地震引发某危岩体防治工程设计

黄　超，丁保艳

地震引发某危岩体防治工程设计

黄超，丁保艳

（甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院，甘肃兰州730050）

通过野外调查，详细统计了某危岩体的各类结构面，采用赤平投影方法分析了危岩体变形失稳的模式，通过定量计算确定了危岩体落石速度和弹跳距离，与现场调查较吻合，最后提出了危体岩防治措施，通过防治措施的实施，取得了较好的防治效果，可以为类似危岩体防治提供参考。

危岩体；赤平投影；治理措施

1　概述

2008年5月12日14时28分，四川盆地西部龙门山断裂带发生了震级高达Ms8.0级的汶川特大地震。强烈的地震不仅对建筑物和构筑物造成极大破坏，产生重大的人员伤亡和财产损失，而且还触发了大量崩塌、滑坡地质灾害。甘肃省陇南市某危岩体即是由于地震引发的地质灾害之一，该段斜坡分布的危岩体威胁该村38户约180人的生命、财产安全，特别是位于村内一所由银监会投资设立的小学，威胁校内师生约50人。本文在对该危岩体现场考察的基础上，对危岩体中1、2号危岩体做了较为具体的描述，同时，结合危岩体地质结构特征采用赤平投影的方法分析了危岩体变形失稳的模式，最后根据对变形失稳模式的判断，采用定量计算的手段，对危岩体采取了锚杆和主动防护网的防治措施。根据施工后的情况，取得了较好的防治效果。

2　1#、2#危岩体变形特征及稳定性分析

1、2#危岩体位于斜坡左上方的条梁上，两处危岩体性质相近。两处危岩体均由中厚层灰岩组成，1#危岩体面积约495m2，厚度2～3m，危岩体积约1200m3，2#危岩体面积约550m2，厚度约2m，危岩体积约1100m3。两处危岩体产状紊乱，基本产状为30° ∠5°，多为已发生移动的岩体，本次选取有代表性的结构面进行统计和描述，薄层灰岩节理裂隙极其发育，局部有粉土或碎石充填。下伏基岩为千枚岩夹板岩，地层产状20°∠5°，产状反倾。坡面岩石在各个结构面作用下极为破碎，岩石崩落、掉块等灾害发生易发，严重威胁坡脚村民安全。

在本次勘查中1、2#危岩体斜坡共统计各类结构面20组，统计内容包括各组结构面的产状（倾向/倾角）、结构面间距、结构面延伸长度、结构面张开度（裂缝宽度），统计结果见表1。

表1　1、2#危岩体结构面统计表

采用赤平投影法对统计的结构面进分析，进而分析1#、2#危岩体变形特征及稳定性。对1、2#危岩体斜坡的上述统计结构面进行赤平投影，生成结构面等密度图（如图1，2所示）。

图1　1、2#危岩体优势结构面赤平投影

图2　1、2#危岩体结构面极点等密度分布图

根据等密度图可以看出，1、2#危岩体一共4组优势结构面，分别为第1组45°∠65°；第2组190° ∠80°；第3组220°∠75°；第4组250°∠60°。结合等密度图分析结果，对照危岩体灾害发育现状，主要是已崩落区域结构面情况，说明等密度图分析结果与现场实际吻合较好。

通过上图分析得出如下结果：

1）第1组结构面极点落入倾倒不稳定区，沿该组结构面可能发生倾倒破坏；

2）2/4结构面交线的极点以及第4组结构面极点落入滑动区，说明在各组结构面交线作用下1、2#危岩体会发生楔形体破坏；

3）其余结构面及结构面交线极点未落如倾倒及滑动区。

根据赤平投影分析，1、2#危岩体主要治理对象为1、2、4组结构面发育区域，在1、2、4组结构面的作用下危岩体主要失稳模式为滑动破坏、楔形体破坏以及倾倒破坏。

3　落石运动计算

3.1落石速度计算

本次斜坡无明显台阶，且相邻段坡角度相差小于5°，落石计算速度按任意形状物体沿坡面滚动理论计算：

式中：V——岩块崩落到地面时的速度；

H——石块坠落高度，本次危岩体取为110m；

g——重力加速度，取为9.81m/s2；

k——石块沿山坡运动所受阻力特征系数，按下列条件取值。

3.2落石弹跳距离计算

石块在撞击坡脚平台后，其运动轨迹曲线方程为：

ρ——恢复系数，本次勘查按密实岩块堆积层，恢复系数取0.5；

λ——瞬间摩擦系数，本次勘查按密实岩块堆积层取值，瞬间摩擦系数取0.3。

Φ——入射角，通常采用山坡坡脚a为入射角的值，取为45°。

落石第一次弹跳的最远距离X0为：

4　治理工程设计

针对1、2#危岩体治理设计措施为：沿上述三组结构面反倾向布设锚杆、GPS2型主动防护网、危岩清理。

1、2#锚杆工程设计入射角度与结构面倾向相反，锚杆设计入射方向90°，入射角度与水平面夹角20°，2根直径Φ16钢筋，长度4.5m，锚杆在岩坡面上水平间距4.5m，竖向间距4.5m，累计布设80根、88根。

1、2#危岩体在多组结构面作用下围岩破碎，采用GPS2型主动防护网支护，布设总面积分别为590m2、780m2。网的型号DO/08/300：菱形钢丝绳网，钢丝绳直径为Φ8，网孔尺寸（菱形边长30mm）；每块网的尺寸4m×4m，地形变化复杂处可采用4m×2m，采用8mm钢丝缝合线与支撑绳连接。

锚杆：锚杆材料Φ16钢筋；锚孔深度4.5m；孔径50mm；砂浆强度M30；孔口凹槽直径20cm，深20cm；锚杆抗拔力大于50kN。

支撑绳：横向采用φ16钢丝绳，纵向采用φ12钢丝绳，布设尺寸4.5m×4.5m，地形变化复杂处可采用4.5m×2.5m，并进行张拉。

钢丝格栅网：防护较破碎的危岩体，尺寸依据破碎危岩体面积而定，格栅网用直径Φ2.2的钢丝绳制成，并与支撑绳连接。

通过治理工程的实施，取得了较好的防治效果。

5　结论

1）现场调查，详细统计了危岩体节理面的发育情况，利用赤平投影方法合理的确定了危岩体的失稳模式。对于相似类型的危岩体可以通过赤平投影的方法合理确定危岩体失稳模式；

2）通过现场的调查合理确定计算参数，用科学的计算方法计算了落石的速度和距离，计算结果可作为治理设计的依据；

3）通过采用危石清理+锚固+主动防护网+被动防护网的治理措施，取得了较好的防治效果，可以作为类似工程的参考。

［1］ 徐邦栋.滑坡分析与防治［M］.北京：中国铁道出版社，2001.

［2］ 郑颖人，陈祖煜，王恭先，等.边坡与滑坡工程治理［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［3］ 孙玉科，古讯.赤平极射投影在岩体工程地质力学中的应用［M］.北京：科学出版社，1980.

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