四川某災(zāi)害點(diǎn)危巖穩(wěn)定性分析

以四川某災(zāi)害點(diǎn)為研究對(duì)象，研究危巖分布、發(fā)育及結(jié)構(gòu)特征，采用赤平投影方法定性分析、計(jì)算公式定量評(píng)價(jià)，并結(jié)合斜坡變形跡象地面調(diào)查結(jié)果綜合評(píng)判危巖的穩(wěn)定性。

危巖穩(wěn)定性； 結(jié)構(gòu)特征； 定性分析； 定量評(píng)價(jià)

P642.21A

巖土工程與地下工程巖土工程與地下工程

［定稿日期］2022-12-07

［作者簡(jiǎn)介］任偉（1993—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害勘查與設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)勘察。

0" 引言

四川先后經(jīng)歷了“5·12”汶川、“4·20”蘆山、“8·8”九寨溝等Ⅶ級(jí)及以上的強(qiáng)烈地震，區(qū)域地質(zhì)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，危巖等次生地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。嚴(yán)重威脅著人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，制約著災(zāi)后恢復(fù)重建工作順利開(kāi)展。本文以四川某災(zāi)害點(diǎn)為研究對(duì)象，研究危巖分布、發(fā)育及結(jié)構(gòu)特征，采用赤平投影方法定性分析、計(jì)算公式定量評(píng)價(jià)，并結(jié)合斜坡變形跡象地面調(diào)查結(jié)果綜合評(píng)判危巖的穩(wěn)定性。

1" 地質(zhì)災(zāi)害特征及威脅對(duì)象

1.1" 危巖分布及發(fā)育特征

該災(zāi)害點(diǎn)位于農(nóng)戶后側(cè)斜坡地帶，呈北西和南東走向展布，平面上呈不規(guī)則矩形形狀，分布高程為310～340 m，斜坡坡向?yàn)?0°，坡度為75°～85°左右，斜坡整體植被以雜草、灌木為主，植被相對(duì)不發(fā)育。巖體較完整～完整，局部破碎，巖性為厚層狀砂巖夾薄層泥巖。

該災(zāi)害點(diǎn)主要發(fā)育4處危巖單體，其南東側(cè)斜坡發(fā)育危巖體WY01，位于斜坡中上部，坡度近直立，風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育，形態(tài)呈塊狀，危巖體后側(cè)陡傾裂隙發(fā)育張開(kāi)度0.1～0.25 m，大部分已形成貫通，且下部發(fā)育凹腔，深度0.8～1.2 m，底部基巖風(fēng)化程度強(qiáng)，WY01寬約4.5 m，高差4～5 m，厚度3～4 m，體積約70 m3；危巖體WY02形態(tài)呈塊狀，危巖體后側(cè)陡傾裂隙發(fā)育張開(kāi)度3～8 cm，下部發(fā)育凹腔，底部為基巖，風(fēng)化程度弱于危巖體WY01，凹腔深度約0.4～0.8 m，WY02寬約3 m，高差4～5 m，厚度2～3 m，體積約35 m3；北側(cè)與危巖體WY02相鄰的WY03危巖體位于斜坡中上部，風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育，形態(tài)呈塊狀，WY03寬約3 m，高差約7～8 m，厚度約1～2.5 m，體積約60 m3；北西側(cè)斜坡上部發(fā)育陡壁危巖體WY04，外側(cè)底面形成大面積懸空，巖體松動(dòng)。WY04寬約3 m，高差約2.0～2.5 m，厚度1～2 m，體積約15 m3。塊石堆積區(qū)位于陡坡下方平緩處以及坡腳。

1.2" 危巖結(jié)構(gòu)特征

針對(duì)危巖結(jié)構(gòu)特征，國(guó)內(nèi)學(xué)者作了大量的研究工作。2004年，趙允輝［1］在危巖調(diào)查的基礎(chǔ)上，考慮危巖變形影響因素，并結(jié)合危巖形態(tài)及結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而分析崩塌的形成機(jī)制，2009年，胡斌等［2］在邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析了砂泥質(zhì)巖互層邊坡崩塌的形成機(jī)理。

