4滑坡岩土体物理力学参数 (20)3.4.1滑体岩土体物理力学性质 (20)3.4.2滑带土物理力学性质 (20)3.4.3滑床岩土体物理力学性质 (21)3.5滑坡变形破坏特征 (21)3.6滑坡影响因素与变形破坏机制 (23)3.6.1滑坡形成机制 (23)3.6.2滑坡影响因素 (23)3.6本章小结 (24)第4章桂林平乐县凤凰山滑坡传递系数法稳定性分析 (26)4.1传递系数法的基本原理 (26)4.2计算模型与工况 (28)4.2.1计算模型 (28)4.2.2计算工况 (29)4.3计算参数选取 (29)4.4计算剖面选取 (30)4.5滑坡稳定性计算与结果评述 (33)4.5.1定性分析 (33)4.5.2定量分析 (33)4.6滑坡推力计算与结果评述 (34)4.7本章小结 (35)第5章桂林平乐县凤凰山滑坡有限元模拟法稳定性分析 (36)5.1有限元法的基本原理 (36)5.2ABAQUS概述 (36)5.2.1基本介绍 (36)5.2.2ABAQUS特点 (36)5.3模型建立 (37)5.3.1工况选择 (37)5.3.2参数选择 (37)5.4滑坡稳定性分析与结果评述 (38)5.5传递系数法与有限元模拟法计算结果对比 (42)5.6本章小结 (43)第6章桂林平乐县凤凰山滑坡支护措施研究 (45)6.1泥灰岩滑坡防治原则 (45)6.2泥灰岩滑坡的支护措施分类 (46)6.2.1削坡卸载 (46)6.2.2挡土墙 (46)6.2.3综合加固 (46)6.2.4植物防护 (48)6.2.5防排水 (48)6.3桂林平乐县凤凰山滑坡支护措施选择 (49)6.3.1防护加固工程方案一 (49)6.3.2防护加固工程方案二 (51)6.4方案比选 (52)6.5本章小结 (53)第7章结论与展望 (54)7.1结论 (54)7.2展望 (54)参考文献 (56)个人简介 (58)致谢 (59)桂林理工大学硕士学位论文第1章绪论1.1研究背景及选题依据1.1.1研究背景近年来，我国投入巨资在水利水电工程、公路工程、铁路工程、矿山工程、城市建设与改造等诸多领域开展了大规模的建设[1]。

Value Engineering0引言桂林作为典型岩溶区，山峰林立，直立、反倾斜山体甚为常见，山体易发生危岩崩塌等自然灾害。

岩溶区地下水作用对危岩的影响较大，在暴雨等因素作用下，水进入岩体孔隙或裂隙，使岩体沿斥力超过引力最大面产生崩落[1，2]。

碧莲洞位于广西壮族自治区桂林市阳朔县碧莲巷，属于西南地区典型的钟乳石地貌，岩石节理、裂隙发育，溶蚀作用下岩体相互切割[3]。

该危岩带潜在威胁较大，所处山体危岩形状不规则，岩石较破碎，在暴雨等各种不利因素作用下，将引发较大崩塌，对山体下部过往游客及景区工作人员生命财产安全将造成无可挽回的损失。

危岩具有随机性大、突发性高、冲击能量强及破坏后果难预测等特点，危岩稳定性分析是危岩计算及评价中必不可少的环节，解决潜在的危岩稳定性带来的地质灾害是危岩治理的关键[4~6]。

许强基于蒙特卡洛法的基本原理，分析了单体危岩的稳定性可靠度[7]。

谢秀栋在考虑土体材料特性的随机性的基础上，根据对比分析探讨了极限平衡分析法、可靠度分析法、数值分析法的优点及不足，以及其各自的稳定性分析中的发展趋势[8]。

陈洪凯等指出危岩发育机理是危岩研究的关键，而主控结构面的破坏扩展是危岩失稳的根本原因，主控结构面的失稳扩展源于裂缝端的损伤发育[9]。

罗东生等采用赤平投影法和极限平衡法对岩溶区胀裂式危岩进行稳定性分析[10]。

现阶段对危岩的研究大多以宏观稳定性分析为主，本文结合桂林岩溶区危岩成因机制及微观地貌的特点，对碧莲洞危岩体进行稳定性评价，对桂林地区钟乳石洞穴的开发和管理及西南地区危岩的防治有着重要的科学与社会意义。

1危岩带地质背景1.1地貌及地层岩性碧莲洞处于峰林谷地地貌区，群峰拔立，谷地较平坦，山顶标高252.3m ，地面标高122m ，相对高差约130m ，进洞口处山体坡向约为225°，出洞口处山体坡向约为63°，危岩带所处山体坡度30~80°。

山体中上部生长有灌木丛，下部岩石较裸露。

广西某岩溶场地，溶洞顶板稳定性分析摘要：文章以广西某工程为例，在简要介绍该项目工程地质概况的基础之上，采用定性方法及半定量的方法分别针对该项目揭露的溶洞进行了溶洞顶板稳定性分析。

经综合分析，该溶洞不稳定因素众多，为不稳定溶洞，需采取地基处理措施。

关键词：广西；岩溶；溶洞顶板；稳定性分析1前言广西地区岩溶地基对工程项目安全施工和安全运行会产生不利影响，其具有隐蔽性，且影响因素众多，对溶洞顶板的稳定分析评价难度较大。

目前，溶洞地基稳定性分析主要有三种方法：定性分析法、半定量分析法和定量分析法。

在工程前期阶段定性分析和半定量分析较为实用。

定性分析方法是一种依靠经验，重点分析岩溶大小和形态、顶板形状和厚度、岩体强度及节理分布，适用于初勘阶段的选址及一般工程地基稳定性分析评价。

定性评价方法主要以国内的相关规范为依据。

半定量分析方法主要有顶板塌陷堵塞法、结构力学近似分析法、1极限平衡法、成拱分析法等。

顶板塌陷堵塞法适用于顶板为中厚层、薄层、裂隙发育、易风化的岩石，顶板可能塌陷，且能自行填满洞体，不需考虑其他地基影响的情况。

结构力学近似分析法适用于顶板岩层较完整、强度较高、厚度较大，且顶板厚度和裂隙切割状况已知的情况。

某工程位于广西壮族自治区红水河畔，属于桂西溶蚀侵蚀中山工程地质区，该区存在较多地质问题，主要有洪涝、岩溶渗漏、边坡稳定及地震等。

该工程根据总平面布置，需于勘察揭露的溶洞上布置一条8m宽混凝土道路，设计路面高程为226.0m，道路布置于溶洞跨度最小位置（最小跨度约10m），路线布置南北走向。

本文主要对该溶洞顶板进行稳定性分析：2工程地质概况场区地处桂西北，云贵高原南缘，红水河中游；为构造—侵蚀低山浅切割地形地貌，微地貌为沟谷，地形起伏较大、平均坡度大于5%。

工作区所处的地质构造体系为广西山字型构造的脊柱与马蹄形盾地过渡部位，又受到东西向、南北向及新华夏构造体系的复合交汇影响，经历了多期构造运动，使岩体中的断裂和构造裂隙发育较为发育，尤其对碳酸盐岩影响显著，受构造、断裂的影响，裂隙和岩溶较发育。