危巖穩(wěn)定性評價方法——重慶萬盛茶林危巖勘查

■曾德強，曾衡西，劉 林 ■．重慶一三六地質隊，重慶 4047;．重慶市開縣地質環(huán)境監(jiān)測站，重慶 開縣 405400

1 前言

茶林危巖地處區(qū)東林煤礦煤層露頭線的東側附近，該危巖主要威脅斜坡下方12戶60人的生命財產安全以及一條供水管道，供水管道主要供萬盛城區(qū)約10萬人的飲水，同時斜坡下方有一機耕道。

2 勘察區(qū)地質環(huán)境條件

勘察區(qū)位于鮮家坪背斜東翼，巖層產狀80°∠28°，裂隙產狀:I組155～225°∠60～82°，裂面粗糙，充填粘土、碎石或無充填，寬度 3～50mm，間距0．8m ～3．5m，延伸長 1．0m ～15．0m;II組 290 ～20°∠74 ～87°，裂面粗糙，充填粘土或無充填，寬度2 ～300mm，間距1．0m ～3．5m，延伸長1．5m～3．5m，據(jù)鉆探及槽探揭露發(fā)現(xiàn)有一條卸荷裂隙帶，產狀為289～292°∠78～82°，裂面粗糙，充填少量粘土，寬度5～40mm。

3 危巖基本特征

茶林危巖包括3處單體危巖和1處危巖帶，其中:W01危巖體主崩方向為292°，平均高 35．00m，南北長 32．00m，東西寬 10．0m，體積6880．64m3。下部形成長13m，高8．5m，深1．5m 的巖腔，頂部發(fā)育一條卸荷裂隙，產狀:289°∠78°，縫寬10～35mm，少量粘土充填。W02危巖體:主崩方向為296°，平均高38．00m，南北長47．00m，東西寬10．5m，體積 12557．93m3。下部形成長 8．6m，高 6．9m，深 1．35m 的巖腔，頂部發(fā)現(xiàn)有一條卸荷裂隙，產狀:292°∠79°，縫寬5～35mm，少量粘土充填。W03 危巖體:主崩方向為297°，平均高37．00m，南北長 28．50m，東西寬13．0m，體積 9468．56m3。下部形成長 6．6m，高 7．5m，深 0．95m 的巖腔，頂部發(fā)育一條卸荷裂隙，產狀:290°∠82°，縫寬5～40mm，少量粘土充填。

4 危巖穩(wěn)定性評價

4．1 宏觀穩(wěn)定性評價

茶林危巖外傾裂隙在局部地段較發(fā)育，由于該區(qū)屬采礦影響強烈區(qū)，并致使危巖頂部出現(xiàn)沉降裂隙帶，經(jīng)地表水或灌溉水直接浸入裂隙，促使裂隙規(guī)模加大，經(jīng)逐步演化形成卸荷裂隙帶，其產狀為289～292°∠78～82°，裂面粗糙，充填少量粘土，寬度 5～40mm，延伸長約200．0m。采用工程地質類比法對各危巖體及危巖帶的宏觀分析表明，W01、W02、W03危巖體受卸荷作用影響較強烈，現(xiàn)狀處于穩(wěn)定至基本穩(wěn)定狀態(tài);北段危巖帶受卸荷作用影響不甚強烈，現(xiàn)狀處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4．2 危巖穩(wěn)定性計算評價

4．2．1 危巖變形破壞的一般機制分析

區(qū)內危巖的形成主要為采礦活動的影響，因此形態(tài)較單一，按其剖面形態(tài)特征劃分為多邊板狀型。危巖失穩(wěn)方式主要有兩種:一種是巖體或巖塊繞下部基座支點向坡外發(fā)生轉動傾倒崩落，一種是巖體順坡滑塌式崩落。

壓碎——傾倒式。主要受順坡向反傾裂隙控制，隨著下部基座的掏空，重心逐漸外傾，將發(fā)生傾倒式破壞，在重力、降雨作用下危巖體繞下部基座支點向坡外發(fā)生轉動傾倒崩落。此類破壞方式的危巖有W03危巖體、北段危巖帶共兩處。

剪斷——滑移式。主要受坡體后緣裂隙控制，在重力和靜水壓力下發(fā)生剪斷滑移破壞。有W01、W02兩個危巖塊體。

4．2．2 危巖穩(wěn)定性計算公式

本次采用《地質災害防治工程勘察規(guī)范》(DB50/143-2003)的計算方法進行計算。

(1)W01、W02危巖體的破壞方式為滑塌式:

rw—水的重度，取10kN/m3;hw—裂隙充水高度(m)，取裂隙深度的1/2～2/3;Q—地震力(kN/m);

ζe—地震水平系數(shù)，取0．05;F—危巖穩(wěn)定性系數(shù);C—后緣裂隙粘聚力標準值(kPa);當裂隙未貫通時，取貫通段(l')和未貫通段內聚力標準值按長度加權的加權平均值，未貫通段粘聚力標準值取巖石粘聚力標準值的0．4倍;

φ—后緣裂隙內摩擦角標準值(°);當裂隙未貫通時，取貫通段和未貫通段內摩擦角標準值按長度加權的加權平均值，未貫通段內摩擦角標準值取巖石內摩擦角標準值的0．95倍;

α—滑面傾角(°);w—危巖體自重(kN/m);l—滑面長度(m);l=H/Sinα;H—危巖體高度(m)。

(2)W03危巖體及北段危巖帶的破壞方式為危巖體重心在支點內側的傾倒式破壞方式:

式中:F——危巖穩(wěn)定系數(shù);

H——后緣裂隙上端到未貫通段的垂直距離(m);

W——危巖體自重(kN/m);

Flk——危巖體抗拉強度標準值(kPa)，根據(jù)巖石抗拉強度標準值乘以0．4的折減系數(shù)確定;

h——后緣裂隙深度(m);

hw——后緣裂隙充水高度(m);

V——裂隙水壓力(KN/m)，V=0．5γwh2w;

Q——地震力(KN/m)，Q=ζeW，ζe為地震水平系數(shù)取0．05;

β——后緣裂隙傾角(°);

a——危巖體重心到傾覆點的水平距離(m);

ho——危巖體重心到傾覆點的垂直距離(m)。

4．2．3 計算結果及穩(wěn)定性評價

通過計算:現(xiàn)狀工況下(荷載為危巖自重)W01、W02處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)分別為1．173、1．187;W03、北段危巖帶處于穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)分別為3．452、6．877。暴雨工況下(荷載為危巖自重和暴雨時的裂隙水壓力)W01、W02、W03均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)分別為 1．125、1．136、1．073;北段危巖帶處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)為1．363。

5 結論

通過對危巖的分析，了解危巖的破壞模式及采取相應的評價手段，為工程治理提供依據(jù)，危巖的有效治理將促進社會穩(wěn)定，增強廣大人民的安全感，其社會效益十分顯著。

［1］《重慶市萬盛區(qū)茶林危巖工程地質勘察報告》重慶一三六地質隊．

［2］《地質災害防治工程勘察規(guī)范》(DB50/143-2003)．

［3］《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)．