第３９卷第１３期 ・７０・ ２ ０ １ ３年５月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０Ｉ．３９ Ｎｏ．１３ Ｍａｖ． ２０１３
文章编号：１００９－６８２５（２０１３）１３－００７０－０３
谈危岩稳定性计算分析与治理方法
王伟张本涛
（西安中交公路岩土工程有限责任公司，陕西西安７１００６５）
摘，要：根据危岩的现场分类情况，对危岩的稳定性进行了计算，并建立了危岩体模型，通过对危岩体破坏形式及失稳模式的判
断，提出了危岩治理方案，指出危岩体的治理应充分考虑施工可行性、难易度及经济成本。 关键词：失稳模式，临界状态，危岩，稳定性
中图分类号：ＴＵ４５７ 文献标识码：Ａ
０ 引言
危岩是指位于陡崖或陡坡上被岩体结构面切割且在重力、地 震、裂隙水压力等诱发因素作用下稳定性较差的岩石块体，其形
成、失稳与运动属于边坡地貌动力过程演化的主要形式之一。危 岩是山丘地区主要地质灾害类型及灾害性地貌过程，危岩破坏失 稳具有突发性、致灾具有毁灭性。
某地区因受地质结构及人类活动（采矿、修路、绿化灌溉）影 响，滑坡、泥石流等地质灾害频发，严重影响到附近人民安全，本
文仅对笔者参与的危岩治理工程，谈谈危岩体的稳定性计算分析 与治理方法。
１ 危岩的现场分类
危岩的失稳模式分为滑移式、坠落式、倾倒式三种类型，各种 类型根据压、剪、拉等受力特点，分成若干类型。危岩失稳模式分
类是否准确，对其稳定性计算准确与否至关重要。但是由于危岩 的勘察难度较高，有的地方位置较高，人甚至到不了跟前，只能通
过现场调查取得相关指标。通过现场进行简易识别确定其可能 属于哪种类型。
有的工程人员通过现场的简单判断失稳模式后，回去即整理 数据，代入公式计算。这样主观性过强，是不够严谨的。因为危 岩体有时可能处于某种失稳模式的临界状态，主观判断有可能出
现错误。所以笔者认为在这种情况下应该同时进行各种可能破 坏模式的危岩稳定计算，选取最小值。
２危岩稳定性计算与分类的相关性
危岩体稳定性计算应先建立模型，根据勘察、试验确定参数， 再进行计算。以笔者所做的某区域危岩体为例。
２．１ 建立危岩体模型
Ｗ９危岩体模型图见图１。
图１ Ｗ９危岩体模型图 Ｗ９危岩体位于某滑坡后缘西侧。该危岩体包含两部分，以
和母岩分离的柱状危岩体及其后部开裂岩体。危岩体后部牵引开 裂变形岩体宽２ ｍ一３ ｉｎ，长约１５ Ｉｎ，平均高度１０ ｍ，体积９００ ｍ’。 与母岩脱离部分岩体高约１５ Ｉｎ，长８ ｉｎ，宽８ ｎｌ，体积９６０ ｍ３，Ｗ９危
岩体体积共１ ８６０ Ｉｎ 。岩性为石膏与泥岩互层，表面风化破碎，拉
张裂缝发育，危岩体已与母体基本分离，与母岩间裂缝宽达３ Ｉｎ～ ６ Ｉｎ，受危岩体变形的影响，其后部山体８ ｍ范围内也出现变形开
裂，块石崩落，填充于裂缝之间。
２．２判定危岩体破坏形式
２．２．１ 计算公式
１）滑移式危岩体计算。 ａ．计算示意图见图２，图３。
图２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３滑移式危岩稳定性 计算示意图（后缘有陡倾裂隙） ｂ．计算公式。 后缘无陡倾裂隙（滑面较缓）时按下式计算：
Ｋ——．（Ｗｃｏｓ０－Ｑｓｉｎ０－Ｖ）ｔｇｃｂ＋ｃｌ …。 Ｗｓｉｎ０＋Ｑｃｏｓ０ 。
１ 其中，ｖ为裂隙水压力，ｋＮ／ｍ，Ｖ＝÷ｙ ｈ：，ｈ 为裂隙充水高 厶 度，ｍ，取裂隙深度的１／３， 取１０ ｋＮ／ｍ；Ｑ为地震力，ｋＮ／ｍ，按公
式Ｑ＝ ×Ｗ确定，式中地震水平作用系数七级烈度地区 取０．１； Ｋ为危岩稳定性系数；ｃ为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；（ｂ为
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；０为软弱结构面倾
角，（。），外倾取正，内倾取负；Ｗ为危岩体自重，ｋＮ。
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：
