地震引發某危巖體防治工程設計

黃　超，丁保艷

地震引發某危巖體防治工程設計

黃超，丁保艷

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅蘭州730050）

通過野外調查，詳細統計了某危巖體的各類結構面，采用赤平投影方法分析了危巖體變形失穩的模式，通過定量計算確定了危巖體落石速度和彈跳距離，與現場調查較吻合，最后提出了危體巖防治措施，通過防治措施的實施，取得了較好的防治效果，可以為類似危巖體防治提供參考。

危巖體；赤平投影；治理措施

1　概述

2008年5月12日14時28分，四川盆地西部龍門山斷裂帶發生了震級高達Ms8.0級的汶川特大地震。強烈的地震不僅對建筑物和構筑物造成極大破壞，產生重大的人員傷亡和財產損失，而且還觸發了大量崩塌、滑坡地質災害。甘肅省隴南市某危巖體即是由于地震引發的地質災害之一，該段斜坡分布的危巖體威脅該村38戶約180人的生命、財產安全，特別是位于村內一所由銀監會投資設立的小學，威脅校內師生約50人。本文在對該危巖體現場考察的基礎上，對危巖體中1、2號危巖體做了較為具體的描述，同時，結合危巖體地質結構特征采用赤平投影的方法分析了危巖體變形失穩的模式，最后根據對變形失穩模式的判斷，采用定量計算的手段，對危巖體采取了錨桿和主動防護網的防治措施。根據施工后的情況，取得了較好的防治效果。

2　1#、2#危巖體變形特征及穩定性分析

1、2#危巖體位于斜坡左上方的條梁上，兩處危巖體性質相近。兩處危巖體均由中厚層灰巖組成，1#危巖體面積約495m2，厚度2～3m，危巖體積約1200m3，2#危巖體面積約550m2，厚度約2m，危巖體積約1100m3。兩處危巖體產狀紊亂，基本產狀為30° ∠5°，多為已發生移動的巖體，本次選取有代表性的結構面進行統計和描述，薄層灰巖節理裂隙極其發育，局部有粉土或碎石充填。下伏基巖為千枚巖夾板巖，地層產狀20°∠5°，產狀反傾。坡面巖石在各個結構面作用下極為破碎，巖石崩落、掉塊等災害發生易發，嚴重威脅坡腳村民安全。

在本次勘查中1、2#危巖體斜坡共統計各類結構面20組，統計內容包括各組結構面的產狀（傾向/傾角）、結構面間距、結構面延伸長度、結構面張開度（裂縫寬度），統計結果見表1。

表1　1、2#危巖體結構面統計表

采用赤平投影法對統計的結構面進分析，進而分析1#、2#危巖體變形特征及穩定性。對1、2#危巖體斜坡的上述統計結構面進行赤平投影，生成結構面等密度圖（如圖1，2所示）。

圖1　1、2#危巖體優勢結構面赤平投影

圖2　1、2#危巖體結構面極點等密度分布圖

根據等密度圖可以看出，1、2#危巖體一共4組優勢結構面，分別為第1組45°∠65°；第2組190° ∠80°；第3組220°∠75°；第4組250°∠60°。結合等密度圖分析結果，對照危巖體災害發育現狀，主要是已崩落區域結構面情況，說明等密度圖分析結果與現場實際吻合較好。

通過上圖分析得出如下結果：

1）第1組結構面極點落入傾倒不穩定區，沿該組結構面可能發生傾倒破壞；

2）2/4結構面交線的極點以及第4組結構面極點落入滑動區，說明在各組結構面交線作用下1、2#危巖體會發生楔形體破壞；

3）其余結構面及結構面交線極點未落如傾倒及滑動區。

根據赤平投影分析，1、2#危巖體主要治理對象為1、2、4組結構面發育區域，在1、2、4組結構面的作用下危巖體主要失穩模式為滑動破壞、楔形體破壞以及傾倒破壞。

3　落石運動計算

3.1落石速度計算

本次斜坡無明顯臺階，且相鄰段坡角度相差小于5°，落石計算速度按任意形狀物體沿坡面滾動理論計算：

式中：V——巖塊崩落到地面時的速度；

H——石塊墜落高度，本次危巖體取為110m；

g——重力加速度，取為9.81m/s2；

k——石塊沿山坡運動所受阻力特征系數，按下列條件取值。

3.2落石彈跳距離計算

石塊在撞擊坡腳平臺后，其運動軌跡曲線方程為：

ρ——恢復系數，本次勘查按密實巖塊堆積層，恢復系數取0.5；

λ——瞬間摩擦系數，本次勘查按密實巖塊堆積層取值，瞬間摩擦系數取0.3。

Φ——入射角，通常采用山坡坡腳a為入射角的值，取為45°。

落石第一次彈跳的最遠距離X0為：

4　治理工程設計

針對1、2#危巖體治理設計措施為：沿上述三組結構面反傾向布設錨桿、GPS2型主動防護網、危巖清理。

1、2#錨桿工程設計入射角度與結構面傾向相反，錨桿設計入射方向90°，入射角度與水平面夾角20°，2根直徑Φ16鋼筋，長度4.5m，錨桿在巖坡面上水平間距4.5m，豎向間距4.5m，累計布設80根、88根。

1、2#危巖體在多組結構面作用下圍巖破碎，采用GPS2型主動防護網支護，布設總面積分別為590m2、780m2。網的型號DO/08/300：菱形鋼絲繩網，鋼絲繩直徑為Φ8，網孔尺寸（菱形邊長30mm）；每塊網的尺寸4m×4m，地形變化復雜處可采用4m×2m，采用8mm鋼絲縫合線與支撐繩連接。

錨桿：錨桿材料Φ16鋼筋；錨孔深度4.5m；孔徑50mm；砂漿強度M30；孔口凹槽直徑20cm，深20cm；錨桿抗拔力大于50kN。

支撐繩：橫向采用φ16鋼絲繩，縱向采用φ12鋼絲繩，布設尺寸4.5m×4.5m，地形變化復雜處可采用4.5m×2.5m，并進行張拉。

鋼絲格柵網：防護較破碎的危巖體，尺寸依據破碎危巖體面積而定，格柵網用直徑Φ2.2的鋼絲繩制成，并與支撐繩連接。

通過治理工程的實施，取得了較好的防治效果。

5　結論

1）現場調查，詳細統計了危巖體節理面的發育情況，利用赤平投影方法合理的確定了危巖體的失穩模式。對于相似類型的危巖體可以通過赤平投影的方法合理確定危巖體失穩模式；

2）通過現場的調查合理確定計算參數，用科學的計算方法計算了落石的速度和距離，計算結果可作為治理設計的依據；

3）通過采用危石清理+錨固+主動防護網+被動防護網的治理措施，取得了較好的防治效果，可以作為類似工程的參考。

［1］ 徐邦棟.滑坡分析與防治［M］.北京：中國鐵道出版社，2001.

［2］ 鄭穎人，陳祖煜，王恭先，等.邊坡與滑坡工程治理［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［3］ 孫玉科，古訊.赤平極射投影在巖體工程地質力學中的應用［M］.北京：科學出版社，1980.

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