危岩体稳定性分析汇总
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崩塌危岩体地质灾害的稳定性分析与防治措施研究崩塌危岩体地质灾害是指岩石在地壳运动、地质构造变形、水文地质及自然力的作用下,发生破碎、崩塌、坍塌等失稳现象,给人类生命财产造成重大威胁的地质现象。
稳定性分析与防治措施研究是预防和减少崩塌危岩体地质灾害发生的重要手段。
本文将从崩塌危岩体地质灾害的稳定性分析和防治措施研究两个方面进行探讨。
一、崩塌危岩体地质灾害的稳定性分析1.地质勘察:地质勘察是崩塌危岩体地质灾害稳定性分析的基础。
通过野外实地考察和室内实验,获取崩塌危岩体的地质数据,如岩石的性质、岩体的构造、节理系统、断裂体等。
同时,还需要对周边环境进行环境调查,如地表水的排水情况、降雨量、地下水位等因素。
2.力学参数测定:力学参数是评价崩塌危岩体稳定性的关键因素。
通过采集样品进行力学试验,测定岩石的抗压强度、抗拉强度、剪切强度等力学参数,并结合岩体的节理角、节理间距等因素,综合评估岩体的稳定性。
3.数值模拟:数值模拟是一种常用的崩塌危岩体稳定性分析方法。
通过建立岩体模型、应力分析模型和破裂模型,利用相应的软件进行模拟,模拟岩体的失稳过程及其影响范围,预测崩塌危险性。
1.加固措施:加固措施是稳定崩塌危岩体的关键手段。
可以采用钢筋混凝土加固、喷射混凝土加固、锚索加固等方式,对崩塌危岩体进行加固设计和施工,提高岩体的抗震抗滑能力,延缓崩塌的发生。
2.排水措施:排水措施是减少崩塌危岩体地质灾害的有效手段。
通过排水系统,及时将降雨水分和地下水排出,保持岩体的稳定性。
可以采用水平排水和垂直排水的方式,根据实际情况选择合适的排水方案。
3.监测预警:监测预警是及时发现崩塌危岩体的变形和失稳状态的重要手段。
可以利用现代科技手段,如遥感技术、卫星监测、地质雷达等,对崩塌危岩体进行实时监测和预警,及时采取相应的防治措施,减少灾害发生的风险。
4.人工措施:人工措施是预防和减少崩塌危岩体地质灾害的重要手段。
可以通过搭建坡面桩支撑、设置护岩网、挂绳索网、铺设钢筋网等方式,对岩体进行人工加固,防止岩体的破坏和崩塌。
崩塌危岩体地质灾害的稳定性分析与防治措施研究稳定性分析是崩塌危岩体地质灾害研究的重要内容之一、其目的是通过分析岩体的力学性质和外力作用情况,评估岩体的稳定性。
稳定性分析常用的方法有解析法、试验法和数值模拟法。
解析法是通过分析岩体内部应力和变形的数学模型来预测其稳定性。
例如,通过应力和位移边界条件,可以推导出对应的稳定性方程,进而求解岩体的稳定状态。
这种方法适用于岩体较简单的情况,但实际工程中往往存在复杂的地质条件和力学问题,因此其应用范围有限。
试验法是通过实验的方式来模拟分析岩体的破坏过程和稳定性变化。
例如,可以通过室内试验或者现场试验的方法,对岩体进行加载、变形、破裂等测试,进而确定其稳定性。
试验法能够为稳定性分析提供准确的数据,但其局限性在于试验成本高、周期长,且试验结果受试验条件的限制。
数值模拟法是通过数值计算的方式,在计算机上建立岩体的数学模型,模拟岩体的应力、变形和稳定性变化。
数值模拟法主要包括有限元法、边界元法、离散元法等。
这些方法可以较好地模拟岩体的复杂力学行为,对于评估岩体的稳定性具有重要意义。
防治措施研究是为了减少崩塌危岩体地质灾害对人类生命财产造成的损失,保护环境和社会稳定。
针对不同的灾害区域和岩体特性,可以采取不同的防治措施。
一方面,可以通过地质灾害监测与预警系统,及时了解岩体的变形变化,预测地质灾害的发生。
同时,加强对危险区域的监测和监控,实时监测岩体的变形与位移,及时采取防护措施,确保人员安全。
另一方面,可以采取工程措施对岩体进行稳定治理。
例如,通过加固岩体的方法,包括钻孔注浆、爆破压裂、锚杆加固等,增强岩体的承载能力和抗滑能力,提高其稳定性。
此外,还可以采取生态措施,如植被恢复、防护林带的建设等,通过保护和恢复植被,增加地表抗滑能力,减少地质灾害的发生。
综上所述,崩塌危岩体的稳定性分析与防治措施研究是减少地质灾害对人类生命财产造成损失的重要工作。
