下季节海上行2.6km 处公路内侧危岩体稳定性分析与治理

黄艳琴

（成都理工大学 环境与土木工程学院，四川 成都 610000）

危岩体的潜在危险度较大，一旦发生失稳破坏，容易对人类生命财产安全及社会经济发展造成严重威胁，因此对危岩体的稳定性进行分析与治理是工程界的一项重大工程，而关于这方面的防治与治理，其相关技术的发展已经相对成熟。

下季节海上行2.6km 处公路内侧危岩体位于九寨沟景区下季节海上行2.6km 处斜坡上，所在地貌单元属于高中山地貌。其中下季节海上行2.6km处公路内侧局部地段近直立，相对高差约590m，基岩裸露，崩塌发育，危岩体一旦失稳破坏，将直接威胁坡脚公路、景区游客及景区工作人员生命安全，因此展开下季节海上行2.6km 处公路内侧危岩体稳定性分析与落石运动特征计算，提出治理工程和设定防护措施是非常有必要的。

一、地质背景

（一）地形地貌

研究区位于青藏高原和四川盆地两大地貌单元的过渡地带，以高寒山地和峡谷为主，属白水河流域山地区，区内平均海拔3000m 以上，相对高度差达2000m。地势南西较高，北东较低，河流切割明显，地面起伏较大，山脉大多呈南北走向和北东走向。

（二）地层岩性

区内主要出露石炭系上统岷河组二段（Cm2）灰岩、白云质灰岩、偶夹燧石灰岩，岷河组一段（Cm1）灰岩、板岩、变质砂岩，泥盆系上统益哇沟组（DCy）灰岩、含燧石灰岩夹少量砾屑灰岩，为正常层序产出，岩层倾角较陡，在长海附近因受背斜影响，倾角较缓。

（三）地质构造与地震

1.地质构造

研究区位于松潘—甘孜造山带丹巴—汶川构造岩片与西秦岭造山带摩天岭地块的结合部位。以塔藏构造带、雪山断裂、岷江断裂为界，北东角和北西为松潘—甘孜造山带阿尼玛卿构造带和马尔康逆冲—滑脱岩片，中部为西秦岭造山带摩天岭推覆体。

2.地震

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[1]和《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）[2]，九寨沟县抗震设防烈度值为Ⅷ度，地震动峰值加速度为0.2g，设计基本地震反应谱特征周期为0.45。

（四）水文地质条件

区内地表水总体上为自南向北径流，地下水类型主要以岩溶水状态分布，是由研究区的蓄水构造和地形条件决定的，并受岩溶侵蚀基准面控制。

（五）人类工程活动

研究区位于九寨沟景区内，人类工程活动相对较少，主要为景区公路、人行栈道的修建，工程建设过程中对斜坡坡脚开挖较少。

二、危岩体基本特征

（一）危岩分布、类型及形态特征

危岩体所在斜坡整体上呈“倒扣碗”状，左右两侧以山脊为界，后缘以第一级分水岭为界，前缘至景区道路和栈道为止。斜坡坡向约50°-110°，平均坡度约40°，局部地段为陡坡和陡坎，最大相对高差约590m，区内平均纵长440m，横宽约1500m，平面面积约0.66km2。根据危岩体的规模，破坏模式等，划分为 4 个危岩体，编号 WY01-04。

（二）危岩体失稳影响因素

1.地形条件：研究区主要为陡坡地貌，上部陡下部缓，局部近直立。裂隙发育，将岩体切割破碎，形成高陡临空面，坡面凹凸不平，在多处形成小岩腔，这是危岩体形成的必要条件。

2.结构面：区内危岩体主要被裂隙切割，主要发育有两组裂隙面，岩体破碎-较破碎，岩体表层呈碎裂状，易产生剥落掉块。

3.气候条件：暴雨、雪融水。水会降低结构面的物理力学性能，雨、雪融水渗透入裂隙形成的静水压力和冻胀力，使得危岩在雨雪季的稳定性大幅度减小。

4.地震作用：地震作用对危岩产生水平振动力，促使岩体卸荷，导致岩体裂隙扩展，应力发生重分布，是危岩发展的诱发因素之一。

三、危岩体稳定性分析

（一）危岩体整体稳定性定性评价

危岩体位于下季节海上行2.6km 处公路内侧的陡坡上，斜坡最大相对高差近590m，上陡下缓，局部近于直立。地表出露基岩为石炭系下统岷河组灰岩（Cm1），矿物成分主要为方解石。区内发育三组裂隙，共同切割岩体，使岩体破碎，呈碎裂、镶嵌结构，结构面平直粗糙，无充填。

