伊嘉公路危巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與治理措施建議

■田靜成

（黑龍江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院黑龍江哈爾濱150030）

伊嘉公路危巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與治理措施建議

■田靜成

（黑龍江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院黑龍江哈爾濱150030）

論述了伊嘉公路危巖體所處的地質(zhì)背景、危巖體特征、形成原因和破壞模式并對(duì)危巖體進(jìn)行了地質(zhì)定性分析和定量計(jì)算。最后綜合分析評(píng)判了危巖體的穩(wěn)定性并提出了危巖體的治理措施意見(jiàn)。

伊嘉公路 危巖體 穩(wěn)定性分析 治理措施

1 引言

危巖體是指陡峭邊坡上被多組結(jié)構(gòu)面切割，在重力、風(fēng)化營(yíng)力、地應(yīng)力、地震、水體等作用下與母巖逐漸分離，穩(wěn)定性較差的巖體。破壞型式有滑塌、墜落和傾倒3種[1]。

伊嘉公路危巖體位于伊春區(qū)伊春河大橋下游東側(cè)邊坡上，距河水面高差約60m，斜坡的坡度大于45°。危巖體分布地段長(zhǎng)約250m，共有4處危巖體，總體積249.4m3。危巖在重力、自然風(fēng)化、裂隙水等影響下，可能剪斷下部薄弱基腳，失穩(wěn)破壞，對(duì)其下部的旅游區(qū)公路過(guò)往車輛和行人構(gòu)成嚴(yán)重威脅。本文對(duì)伊嘉公路危巖體穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并據(jù)此提出了治理該危巖體的可行對(duì)策。

2 危巖發(fā)育地質(zhì)環(huán)境條件

伊春河大橋下游東側(cè)邊坡，其下部伊春河岸邊海拔高228～234m，危巖帶海拔高程為260～320m，相對(duì)高度30～90m，河谷邊坡陡峭，自然坡度為40～60°，人工邊坡60～80°。屬小興安嶺山脈之東南段，地形復(fù)雜。地貌屬中低山丘陵區(qū)，地勢(shì)呈南東高，北西低。

危巖帶出露地層為華力西期白崗質(zhì)花崗巖和第四系壤土及殘坡積物，其中花崗巖從上到下風(fēng)化程度為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化。邊坡表層的殘坡積物厚0.2～0.70m，巖性為碎石夾粘性土。

區(qū)內(nèi)影響危巖穩(wěn)定性的地下水類型有基巖裂隙水和松散層孔隙潛水。地下水受大氣降雨補(bǔ)給，由于邊坡坡度大，地下水徑流條件好，多排泄到前緣的伊春河及其低洼地帶。

3 危巖體特征

危巖邊坡長(zhǎng)約250m，平均每立方米發(fā)育裂隙3～10條，巖體較完整，邊坡整體穩(wěn)定，4處危巖體中危巖1、2、3屬塊狀危巖體，其主要受斷層、裂隙和巖體厚度控制，同時(shí)也受巖體強(qiáng)度控制。危巖后壁受與坡面大致平行的卸荷裂隙切割，危巖體體積較大，母巖強(qiáng)度較高，它們共有一條控制裂隙——裂隙L3，產(chǎn)狀85～95°∠11～22°，長(zhǎng)約150m，傾向與邊坡傾向相反，張開(kāi)度0.1～0.5m，泥質(zhì)或碎石充填，充填飽滿，該結(jié)構(gòu)面形成巖體的軟弱夾層。危巖4為不規(guī)則狀巖體，其主要受裂隙和巖體厚度控制，分布在強(qiáng)度較高、厚度較大的母巖上，體積較小，巖性為中風(fēng)化-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，每立方米發(fā)育裂隙2～5條。

4 危巖體破壞特征

危巖1、2、3均發(fā)育有巖腔，抗風(fēng)化能力減弱，在差異風(fēng)化作用下，在松動(dòng)破碎處形成深0.5～2.0m，高1.0～3.0m的巖腔。同時(shí)危巖1～3控制裂隙貫通，張開(kāi)度大，近期坍塌跡象明顯，陡巖相對(duì)不穩(wěn)定，卸荷帶寬度為10～20m。危巖4不發(fā)育巖腔，上有植被覆蓋，整體較穩(wěn)定，但在斷層兩盤1～2m范圍內(nèi)因斷層錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致裂隙發(fā)育，巖體碎裂，故可能發(fā)生小規(guī)模的落石，不會(huì)發(fā)生大規(guī)模的崩塌。

危巖體失穩(wěn)方式，受多方面因素的影響。根據(jù)對(duì)區(qū)內(nèi)危巖總體形態(tài)、發(fā)育規(guī)模、基底和底界層特征和空間分布特征分析，其中危巖4可能發(fā)生墜落時(shí)破壞，危巖1、2、3均有可能發(fā)生傾倒式破壞。

5 危巖體穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

5.1 定性分析

主要采用野外穩(wěn)定性定性判斷為主，輔以室內(nèi)計(jì)算的方式對(duì)危巖體進(jìn)行評(píng)價(jià)。以危巖1為例，坡面產(chǎn)狀270∠70，后壁產(chǎn)狀90∠71，側(cè)壁產(chǎn)狀20∠80，底面85∠13。通過(guò)赤平投影[2]可以分析得出，危巖1目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能發(fā)生傾倒破壞。同樣方式可推斷危巖2和3亦處于不穩(wěn)定狀態(tài)，也可能發(fā)生傾倒破壞。危巖4基本穩(wěn)定，不過(guò)可能有塊石墜落。