通过稳定性分析,可以了解危岩体的稳定性状况,评估崩塌的危险性。
滑塌类危岩体的稳定性分析摘要院危岩体崩塌往往导致重大的生命财产损失。
针对白云质灰岩的特定产状,应用相关理论建立了滑塌式崩塌模型。
在三种不同的荷载组合下计算了危岩体的稳定性,分别得出稳定性系数。
对危岩的安全性进行了定性和定量的分析评价,并提出了防治的原则性建议。
分析过程和结论可供类似的地质和岩体治理参考。
Abstract院Rockfall of dangerous rock mass always leads to a significant loss oflife and property. Aming at specific occurrence ofdolomitic limestone,the slide collapse model is built by using relevant theory. The stability of dangerous rock mass is caculated in threedifferent load combinations, and the stability coefficients were obtained respectively. Security of dangerous rock is evaluated in qualitativeand quantitative ways, and principled suggestion of control is proposed. Similar geologyand rock management can refer the process ofanalysis and conclusion.关键词:地质灾害;危岩体;滑塌;稳定分析Key words院geological disaster;dangerous rock mass;slump;stability analysis中图分类号院P642.21 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2014)23-0026-020 引言随着社会经济的飞速发展,山区建设进程加快。
探究崩塌危岩体稳定性评价
崩塌危岩体是指由于地质、地形、气候等多种不利因素,已有一定形变或受力状态不良的岩体,存在发生破坏和崩塌的危险。
对于崩塌危岩体的稳定性评价,可以通过以下几个方面进行探究。
一、岩体工程地质勘察
岩体工程地质勘察是崩塌危岩体稳定性评价的基础,主要内容包括岩体结构、岩体裂隙、岩体构造、岩质性质、地形地貌、地下水位等因素的详细勘察和记录。
通过岩体工程地质勘察,可以初步确定危岩体的稳定性情况和影响因素,为后续的稳定性评价提供必要的数据基础。
二、岩体力学性质试验
岩体力学性质试验是崩塌危岩体稳定性评价的重要内容之一。
主要包括岩样采集、物理力学试验、水力力学试验、原位监测等多个方面。
这些试验可以了解岩体的强度、稳定性、变形特征、裂隙发育等情况,通过对试验数据的分析及综合评判,可以初步判断危岩体的稳定性。
三、数值模拟分析
数值模拟分析是通过计算机模拟危岩体整体受力特性和变形情况的方法,可以更加深入的探究危岩体的稳定性。
数值模拟分析可以通过有限元法、边界元法、离散元法等方式进行,实现岩体的力学、水文和水力力学相互耦合的模拟。
通过数值模拟分析,可以准确计算出危岩体的稳定性系数,提供科学的决策依据。
综上所述,崩塌危岩体稳定性评价是一个复杂的过程,需要从多个方面进行探究。
岩体工程地质勘察、岩体力学性质试验和数值模拟分析是稳定性评价的主要内容,通过将它们有机结合,丰富多样的数据得以综合分析和判断,为地质工程稳定性问题提供科学的解决方案。
附件2危岩体稳定性分析1、WY-01危岩体稳定性定量评价1计算模型从工程防治的角度按照危岩失稳类型进行分类,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。
