湖北省干溪溝崩塌落石運動特征研究

許超 閆文靜

摘 要：為了研究干溪溝崩塌落石運動特征變化規律，采用RocFall數值模擬的方法對危巖體失穩后落石的運動特征進行了模擬，通過模擬得到了落石運動過程中的彈跳高度、運動速度和沖擊能量。模擬結果較好的反映了落石的運動狀態，為治理工程的設計提供了理論支持，具有工程應用價值。

關鍵詞：崩塌；落石；運動特征；RocFall

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.082

0 引言

崩塌是指位于陡坡或者懸崖臨空面被若干組結構面切割，受重力、地震、水壓力等外力地質作用的影響，失穩后隨即發生一種突然且垂直位移急劇變化的動力地質現象。我國是一個崩塌災害頻發的國家，每年崩塌發生的次數均在1000次以上，造成巨大的經濟損失，因此對崩塌的研究與治理尤為重要，而崩塌的治理必須結合落石的運動特征進行。劉慧明[1]研究了長白山天池地區龍門峰崩塌落石運動軌跡；丁冰冰[2]通過危巖落石室內試驗研究了落石的形態對運動特征的影響，陳躍[3]采用RocFall數值模擬軟件對云龍礦區崩塌落石運動特征進行了模擬分析。

本文以湖北省房縣干溪溝崩塌為研究對象，對崩塌落石的運動特征進行綜合研究，為治理工程的設計提供理論支持，具有一定的理論意義和工程價值。

1 崩塌簡介

2017年10月2日上午8點30分左右，受強降雨影響，干溪溝坡體突發崩塌，至10月6日基本保持穩定，在此期間持續有碎塊石滾落。根據調查走訪結果，在干溪溝崩塌發生之前，未出現過大規模的山體崩塌，僅逢陰雨天氣，會有少量的塊石順坡滾落，未造成過人員傷亡及財產損失。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

研究區主要屬于構造溶蝕、侵蝕中低山區地形，海拔高程大多在1100～1500m相對高差約為400m，地形切割深度在400～1000m之間。區內山體相對較陡，一般坡度25～75°，山勢走向多為北東至南西向。

2.2 地層巖性

根據現場勘查和區域地質資料，研究區出露的地層由老到新依次為志留系中統竹溪組灰巖（S2Z）和第四系松散堆積物（Q4）。

2.3 地質構造

干溪溝崩塌所在區域未見大型構造，結構面相對發育。現場調查結果表明，研究區內主要發育兩組優勢結構面，第一組結構面傾向為210～257°，第二組結構面傾向為325～355°。

2.4 水文地質條件

研究區地表水主要接受大氣降水補給，季節特征明顯，大氣降水沿沖坡體表面直接排出，已崩塌區南北兩側各發育一條沖溝。研究區地下水按含水介質特征劃分為上層滯水、碳酸鹽巖裂隙巖溶水兩種類型。

3 崩塌落石運動特征分析

3.1 RocFall軟件介紹

RocFall是一款用于崩塌落石問題分析的實用型軟件，該軟件的基本原理是通過輸入落石的位置、質量、數量、初始的運動特征以及坡面的法向與切向恢復系數和坡面摩擦角等參數來模擬研究落石在邊坡上的運動規律，計算得到落石在運動過程中的彈跳高度、運動速度、沖擊能量、落點位置等運動特征。

3.2 計算參數的確定

通過現場調查，根據坡面物質的組成以及植被的發育情況，取以下參數進行落石運動特征的模擬計算。AB段以崩坡積物和硬質土為主，植被較為發育，主要為矮小的灌木叢；BC段以第四系殘坡積物以及耕植土為主，植被相對較少，主要以玉米等農作物為主。

3.3 模擬計算及分析

（1）研究對象選取。選取欠穩定狀態的WY2-14為研究對象，WY2-14危巖所在的剖面為危巖體失穩后運動軌跡的計算剖面。

（2）計算結果。模擬危巖體失穩后落石的質量為120×103kg，模擬次數300次。圖1～圖2分別為模擬得到的彈跳高和沖擊能量圖。

模擬得到的危巖WY2-14失穩后落石的水平運動距離為307～357m，將近85%的落石集中分布在320～330m位置處. 落石在整個運動過程中，最大彈跳高度為2.86m，最大運動速度為39.48m/s，最大沖擊能量為10.21×104kJ。

4 結語

通過對湖北省干溪溝崩塌落石運動特征的研究，得到了危巖體失穩后落石的最大彈跳高度、最大運動速度和最大沖擊能量，為該崩塌治理設計提供了理論支持。RocFall軟件能夠較好的模擬落石的運動特征。對于國內類似工程的研究具有重要的指導意義。

參考文獻：

[1]劉慧明.長白山天池地區龍門峰崩塌落石運動軌跡研究[D].吉林大學，2012.

[2]丁冰冰.巖質邊坡危巖落石室內模型試驗研究[D].西南交通大學，2015.

[3]陳躍.西藏玉龍銅礦崩塌落石運動特征及數值模擬研究[J].地質災害與環境保護，2015，26（02）：105-108.

作者簡介：許超（1993-），男，山東鄒城人，碩士研究生，主要從事巖土體工程性質及穩定性分析方面的研究工作。