本區(qū)出露的地層主要為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）表灰紫、暗紫色砂、泥巖互層。自下而上，地貌形態(tài)呈下方平臺(tái)—緩斜坡—陡崖—緩坡，為危巖的形成提供了基本的地形條件。巖體表層風(fēng)化較強(qiáng)烈，由于坡度近于直立，結(jié)構(gòu)面也較陡，組成危巖體的地層以厚層狀砂巖為主，在陡崖中部和下部巖層可見(jiàn)砂巖與泥巖互層的形式出現(xiàn)，泥巖的風(fēng)化速度比砂巖快，差異風(fēng)化作用導(dǎo)致底部形成凹腔，加劇了巖體的不穩(wěn)定性，危巖塊體巖腔向崖內(nèi)進(jìn)一步風(fēng)化擴(kuò)展，塊體重心偏移、最終可能失穩(wěn)脫落。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，巖層層理面緩傾坡內(nèi)，產(chǎn)狀：280°∠6°～8°，坡面產(chǎn)狀：80°∠85°，主要發(fā)育2組優(yōu)勢(shì)裂隙結(jié)構(gòu)面（圖1），裂隙傾角多大于60°，裂隙特征分別為：①L1：傾向多在180°～200°，傾角一般在75°～90°，裂隙發(fā)育長(zhǎng)度2～5 m，間距0.5～2 m，裂面較光滑，一般呈張開(kāi)狀，張開(kāi)度2～15 cm，局部充填砂泥巖碎屑，該組裂隙多作為側(cè)向陡傾裂隙將巖體切割成塊狀;②L2：傾向多在75°～95°，傾角多在75°～85°，裂隙發(fā)育長(zhǎng)度約1～4 m，間距0.5～2 m，裂面較光滑，連通性好，一般呈張開(kāi)狀，張開(kāi)度5～25 cm，局部充填砂泥巖碎屑，該組裂隙多作為后緣陡傾裂隙將巖體切割成塊狀，成為危巖的控制裂隙。

2" 穩(wěn)定性分析

本次采用定性分析與定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法。定性分析采用赤平投影方法結(jié)合斜坡變形跡象地面調(diào)查結(jié)果綜合評(píng)判、分析危巖體的穩(wěn)定性。定量評(píng)價(jià)采用相應(yīng)計(jì)算公式進(jìn)行定量計(jì)算。

2.1" 危巖穩(wěn)定性定性分析

根據(jù)對(duì)該災(zāi)害點(diǎn)的地面調(diào)查，結(jié)合危巖體范圍、規(guī)模、危巖破壞模式及已經(jīng)出現(xiàn)的變形破壞跡象，采取赤平投影分析法進(jìn)行危巖帶穩(wěn)定性定性分析。圖1中節(jié)理裂隙L1、L2成大角度相交，且L2與坡面走向近于一致，傾角較陡，對(duì)巖體穩(wěn)定性不利；巖層層面與坡面斜交，且緩傾坡內(nèi)，對(duì)巖體的穩(wěn)定影響較小；同時(shí)節(jié)理裂隙L1與L2的結(jié)構(gòu)面組合與坡面傾向呈小角度相交，傾角較陡，對(duì)巖體穩(wěn)定性不利。

危巖受2組陡傾節(jié)理裂隙切割控制，巖體在這兩組陡傾節(jié)理裂隙以及緩傾坡內(nèi)巖層面的共同切割下形成塊體，易在自重和暴雨、地震等其他外界營(yíng)力共同作用下，繼續(xù)風(fēng)化卸荷，產(chǎn)生裂隙，地表水進(jìn)入坡面裂縫后，使得裂隙充滿水，易發(fā)育凹腔，臨空條件好，導(dǎo)致中上部塊體穩(wěn)定性差，危巖體可能發(fā)生變形破壞。

2.2" 危巖穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)

2.2.1" 計(jì)算參數(shù)