WY-01危岩体为滑移式危岩;其软弱结构 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、地震和自重力 作用下,缓慢向前滑移变形,形成滑移式危岩,其模式见图(图3-1)。
危岩后缘2计算公式①后缘有陡倾裂隙、滑面缓倾时,滑移式危岩稳定性按下式计算:K(Wcos Qsin V sin V)tg c l K 二后缘裂隙图3-1滑移式危岩示意图ne地下水位危岩体 扬压力U危岩前缘9Wcos e : 7W轨弱结构面静水压力V=h图3-2滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘有陡倾裂隙)Wsin 日+ Q COST+ V cos6式中:V——裂隙水压力(kN/m),,hw ――裂隙充水高度(m),取裂隙深度的1/3。
yw——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七级烈度地区e取0.075;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;――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;二一一软弱结构面倾角(°,外倾取正,内倾取负;W——危岩体自重(kN/m3)。
3危岩稳定性计算结果根据危岩结构特征和形态特征,②区危岩破坏模式主要为滑移式。
(1)计算参数:崩塌区出露地层为第四系崩坡积物和石炭系太原组,根据附近工程岩体参数及工程类比得出物理力学参数见表:注:由于坡表白云岩、灰岩多为强〜弱风化强卸荷岩体,其参数均参考类比相似强〜弱风化强卸荷岩体参数。
浅析危岩稳定性方法一、我国危岩研究现状危岩崩塌、山体滑坡、泥石流等地质灾害时有发生,灾害多发地区集中分布在15个地区,受灾面积达173万平方公里,尤其是公路、铁路等线状工程受害最为严重。
由于灾害发生具有隐蔽性强、受灾面广、受灾点多等特点,给公路、铁路沿线沿线带来严重的生命及财产安全威胁[1]。
铁道部门自上世纪中期加大对铁路沿线危岩的重视,危岩研究也成为重点研究对象,国内专家在这方面的研究也取得十分显著的成果,结合危岩特性,根据地质情况、路面情况对危岩风险水平作出评估。
当然,由于危岩体属于边坡工程研究的范畴,遵循边坡工程的学科体系,所以对危岩体的研究必须要按边坡工程研究的套路进行,对多种学科进行渗透、结合,除了数学、岩土力学、工程力学、工程地质学等学科以外,还要结合岩土工程测试技术、计算机仿真等技术,我们虽然取得令人瞩目的丰硕成果,但还有很多实际的问题急需解决。
危岩体工程的地质条件复杂、裂缝多、软弱夹层相互交割,其破坏形式多种多样,失稳原因复杂性、隐蔽性给稳定评估工作带来极大困难,因此,对于危岩研究的力度和重视不容懈怠。
我国对危岩和崩塌地质灾害稳定性的研究主要分三个阶段:定性分析阶段、理性认识阶段、成熟稳定阶段。
定性分析阶段是指七十年代以前,对其研究仅仅停留在对危岩崩塌及其他地质灾害的定描述与识别的层面。
第二个阶段是七十年代到八十年代,对其认识从感性上升到理性,分类研究危岩、崩塌形成機制的主要特点,积极开展数值模拟和物理模拟,将重大地质灾害的变形破坏机制再现;第三个阶段是指八十年代以后,随着计算机技术的飞速发展,实现了边坡数值的模拟技术,利用计算机对边坡开挖至破坏过程进行定量或者半定量地模拟,这已成为危岩、崩塌研究的新方向。
另外,诸如信息论方法、系统论方法、模糊数学等理论也为半坡稳定性研究注入新的生命力,开辟了更为广阔的前景[2]。
二、危岩类型结合实际调查,根据危岩的几何特征、边界结构面特征、岩体结构特征、组合关系和特性,把危岩分为砌块式、孤立式、软弱基座式、楔块式、倾倒式、悬挂式和贴坡式等七种基本的类型。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------危岩稳定性分析方法第 26 卷第2期应用力学学报Vo l. 26No. 22009 年 6 月CHINESE JOURNAL OF APPLIED MECHANICSJun. 2009文章编号 : 1000 - 4939( 2009) 02 -0278 - 05危岩稳定性分析方法陈洪凯1, 2( 重庆交通大学*鲜学福2400074 重庆 ) 1唐红梅( 重庆大学1, 2王林峰1重庆 ) 2400040摘要: 通过试验建立了同时考虑危岩主控结构面贯通率和防治工程安全等级的危岩主控结构面抗剪强度参数贯通率法 ; 按照出现频率 , 将作用在危岩体上的荷载拟定为三种荷载组合 ( 工况) 。