该处危岩体主要受两组竖向结构面控制，岩体被切割呈块状，下部有凹腔形成，但凹腔尚未深入。整体处于稳定状态，局部在降雨、地震等作用下，可能发生滑移式和坠落式破坏。

（二）危岩体单体定量评价

1.计算公式与模型

（1）滑移式（后缘无陡倾裂隙）

式中：V裂隙水压力(kN/m)；Q地震力(kN/m)，Q=ζe×W；F危岩稳定性系数；c——后缘裂隙粘聚力标准值(kPa)；φ后缘裂隙内摩擦角标准值(°)；α滑面倾角(°)；W危岩体自重(kN/m)。

（2）坠落式（后缘有陡倾裂隙的悬挑式危岩，按下列二式进行计算，稳定性系数取两种计算结果中的较小值）

在地图编制中地图编制软件往往决定后期的地图出版流程，决定地图数字化生产过程中一系列问题的处理原则和方法。目前通用矢量图形软件主要有 CorleDraw、Illustrator、Freehand这 3种软件，这些软件系统稳定，图形表现形式完美，色彩丰富，支持用户定义符号、图层操作、矢量栅格叠加；另外，这些软件都可直接输出成印前系统接受的EPS格式，输出挂网胶片。因此在地图生产中使用非常普及。本文针对地图编制过程中所涉及的菜单、工具、软件功能等对Coreldraw和Illustrator这2种软件进行比较分析，便于生产实践中将各类软件的优点有机结合起来，有效提高地图编制工作效率。

式中：ξ危岩抗弯力矩计算系数；a0危岩体重心到潜在破坏面的水平距离（m）；b0危岩体重心到过潜在破坏面形心的铅垂距离(m)；flk危岩体抗拉强度标准值（kPa）；c危岩体粘聚力标准值(kPa)；φ危岩体内摩擦角标准值（°）。其它符号意义同前。

2.计算参数

区内主要为石炭系下统岷河组灰岩组成，对危岩崩塌区采用刻槽取样，在室内完成岩石的天然密度，天然抗压强度、饱和抗压强度、抗拉强度及抗剪强度的测试，得到岩石的各项物理力学性质指标。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）要求对岩土参数进行统计，综合各项测试成果，结合当地的地区经验，提出区内各岩层的力学性质指标[5]。

3.计算工况

选取三种计算工况[4]：工况I、II、III，分别为自然、自然+暴雨、自然+地震工况。

4.计算结果

表3.4 危岩稳定状态判断

表3.6 危岩单体稳定性分析计算成果表

（三）危岩体破坏后的运动计算

1.根据落石运动轨迹曲线计算落石弹跳高度与冲击动能[7]，计算轨迹图如下3.3。

2.主要计算公式：

（2）质点运动轨迹在水平和垂直方向对斜坡面的最大偏离距离分别为Lmax和hmax，计算公式为：

式中：V0石块落至O 点处的反射速度（m/s）；β石块反射速度的方向与纵坐标轴之间的夹角（°）；g重力加速度（m/s2）。

通过稳定性分析，区内危岩在天然工况时处于稳定状态，在暴雨和地震工况时处于欠稳定状态，存在零星掉块现象。分析落石运动特征，落石最远运动至坡脚景区公路及栈道附近，对坡面植被、坡脚景区道路及栈道造成一定威胁，因此开展对九寨沟县九寨沟景区下季节海上行2.6km 处公路内侧危岩体的治理是十分必要的。

四、治理工程设计

根据结果分析，结合区内危岩体崩落威胁对象，拟采用主动网+被动防护网+局部清理方案进行治理[12]。WY01 和WY02 采用防治方式为铺设被动防护网，立柱基座通过地脚螺栓锚杆固定于桩板墙桩体内，立柱间距为10m，被动防护网布设长度40m，选用RXI-200 型，网高5m，立柱间距10m。主动防护网布设于WY03 危岩单体，布设面积约420.0m2，选用SPIDER 型，主动网系统锚杆布设为4.5m×4.5m 的正方形，设计锚杆俯角20 度，长度为3m（锚固深度），支撑绳构成的每个网格内铺设一张4m×4m 的DO/08/300 型钢绳网与SO/2.2/50 格栅网[8]。WY04 危岩单体采用清除危石的治理措施，清理方量约370m3。

五、结论

（一）通过稳定性分析，危岩体在暴雨和地震工况下处于欠稳定状态，易发生崩落现象。

（二）采用坠落轨迹及冲击能计算落石运动特征，WY01 单体弹跳距离和高度最大，运动冲击动能最大，WY04 单体最小冲击动能最小。

（三）通过现场调查，分析了危岩体的发育特征、失稳模式等，根据计算结果，对不同危岩单体采用主动网+被动防护网+局部清理方案进行治理。