一（ 旦二 堑 旦＝ 望旦二 ２ 尘±！： 一 ＷｓｉｎＯ＋Ｑｃｏｓ０＋ＶｃｏｓＯ 。
２）倾倒式危岩计算。
ａ．计算示意图见图４，图５。 ｂ．计算公式。
收稿日期：２０１３－０２－２３ 作者简介：王伟（１９８２．），男，工程师；张本涛（１９８３－），男，
工程师 第３９专纂１ ３２ ０ １ 智 王伟等：谈危岩稳定性计算分析与治理方法 ３年５月 上 ｌ 哥： ／ ｌ 止Ｉ工ｐＩ异 Ｊ ｌ 旧Ｊ王／Ｊ／五 ・７１・
危岩破坏由后缘岩体抗拉强度控制时，按下式计算： 固和清除。 危岩体重心在倾覆点之外时：
危岩体重心在倾覆点之内时：
・ ・２ Ｈ－
。ｈ＋ ｃｏｓ（ ）】＋Ｗｃｏｓ０ ・。 。
。 一∞。Ｌ Ｊ
Ｑ・ｈ。＋ ［ Ｈ－ｈ＋ ＋ ｃ０ｓ（ＪＢ－０）】
其中， 为后缘裂隙深度，ｍ；ｈ 为后缘裂隙充水高度，ｎｌ；日为
后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直距离，ｍ；ａ为危岩体重心到 倾覆点的水平距离，ｍ；６为后缘裂隙未贯通段下端到倾覆点之间
的水平距离，ｍ；ｈ。为危岩体重心到倾覆点的垂直距离，ｍ 为危 岩体抗拉强度标准值，ｋＰａ，根据岩石抗拉强度标准值乘以０．４的
折减系数确定； 为危岩体与基座接触面倾角，（。），外倾时取正 值，内倾时取负值； 为后缘裂隙倾角，（。）。 当危岩的破坏由底部岩体抗拉强度控制时，按下式计算：
一Ｑ 。。 （÷ 。 ）
图４倾倒式危岩稳定性计算 图５倾倒式危岩稳定性计算 示意图（由后缘岩体抗拉强度控制）示意图（由底部岩体抗拉强度控制）
２．２．２ 计算结果与失稳模式判断
从建立的模型来看，因危岩体下部整体有支撑，不会发生坠 落，所以可以初步认为危岩体可能会发生滑移或倾倒。Ｗ９危岩
体符合图３，图５模型，将参数代人对应公式中进行计算，得到两 个不同稳定系数，最小值即为危岩体破坏形式。
１） （天然自重）＝３ ３３６ ｋＮ／ｍ， （饱和自重）＝３ ３３６ ｋＮ／ｍ， ｙ ＝ｌＯＴ ，ｈ （现状）＝０，ｈ ６＝６ ｍ， ＝０．１， ＝３０，ｃ＝１８０ ｋＰａ，
ｃ（饱和）＝１６０ ｋＰａ，ｆ－１０ ｍ，咖＝２０。， ＝１８。。
２）ｆｌ＝７０。，ｔ／，＝０．３５ ｍ，ｂ＝２．５ ｍ，ｈ０＝７ ｍ （天然）＝１１４ ｋＰａ，
（饱和）＝４８ ｋＰａ。 ． 危岩体失稳模式判断计算表见表１。
表１ 危岩体失稳模式判断计算表
工况 失稳模式 天然 暴雨 暴雨＋地震 稳定系数 滑移式 １．７ １．４６ １．４３ 倾倒式 １．１８ Ｏ．８３
从表１可以看出，危岩发生倾倒式破坏的可能性最大，因此
可以判断该危岩体失稳模式为倾倒式。
３危岩的治理
对处于欠稳定状态以下的危岩是需要治理的，治理的方法分
为嵌固、锚固、清除。清除的方法是最为彻底的，治理后遗留问题 最少。以Ｗ６・ｌ危岩体为例（见图６），当时治理时分别考虑的锚 图６ Ｗ６－１危岩体 Ｗ６—１是本次治理工程中难度最大的一处危岩。由于其位于
近于直立的高陡岩壁上，无辅助措施人员无法靠近。针对其特点 提出了人工清危和锚索加固两个方案进行比选，现就两个方案分 别介绍如下。
３．１ 方案一：主动拦石网＋被动拦石网防护＋预裂松
动爆破＋人工清危方案
１）临时缓冲平台。 危岩下边坡坡度较陡，达到４Ｏ。～４５。，清理掉落危岩将在坡 面上形成滚动加速，对下部防护工程形成较大的冲击力。因此对
危岩下部边坡进行坡面清理，形成一宽７ Ｉｌｌ～８ Ｉｎ的缓冲平台以 缓解落石的冲击力。 ２）主动防护网。
为防止施工震动造成危岩松动脱落，对在岩壁上作业的人员 造成伤害，先实施主动防护网，主动防护网面积５００ Ｉｌｌ 。 ３）被动拦石网防护。 目前在挡墙上部设置有高３ Ｉｌｌ的被动拦石网防止坡体上部
崩塌落石，在治理工程中利用现有拦石网防止危岩滚落。由于该 拦石网高度较低，防护能级不大，故在清危过程中上部落石可能 会造成拦石网撕裂、破损，待危岩清理完成后对破损拦石网进行