5.2 定量分析

根據(jù)危巖體受力情況及最可能的破壞形式，采用剛體極限平衡理論進(jìn)行計(jì)算和分析，此處選用傾倒和墜落式兩種基本模型來(lái)計(jì)算

[3]。

傾倒式危巖

墜落式危巖

計(jì)算參數(shù)的選擇系結(jié)合野外調(diào)查及試驗(yàn)結(jié)果來(lái)綜合確定，根據(jù)野外場(chǎng)地地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，危巖體屬較堅(jiān)硬巖，結(jié)構(gòu)面的結(jié)合程度一般，參照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330-2002），危巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值：內(nèi)擦角(φ)取20°～35°，內(nèi)聚力(C)取20～30Kpa。在進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)考慮兩個(gè)工況，工況一：自重(天然狀態(tài))和工況二：自重+裂隙水壓力(暴雨?duì)顟B(tài))，工況一時(shí)取中值，即取φ=31°，C=30Kpa，工況二時(shí)取小值，即取φ=27°，C=20Kpa?；轿r計(jì)算時(shí)考慮裂隙水，天然狀態(tài)取三分之一裂隙水柱高，暴雨期間取二分之一裂隙水柱高。本場(chǎng)地不考慮地震影響因素，采用單個(gè)危巖體塊體穩(wěn)定性計(jì)算方法，結(jié)合實(shí)際加以累積疊加進(jìn)行計(jì)算。巖體比重依據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，天然狀態(tài)下取24.3K/m3，暴雨?duì)顟B(tài)下取24.8K/m3。對(duì)W1-W4危巖體進(jìn)行計(jì)算,危巖體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

5.3 危巖穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

表1 危巖體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

由以上危巖穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果可知，W1在天然狀態(tài)下穩(wěn)定，在暴雨?duì)顟B(tài)下不穩(wěn)定；W2在天然狀態(tài)下欠穩(wěn)定，在暴雨?duì)顟B(tài)下不穩(wěn)定；W3在天然狀態(tài)下穩(wěn)定，在暴雨?duì)顟B(tài)下欠穩(wěn)定；W4在天然狀態(tài)下欠穩(wěn)定，在暴雨?duì)顟B(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

危巖體W1、W2、W4穩(wěn)定性較差，破壞性結(jié)構(gòu)面已基本形成，近期在暴雨等外界因素作用下，發(fā)生破壞產(chǎn)生崩塌的概率很高，必須立即進(jìn)行治理。危巖體W3穩(wěn)定性較好，由于破壞結(jié)構(gòu)面尚未完全形成，但受各種因素尤其是降水、人類活動(dòng)等影響，其破壞面將會(huì)逐漸形成，也應(yīng)該及時(shí)納入治理范圍。

5.4 危巖體整治處理

伊嘉公路危巖體主要破壞形式為崩塌、落石。治理工程宜采用清除、嵌補(bǔ)、支撐、攔擋及錨固等措施相接合以達(dá)到護(hù)坡固坡之目的。根據(jù)工程區(qū)的工程地質(zhì)特點(diǎn)，治理工程建議如下：危巖體清除+坡面整形＋SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)+坡腳種植攀藤植物地蔓等。

其中SNS(Safety Netting System)系統(tǒng)是以高強(qiáng)度柔性網(wǎng)(鋼絲繩網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、高強(qiáng)度鋼絲格柵)作為主要構(gòu)成部分，并以覆蓋和攔截兩大基本類型來(lái)治理各類斜坡坡面崩塌落石、風(fēng)化剝落等地質(zhì)災(zāi)害和雪崩、岸坡沖刷、爆破飛石、墜物等危害的新型柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)，它是一種集構(gòu)件設(shè)計(jì)與加工、系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)與定型、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)選型、現(xiàn)場(chǎng)布置與施工設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化技術(shù)。SNS系統(tǒng)具有良好的地形適應(yīng)性，其開(kāi)放性為邊坡的植被生長(zhǎng)提供了可能，同時(shí)施工快速方便，施工過(guò)程干擾小，施工工期短，工程視覺(jué)效果相對(duì)較好[4]。

6 結(jié)論

通過(guò)綜合分析評(píng)判，伊嘉公路危巖體W3處于欠穩(wěn)定～穩(wěn)定，W1、W2、W4處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定。不穩(wěn)定的危巖在風(fēng)化作用、水文地質(zhì)作用(降雨、水的凍脹)、植物根劈、地震等各種時(shí)效作用影響下，極易坍塌，對(duì)坡腳處的居民及行人、車輛構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

針對(duì)W1～W4危巖體所處的地形地質(zhì)條件，結(jié)合危巖體分布位置及其穩(wěn)定性，建議對(duì)危巖體采取SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)和坡腳種植攀藤植物地蔓等治理措施，這樣既能確保安全，又能美化自然環(huán)境，真正體現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)“人與環(huán)境和諧發(fā)展”的理念。

[1]楊淑碧，董孝壁.重慶市中心危巖穩(wěn)定性研究 [M].成都：成都科技大學(xué)出版社，1994

[2]曾憲明.宜萬(wàn)鐵路五爪觀危巖體穩(wěn)定性分析 [J].鐵道勘察,2009(4)：23～26

[3]陳洪凱，唐紅梅，王蓉.三峽庫(kù)區(qū)危巖穩(wěn)定性計(jì)算方法及應(yīng)用 [J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23(4)：614～619

[4]陽(yáng)友奎.崩塌落石的SNS柔性攔石網(wǎng)系統(tǒng) [J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1998，(增刊)：313～321

TU94+3.2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-161-2