认为处于特大型水利工程区或高频率强烈地震区的一级防治工程, 应将设计荷载组合调整为/ 自重 + 裂隙水压力( 暴雨状态 ) + 地震力0 ; 基于极限平衡理论详细推导了滑塌式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩在不同荷载组合下的稳定系数计算方法 , 结合稳定性评价标准, 系统建立了危岩稳定性分析方法。
应用这种危岩主控结构面抗剪强度参数贯通率法确定的 c、 U 值比规范推荐的长度加权方法随机性要小, 经 2001~ 2007 年现场观测验证计算结果是比较符合实际情况的。
关键词 : 岩石力学; 主控结构面 ; 抗剪强度参数 ; 稳定性分析方法; 危岩中图分类号 : P 642 1 21; O3461 1 文献标识码: A 文献 [ 4 - 7] 运用模糊综合评判法、赤平极射投影法及极限平衡理论对危岩块体进行了定性、半定量分析; 文献[ 8] 初步建立了各类1/ 22危岩的极限平衡分析法。
危岩是指由多组岩体结构面切割并位于陡崖或陡坡上稳定性较差的岩石块体及其组合[ 1] , 是产生崩塌灾害的初始物质条件[ 2] 。
危岩体稳定性分析方法与评价A.1 一般规定A.1.1 危岩体稳定性计算所采用的荷载为危岩体自重、裂隙水压力和地震力。
A.1.2 危岩体稳定性计算所采用的工况可分为下列三种情形,各工况考虑的荷载组合应符合下列规定:1 工况1,现状工况:考虑危岩体自重和裂隙水压力,对坠落式危岩不考虑裂隙水压力;2 工况2,暴雨工况:考虑危岩体自重和暴雨时裂隙水压力;3 工况3,地震工况:考虑危岩体自重、现状时裂隙水压力和地震力,对坠落式危岩不考虑裂隙水压。
A.2 危岩体稳定性计算A.2.1 危岩的稳定性应根据危岩范围、规模、危岩破坏模式及已经出现的变形破坏迹象,采用工程类比法进行定性判断。
当危岩破坏模式难以确定时,应同时进行各种可能破坏模式的危岩稳定性计算。
A.2.2 危岩稳定性计算中,裂隙水压力可按下式计算:w w V h γ=212(A.2.2)式中:V —— 裂隙水压力(kN/m );h w —— 裂隙充水高度(m ),对于危岩体后缘裂隙排水不畅的,在现状工况时按实际调查取值,在暴雨工况时可取裂隙深度的1/3~2/3。
A.2.3 危岩稳定性计算中,地震力方向可视为水平,地震力大小可按下式计算:e Q W ζ= (A.2.3)式中:Q —— 作用于危岩体上的地震力(kN/m );W —— 危岩体自重(kN/m );ζe —— 地震系数,取0.05。
A.2.4 滑移式危岩体稳定性计算模型如图A.2.4所示,危岩体稳定性系数应按下式计算:()cos sin tan sin cos W Q V cl F W Q ααϕαα--⋅+=+ (A.2.4)式中:V—— 裂隙水压力(kN/m ),根据不同工况按式(A.2.2)计算;Q —— 地震力(kN/m ),根据式(A.2.3)计算; F —— 危岩体稳定性系数;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的平均值,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(°); α —— 滑面倾角(°)。
玉龙县危岩体结构特征及稳定性分析摘要:随着中国改革开放进程的不断推进,城镇建设高速发展,市政工程建设、水利水电建设、矿产资源开发等人类活动日益强烈,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害也呈现上升的明显态势,而崩塌灾害因发生时间不确定、崩落速度极快、主要沿垂直方向坠落的特点,可在较短的时间内造成巨大的危害,给人民的生命和财产安全带来了极大的威胁。