恢复。为防止在清危过程中危岩整体崩落对山脚下建筑设施造 成损坏，根据落石轨迹计算在上、下盘泮子山公路之间设置两道被
动防护网进行防护。上排防护网长４０ ｍ，位于坡体中部；下排防护 网长５０ ｍ，位于拟建挡墙上方；防护网高８ ｎｌ，防护能级１ ０００ ｋＪ。 ４）危岩松动爆破。
为防止一般爆破作用下危岩体飞散对山坡坡脚造成威胁，在 清理危岩过程中可采用小药量松动爆破。爆破前采用手持风钻
打眼、松动爆破，以减小对边坡的扰动。 ５）人工清理危岩。 爆破完成后，对坡体上松动石方采用人工清理。人工清危属
高空作业，应做好防护设施并严格按照高空作业安全规定实施。 ３．２方案二：预应力锚索＋主动防护网加固方案
１）主动防护网：为防止施工震动造成危岩松动脱落，先实施 主动防护网。 ２）预应力锚索：对危岩体采用预应力锚索加固，考虑到岩体
为泥岩、膏岩互层，为减少岩体对锚索的腐蚀性，采用压力分散型 锚索，锚索采用无粘结钢绞线。预应力锚索共设置６排，每排６孔
锚索，共计３６孔锚索，每孔锚索长１８ ｍ，锚固段１０ ｍ，采用锚墩进 行锚固。 ３．３危岩治理方案比选
方案一的优缺点：优点是施工速度快，工程完成遗留问题少；
缺点是需要高空作业，辅助工程较多。 方案二的缺点：实施难度大、不确定因素多，施工周期长，对
公路通行有影响。 搭脚手架难度大，脚手架最高高度达到５０ ｍ一６０ ｍ，自身稳定 ｆ｛ｉ
甏 第３９卷第１３期 ．７２． ２ ０ １ ３年５月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨｎ ＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３９ Ｎｏ．１３ Ｍａｖ． ２０１３
文章编号：１００９－６８２５（２０１３）１３－００７２—０２
注浆锚杆和柔性防护技术在边坡防护中的应用
王剑亮赵建刚
（中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州７３００００）
摘要：结合实例分析西藏高海拔地区岩质边坡特性，使用注浆锚杆和主动防护网结合的方式治理边坡病害，治理效果明显，设计 方法可以推广到其他区域。
关键词：注浆锚杆，柔性防护网，高危边坡 中图分类号：Ｕ４１６．１４ 文献标识码：Ａ
０ 引言
注浆锚杆支护是在岩体内打钻孔，装入锚杆，以锚杆内孔作 为注浆孔，向边坡岩体内注入浆液的一种支护方式。其实质是在
边坡岩体松散的堆积体中，利用锚杆兼作注浆管，外锚内注，实现 锚注一体化，这样不但可以充分发挥锚杆对边坡岩体的锚固作 用，而且可以提高边坡岩体的强度和完整性。注浆锚杆注浆，对
松散边坡岩体的裂隙、节理有效地充填封闭，使岩层转化为承载 状态，大大提高了边坡岩体的强度及其自身承载能力，起到了岩 体自身积极支护的作用。注浆锚杆的浆液在凝固之后能够为锚
杆端头锚固提供着力基础。 柔性防护技术于１９９５年引入国内，已成功地应用于国内铁
路、公路等工程领域。柔性防护技术因其经济可靠、地形适应性 好、方便施工、性能好等优点在人工边坡治理工程中得到越来越 广泛的应用。
１ 工程背景 ．
国道３１８线曲水～大竹卡段公路位于拉萨至日喀则地区之
间，终点连接尼泊尔，是西藏自治区“三纵、两横、六通道”骨架公 路网中重要的一横，在西藏乃至全国公路网中占有重要的地位。
本段公路沿高山河谷地形展布，线位大多数都是沿着峡谷斜坡坡 脚开挖修筑而成，少部分位于雅鲁藏布江冲积阶地之上，边坡病 害较多。 １．１ Ｋ４７９３＋２６０一Ｋ４７９３＋３８１段高危边坡崩塌 该段边坡为岩质边坡，风化严重，岩体破碎，距路面以上约
１０ ｍ～２５ ｍ处部分段岩石呈碎裂状，为最主要崩塌掉块区；本段
边坡坡度近７５。，高约４０ ｍ，受水的侵蚀和冻胀以及岩体自身重力 作用极易崩塌掉块。据公路养护人员介绍，本段边坡崩塌掉块规
模及频率较大，对行车安全造成极大威胁，崩塌掉块破坏路面，掩
埋边沟，从而增加了养护工作强度及难度。
１．２ Ｋ４７９８＋３４３一Ｋ４７９８＋５３５段高危边坡崩塌
