Rocf al l 軟件在崩塌地質災害防治工程設計中的應用

郝建群

（遼寧省第一水文地質工程地質大隊有限責任公司，遼寧錦州121000）

1 引言

葉城縣果薩斯中小學北側存在崩塌隱患，該處崩塌隱患帶具有帶狀面積大、危巖清除難度大、不可能進行常規的危巖清理及全面積的錨噴加固處置的特點，成為威脅山區農牧民生命財產安全的重大隱患，如何評價處置這樣的崩塌隱患，使其取得最佳防治效果至關重要。因此，必須采用現代科學理論進行、綜合分析，將經驗與科學分析有機結合起來，研究地質災害的時空分布規律與成災機理，從而形成崩塌災害預測與模擬、評價與決策的綜合防治方法，并以此為依據進行防治工程設計以保障民生命財產安全，防止大量土地資源被破壞并得以保護。

2 崩塌段工程概況及地質條件

崩塌隱患段位于果薩斯中小學西北部山坡陡坡，該崩塌（隱患）段長10m，陡坡巖性為青灰色卵礫石、漂石。該崩塌段主要發育17#危巖體，由于下部巖土體塌落，形成高陡坡面高差60m。該崩塌段主要危害對象為坡腳下一戶5 人生命財產、房屋及移動通信基站安全以及部分耕地資源。

3 運用Rocf al l 模擬軟件的環保應用

3.1 Rocf al l 模擬軟件的原理

邊坡上部的危巖塊體相對邊坡中下部具有較大的勢能，危石在自然應力的作用下從靜止危石向下運動變成落石，速度以重力加速度增長，勢能轉換動能，當落石與坡面接觸發生反彈時，根據法向彈跳系數和切向摩擦系數的不同，落石彈跳高度也不同。接觸坡面對落石產生消能作用，致使落石動能損失，直至為零[1]。

3.2 Rocf al l 模擬軟件建模及參數的確定

3.2.1 崩塌落石數值模擬分析

選取17#危巖體崩塌剖面圖，采用Rocscience 軟件系統中邊坡二維極限平衡分析軟件對斜坡表面漂石崩塌進行運動學分析，還原崩塌落石的最大運移距離、運動速度、彈跳高度、動能等參數。

3.2.2 物理力學參數確定

防治區主要地層有卵石、砂巖、崩塌堆積物3 類，結合Rocfall 崩塌落石數值模擬軟件中提供的“bedrockoutcrops”“cleanhardbedrock”“taluscover”3 種材料屬性以及工程類比法，各類別地層物理力學參數如表1 所示。

表1 各類別地層物理力學參數取值一覽表

3.2.3 假定條件

計算模型采用落石質量設定為400kg，為滿足模擬過程中的隨機概率分計算，落石數量設定為100 塊，從起始點以初速度為“0”的狀態開始滾落，在預設的崩塌點發生了落石，順坡面向下滾落至坡腳，其間發生拋擲與碰撞。采用Rocfall 模擬軟件對該隱患段進行崩塌落石數值模擬運動學分析。概化模型及運動學模擬如圖1 和表2 所示。

圖1 崩塌隱患段剖面漂石滾落運動模擬圖

表2 漂石滾落模擬參數統計一覽表

根據現場實際情況，設計在陡坡坡腳下6m 處設置高3m、能級250kJ 被動防護網，以此為條件再進行模擬。模擬結果如圖2 和表3 所示。

圖2 設置防護網后漂石滾落運動模擬圖

表3 漂石滾落模擬參數統計一覽表

3.2.4 計算結果

由模擬結果可以看出，在陡坡坡腳6m 處99%的巖石彈跳高度小于3m，最大動能68.9kJ，因此，在此處設置高3m、能級250kJ 的被動防護網可以有效攔截滾落下來的漂石。

4 結語

在崩塌地質災害防治工程設計中科學合理應用Rocfall 模擬軟件，為防治措施合理布置提供很好的依據。柯克亞鄉果薩斯中小學崩塌災害防治工程竣工近3 年，地質災害防治工程的實施起到了良好的防治效果，保障了農牧民生命財產安全,收到了很好的社會效益。