因此,研究单体崩塌灾害的风险评估方法具有重大的理论和现实意义。
关键词:危岩体;结构特征;稳定性分析1研究区自然地理及地质环境概况1.1交通位置玉龙县位于云南省西北部,丽江市中部。
东隔金沙江与宁蒗县及永胜县相望,南与鹤庆、剑川两县相连,西与维西、兰坪两县接壤,北隔金沙江与迪庆州香格里拉县及四川省木里县毗邻,境内均有公路相通,交通方便。
1.2地形地貌研究区位于金沙江右岸斜坡上,坡脚受金沙江水流侵蚀,坡体出现下移滑动,最终稳定于谷底,形成了该区向河道突出的锥形地貌特征。
区内斜坡呈北西高南东低,坡体前缘为平台阶地。
研究区海拔在2255~2144m,相对高差111m,中上部坡度40~50°,局部基岩裸露,呈陡立状,坡体上仅有少量的植被覆盖。
1.3气象水文1.3.1气象玉龙县属亚热带季风气候,冬少严寒,夏无酷暑,干湿季节分明,雨热同季。
由于高差大,地形复杂,具有立体气候的特点。
降雨多集中在6~9月,占全年降雨量的80%以上,降雨地域差异明显。
1.3.2水文县域河流主要属金沙江水系,仅少量属澜沧江水系。
研究区属金沙江水系。
根据地下水的赋存形式、水理性质、水力特征及岩性组合关系,玉龙县地下水可划分为3大类型,即松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水和基岩裂隙水。
1.4地层岩性玉龙县地层发育较完整,从元古界石鼓岩群(Pt1S)至新生界第四系地层均有出露。
根据工程地质调查与测绘,区内分布地层有第四系全新统残坡积层(Q4el+dl)、第四系全新统崩坡积层(Q4c+dl)、二叠系组冰峰组(P1b)和三叠系北衙组(T2b)。
甘房危岩体变形机制及稳定性分析甘房危岩体位于金阳县包谷山村省道S208内侧陡崖处。
危险区居住着包谷山村甘房组十几户居民,天地坝镇中心校亦位于危险范围内,危岩体危害性大。
文章结合该区的地形地貌特点,分析了危岩体形成发育的环境地质条件,变形机理和影响因素。
重点分析了岩体上下部位因岩性的差异而导致卸荷裂隙发育及岩体裂隙发育的过程,在此基础上,运用赤平投影图解的方法,分析了控蹦结构面与临空面之间的空间关系,对危岩体进行评价,得出崩塌的类型和特征与实际相符。
标签:危岩体;地质条件;变形机理;赤平投影;稳定性甘房危岩体位于金阳县省道S208内侧,地理中心坐标:X=3069985、Y=18327316。
区内为甘房组居民集中居住区,危岩体主要分布于斜坡体中部,危岩带体积约2100m3。
该危岩体的存在,严重影响了当地居民的正常生产和生活秩序。
已造成2间房屋被毁(房屋现已翻新),幸无人员伤亡。
危险区居住着天地坝镇甘房组十几户居民,天地坝镇中心校亦位于危险范围内。
危岩带沿斜坡带呈近南北向展布,坡度总体在54°~78°左右,局部在80°以上,危岩带沿走向长约35m,宽约10m,厚度约6m。
危岩带所在区域高程约1600.42m,距离坡脚省道S208高差约50m。
而其中的危岩为带状砂岩中被裂隙切割形成的危险块体,呈探头悬空及孤立块体斜靠等形式分布在砂岩陡崖上,危岩体受新构造运动作用,在陡崖带形成卸荷拉裂带,加之岩体中原有构造裂隙的切割,形成倾向坡外的楔形体,在暴雨产生的空隙水压力、地震及爆破震动等作用下,促使分割体重心外移,诱发崩塌发生。
1 危岩体的环境地质条件1.1 地形地貌危岩崩塌带沿山脊近南北展布北高南低,崩塌带后缘高程1600~1630m。
北段、中部山脊稍宽缓,坡角54~78°,局部为陡崖陡崖高20~40m。
南段山脊为典型的“刀背岭”地形,地形险峻,陡崖高50~90m,陡崖下部为陡斜坡地形,坡角40~45°坡面不平,孤石林立。
附件2 危岩体稳定性分析1、WY-01危岩体稳定性定量评价1 计算模型从工程防治的角度按照危岩失稳类型进行分类,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。
WY-01危岩体为滑移式危岩;其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、地震和自重力作用下,缓慢向前滑移变形,形成滑移式危岩,其模式见图(图3-1)。