该段边坡主要为岩质顺层边坡，岩层面倾向公路，风化严重， 岩体破碎，裂隙明显，崩塌常有发生；本段边坡坡度近６０。，高约５０ ｍ。
本段大里程方向（日喀则侧）为崩坡积土层，边坡顶有一较平
缓堆积平台；小里程方向（拉萨）为顺层岩石边坡，坡顶土石相接 处发育两条小型冲沟。此种地形条件造成雨季及冰雪融水直接
侵蚀冲刷堆积物使其崩落，且对顺层岩体有裂隙水补给；冬季冰
雪融水渗入岩层裂隙中，冻胀力使岩体之间裂隙增大，岩体应力 降低；顺层岩石坡脚被开挖部分切断，在各种外因及重力作用下
易于发生滑塌，对行车安全造成极大威胁。
１．３ Ｋ４７９９＋３００一Ｋ４７９９＋５５９段上边坡堆积物崩落
本段病害区位于雅鲁藏布江二级阶地之上，多为磨圆度很好
的卵砾石及粉细砂层，胶结差，易散。此段上边坡坡度约２５。一 ４０。。路面从冲积地层坡脚通过，坡脚已有防护挡墙，墙高１０ ｍ，墙
性差，还要在其上进行机械施工，在其上穿锚索以及注浆都存在
一定难度。 ’
危岩为泥岩膏岩互层，在节理裂隙作用下自身整体性较差，
在机械震动对其影响作用下，可能造成整体或局部破碎甚至脱 落，一旦发生脱落对施工人员安全造成较大的威胁。
锚固方案施工周期较长，为减少施工对危岩体的影响，需分 层实施，分层锚固，施工周期很长。 锚索易被腐蚀，工程完成后遗留问题多。 通过以上对比采用方案一进行治理。 ４结语 ．
一般情况下，物体的抗压强度＞抗剪强度＞抗拉强度，滑移 式主要受抗剪力束缚，倾倒式主要受抗拉力束缚。判断失稳模 式，实际上就是比较破坏力分别与抗剪力、抗拉力的比值。危岩 体的治理也应充分考虑施工可行性与难易度、治理完成后的后续
问题、经济成本、施工工期。 参考文献： ’
［１］ 陈洪凯．危岩防治原理［Ｍ］．北京：地震出版社，２００６． ［２］ 胡厚田．崩塌与落石［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９８９．
Ｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ
ＷＡＮＧ、）ｌ ｉ ＺＨＡＮＧ Ｂｅｎ．ｔａｏ （Ｘｉ’ａｎ Ｃｈｉｎａ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｘ／’ａｒｔ ７１００６５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋｓ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋｓ，ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｏｃｋｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｓ ｆｏｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋｓ ａｎｄ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｍｏｄｅ，ａｎｄ
ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ．ｔｈｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｓｔｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｆｕｌｌｖ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｍｏｄｅ，ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｔａｔｅ，ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
收稿日期：２０１３・０２＿２５ 作者简介：王剑亮（１９７７一），男，工程师；赵建刚（１９７８．），男，
工程师