本次計(jì)算參數(shù)參考類(lèi)似災(zāi)害點(diǎn)勘查設(shè)計(jì)參數(shù)以及當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)經(jīng)驗(yàn)取值。砂巖、泥巖的主要物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。并根據(jù)GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》以及DB50/T 143-2018《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》的折減要求進(jìn)行折減。巖體抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)可根據(jù)裂隙影響系數(shù)確定，取值0.67；巖體抗拉強(qiáng)度取值折減系數(shù)可根據(jù)裂隙的發(fā)育程度、裂隙產(chǎn)狀與受拉方向的關(guān)系綜合確定，取值0.3；巖體抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)可根據(jù)巖體完整性確定，其中內(nèi)聚力折減系數(shù)取值0.3，內(nèi)摩擦角折減系數(shù)取值0.90；巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度取值可根據(jù)結(jié)構(gòu)面類(lèi)型及結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度確定。裂隙水壓力按裂隙蓄水能力和降雨情況確定。

巖土工程與地下工程任偉， 吳劍飛， 黎宗儀， 等： 四川某災(zāi)害點(diǎn)危巖穩(wěn)定性分析

2.2.2" 計(jì)算工況

（1）天然工況：自重（天然狀態(tài)）＋部分裂隙水壓力，采用表1中天然狀態(tài)的地質(zhì)參數(shù)，其中裂隙充水高度取取裂隙對(duì)硬性結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度為結(jié)合差的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值?。簝?nèi)摩擦角18～27°，黏聚力50～90kPa；在取值時(shí)，暴雨情況下取區(qū)間值中的較低值，天然情況下取較高值。

深度的1/3。

（2）暴雨工況：自重（飽和狀態(tài)）＋裂隙水壓力，采用表1中飽和狀態(tài)的地質(zhì)參數(shù)，其中裂隙充水高度取取裂隙深度的1/2。

（3）天然＋地震工況：自重（天然狀態(tài)）＋地震力，采用表1中飽和狀態(tài)的地質(zhì)參數(shù)，其中裂隙充水高度取取裂隙深度的1/3，地震烈度按Ⅵ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g。

2.2.3" 計(jì)算方法

由于危巖體的邊界條件、裂隙貫通深度難以準(zhǔn)確確定，本文把一些不完全確定的因素理想化地進(jìn)行定量分析計(jì)算。DB50/T 143-2018《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》中根據(jù)危巖體的破壞模式劃分危巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表2。依據(jù)陳

洪凱等［3］極限平衡理論及巖體結(jié)構(gòu)理論建立的危巖穩(wěn)定性計(jì)算方法，在平面圖上選取四個(gè)典型剖面線，穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2.4" 計(jì)算結(jié)果

（1）現(xiàn)狀條件下，整個(gè)危巖區(qū)不易產(chǎn)生大規(guī)模的整體崩滑，僅單個(gè)危巖體在誘發(fā)因素的影響下出現(xiàn)崩落、掉塊等。

（2）暴雨及地震對(duì)危巖的穩(wěn)定性影響較大，危巖體在暴雨及地震的影響下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)周邊住戶的生命財(cái)產(chǎn)造成潛在的威脅。

3" 結(jié)束語(yǔ)

（1）赤平投影方法結(jié)合斜坡變形跡象地面調(diào)查結(jié)果：巖體在這兩組陡傾節(jié)理裂隙以及緩傾坡內(nèi)巖層面的共同切割下形成塊體，易在自重和暴雨、地震等其他外界營(yíng)力共同作用下，繼續(xù)風(fēng)化卸荷，產(chǎn)生裂隙，地表水進(jìn)入坡面裂縫后，裂隙充滿水，在劈裂作用和差異風(fēng)化作用下，易發(fā)育凹腔，臨空條件好，導(dǎo)致中上部塊體穩(wěn)定性差，危巖體可能發(fā)生變形破壞。

（2）定量評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果表明：現(xiàn)狀條件下，整個(gè)危巖區(qū)不易產(chǎn)生大規(guī)模的整體崩滑，危巖體在暴雨及地震的影響下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)周邊住戶的生命財(cái)產(chǎn)造成潛在的威脅。

（3）定性分析，定量評(píng)價(jià)結(jié)果基本反應(yīng)危巖體的實(shí)際穩(wěn)定狀況，以期為類(lèi)似工程提供參考實(shí)例。

參考文獻(xiàn)

［1］" 趙允輝.危巖崩塌地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)與防治［J］. 中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2004，15（增刊）：33-38.

［2］" 胡斌，黃潤(rùn)秋. 軟硬巖互層邊坡機(jī)理及治理對(duì)策研究［J］. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009，17，（1）：200-205.

［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，（4）：614-619.