图3-1 滑移式危岩示意图危岩体危岩前缘扬压力U静水压力V地下水位后缘裂隙危岩后缘软弱结构面W c o s θWW s i n θh wθ图3-2 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后缘有陡倾裂隙、滑面缓倾时,滑移式危岩稳定性按下式计算:(cos sin sin )sin cos cos W Q V V tg c lK W Q V θθθφθθθ---+⋅=++221ww h V γ=式中:V ——裂隙水压力(kN/m),;wh ——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七级烈度地区e ξ取0.075;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/m3)。
3 危岩稳定性计算结果根据危岩结构特征和形态特征,②区危岩破坏模式主要为滑移式。
(1)计算参数:崩塌区出露地层为第四系崩坡积物和石炭系太原组,根据附近工程岩体参数及工程类比得出物理力学参数见表:表3-2 岩体物理力学参数表岩石名称 密度 g/cm3 抗压强度σ MPa抗剪强度 抗拉强度 (KPa) 软化 系数 C(MPa) ф(°) 灰岩 2. 70320.110~0.271 30.3~40.2 698.5 0.53 结构面灰岩结构面0.03-0.1023-29注:由于坡表白云岩、灰岩多为强~弱风化强卸荷岩体,其参数均参考类比相似强~弱风化强卸荷岩体参数。
(2)计算工况共取四种工况进行计算分析:1、天然状态(自重);2、暴雨状态(饱和自重+ 裂隙水压);3、地震状态;4、地震+暴雨状态(自重+裂隙水压力+ 地震力)。
(3)计算结果危岩稳定性计算结果见下表(评价结果依据表3-3):表3-3 WY-01危岩体稳定系数计算表危岩体编号失稳模式稳定系数备注天然暴雨地震地震暴雨WY-01 滑移式1.65 1.37 1.36 1.13 未贯通1.39 1.14 1.18 0.94 后缘切割面贯通40%,暴雨时完全充水1.33 1.09 1.13 0.90 后缘切割面贯通50%,暴雨时完全充水1.38 1.12 1.17 0.93 后缘切割面贯通60%,暴雨时完全充水1.21 0.98 1.03 0.81 后缘切割面贯通70%,暴雨时完全充水1.15 0.93 0.98 0.77 后缘切割面贯通80%,暴雨时完全充水1.09 0.88 0.93 0.73 后缘切割面贯通90%,暴雨时完全充水1.03 0.83 0.88 0.69 后缘切割面贯通100%,暴雨时完全充水根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006),防治工程等级二级,滑塌式危岩稳定安全系数取值为1.3,可建立下列评价标准:表3-4 危岩稳定性评价标准危岩类型危岩稳定状态不稳定欠稳定基本稳定稳定滑塌式危岩K<1.0 1.0≤K<1.2 1.2≤K<1.3 K≥1.3从表3-3可知:后缘的切割拉裂缝(后缘边界)一般为全部贯通,通过计算只要后缘切割裂缝贯通率在70%以下,WY1危岩体天然状态下都处于基本稳定~欠稳定状态;暴雨或连续降雨、地震、地震+降雨条件下处于欠稳定~不稳定状态。
即是边坡后缘的拉裂结构面的贯通性在50%左右,危岩体的稳定性储备也不够。
2、危岩体破坏后运动轨迹分析计算根据R·M·Spang(1978)的研究成果,崩落体只有坡度角小于一定临界值(约27°)时,才停积于崖脚,随坡度角增大,可分别表现为滑动、滚动、跳跃和自由崩落等方式(图4-7)。
勘查区内受岩体破坏影响的斜坡坡度平均坡角大于40°,因此岩体在产生变形破坏后,大部分以滚动、跳跃或自由崩落的方式向坡脚运动,最后堆积于坡脚缓坡地带,直接影响坡下公路的安全,目前坡体上零星分布有危石。
危岩12° 停止于崖脚27° 滚动34° 滚动45° 滚动、跳跃63° 跳跃76° 自由崩落图3-3 危岩崩塌破坏运动图示根据落石的运动情况,可以分为两种状态:启动阶段、运动阶段。
1 启动阶段滑移(错断)式危岩体附着于母岩上,以一定角度的裂隙面相接,在危岩体自重和地表水渗入裂隙等因素的作用下,裂隙面锁固部位被贯通,危岩体沿母岩(或基岩) 发生剪切滑移破坏。
如图3-4所示。
α图3-4 滑移式破坏初始运动状态破坏后危岩沿着破坏面运动,可以得到它初始状态的运动参数,如下所示: 下滑力:ααcos cos mg G T =下阻滑力:clmg cl G T +=+=αφαcos tan sin 阻由牛顿第二运动定律得:m T T a 阻下-=式中:a 为加速度。
质心运动定理可得:a l t at l 2212=⇒=al at u 20==u0 在x 、y 方向上的分速度分别为:αcos 00u u x =,αsin 00u u y =2 运动阶段落石启动后,在坡面上的运动模式有滑动、滚动、碰撞弹跳三种。
(1)滑动当块体的自重下滑分力大于摩擦力时,即mg sinα>T 时,块体将发生向下的滑动。
根据功能原理,落石速度为:)cos 1(202αf gH v v -+=式中:v 0为块体滑动运动初速度(m/ s);H 为滑动起点至计算点垂直高度(m); f 为滑动摩擦系数; α为坡角。
(2)滚动块体在初速度和加速度的作用下,会发生滚动。
理想的刚体运动学中,滚动不考虑接触面的弹塑性变形。
而在实际的工程中往往要考虑弹塑性问题,边坡坡面会在接触点处产生弹塑性变形,从而阻碍块体的运动。
考虑弹塑性变形时,根据机械能守恒定律,得块体的速度:⎪⎭⎫⎝⎛-++=αcos 1222202a k r a h a g v v式中:r 为块体惯性半径(m);a 为球体或柱体的半径(m);k 为滑动摩阻系数(m),一般认为,坡面角α与摩擦系数μ可按图3-5所示线解图求解;h 为滑动开始点至计算点的垂直距离(m)。
图3-5 根据台阶坡面α确定摩擦系数μ值的线解示意图(3)碰撞弹跳弹跳时,块体做斜抛运动,运动曲线如图3-6所示:αβ图4-11 块体斜抛运动计算图设β为块石开始弹跳时的初速度方向与边坡坡面的夹角。
由运动学基本原理,块石做斜抛运动时的速度为:αβsin cos 0gt v v x += αβsin cos 0gt v v y -=式中:v 0 为落石的初速度(m/s);v x 为任一时间沿x 方向的速度分量(m/ s) ; v y 为任一时间沿y 方向的速度分量(m/ s) ;β为初速度方向与斜坡坡面的夹角; t 为碰撞发生开始至计算点的时间(s) 。
发生碰撞前的运动轨迹方程为αβsin 21cos 20gt t v x += αβsin 21sin 20gt t v y -=式中:x 为沿x 方向的位移分量(s);y 为沿y 方向的位移分量(s)。
在下一次碰撞发生前的瞬间,块体速度为:αβαβcos sin 2sin cos 001g v g t v v x += αβαβcos sin 2sin sin 001g v g t v v y -=根据牛顿的碰撞理论,下一次碰撞开始后,由于碰撞中产生的动能损失,需要将初速度乘以恢复系数。
在落石计算中,恢复系数可以根据现场推石试验或者由崩塌遗迹的岩块位置利用上述公式,经过多次试算得到。
则碰撞结束后的初始速度为t x x R v v 112= ny y R v v 112=式中:Rt 为切向恢复系数;Rn 为法向恢复系数。
在斜抛运动发生时,需要计算弹跳高度。
弹跳高度对于计算支护的几何尺寸起关键作用,可直接由轨迹方程得到。
3 动能的计算计算速度的最终目的是通过动能公式计算能量,以便选取防护措施,动能的计算公式为:221mv E =式中:v 为块体速度(m/ s);m 为块体质量(kg) ;E 为块体动能(KJ)。
根据计算Ⅲ-Ⅲ’剖面上部陡崖危岩体失稳后的块石的运动轨迹特征如下(详见附件2):沿剖面运动的落石所经过部位平动速度的最大值位于X=25.09处,值为22.49m/s,最小值位于X=32.5处,值为4.35m/s;沿剖面运动的落石回弹高度(离开地面的高度)在x=28.5处达到最大,最大可以到达0.8m;根据内差法计算出在拟设挡土墙位置(X=27.5处)。