下季節海上行2.6km 處公路內側危巖體穩定性分析與治理

黃艷琴

（成都理工大學 環境與土木工程學院，四川 成都 610000）

危巖體的潛在危險度較大，一旦發生失穩破壞，容易對人類生命財產安全及社會經濟發展造成嚴重威脅，因此對危巖體的穩定性進行分析與治理是工程界的一項重大工程，而關于這方面的防治與治理，其相關技術的發展已經相對成熟。

下季節海上行2.6km 處公路內側危巖體位于九寨溝景區下季節海上行2.6km 處斜坡上，所在地貌單元屬于高中山地貌。其中下季節海上行2.6km處公路內側局部地段近直立，相對高差約590m，基巖裸露，崩塌發育，危巖體一旦失穩破壞，將直接威脅坡腳公路、景區游客及景區工作人員生命安全，因此展開下季節海上行2.6km 處公路內側危巖體穩定性分析與落石運動特征計算，提出治理工程和設定防護措施是非常有必要的。

一、地質背景

（一）地形地貌

研究區位于青藏高原和四川盆地兩大地貌單元的過渡地帶，以高寒山地和峽谷為主，屬白水河流域山地區，區內平均海拔3000m 以上，相對高度差達2000m。地勢南西較高，北東較低，河流切割明顯，地面起伏較大，山脈大多呈南北走向和北東走向。

（二）地層巖性

區內主要出露石炭系上統岷河組二段（Cm2）灰巖、白云質灰巖、偶夾燧石灰巖，岷河組一段（Cm1）灰巖、板巖、變質砂巖，泥盆系上統益哇溝組（DCy）灰巖、含燧石灰巖夾少量礫屑灰巖，為正常層序產出，巖層傾角較陡，在長海附近因受背斜影響，傾角較緩。

（三）地質構造與地震

1.地質構造

研究區位于松潘—甘孜造山帶丹巴—汶川構造巖片與西秦嶺造山帶摩天嶺地塊的結合部位。以塔藏構造帶、雪山斷裂、岷江斷裂為界，北東角和北西為松潘—甘孜造山帶阿尼瑪卿構造帶和馬爾康逆沖—滑脫巖片，中部為西秦嶺造山帶摩天嶺推覆體。

2.地震

根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）[1]和《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015）[2]，九寨溝縣抗震設防烈度值為Ⅷ度，地震動峰值加速度為0.2g，設計基本地震反應譜特征周期為0.45。

（四）水文地質條件

區內地表水總體上為自南向北徑流，地下水類型主要以巖溶水狀態分布，是由研究區的蓄水構造和地形條件決定的，并受巖溶侵蝕基準面控制。

（五）人類工程活動

研究區位于九寨溝景區內，人類工程活動相對較少，主要為景區公路、人行棧道的修建，工程建設過程中對斜坡坡腳開挖較少。

二、危巖體基本特征

（一）危巖分布、類型及形態特征

危巖體所在斜坡整體上呈“倒扣碗”狀，左右兩側以山脊為界，后緣以第一級分水嶺為界，前緣至景區道路和棧道為止。斜坡坡向約50°-110°，平均坡度約40°，局部地段為陡坡和陡坎，最大相對高差約590m，區內平均縱長440m，橫寬約1500m，平面面積約0.66km2。根據危巖體的規模，破壞模式等，劃分為 4 個危巖體，編號 WY01-04。

（二）危巖體失穩影響因素

1.地形條件：研究區主要為陡坡地貌，上部陡下部緩，局部近直立。裂隙發育，將巖體切割破碎，形成高陡臨空面，坡面凹凸不平，在多處形成小巖腔，這是危巖體形成的必要條件。

2.結構面：區內危巖體主要被裂隙切割，主要發育有兩組裂隙面，巖體破碎-較破碎，巖體表層呈碎裂狀，易產生剝落掉塊。

3.氣候條件：暴雨、雪融水。水會降低結構面的物理力學性能，雨、雪融水滲透入裂隙形成的靜水壓力和凍脹力，使得危巖在雨雪季的穩定性大幅度減小。

4.地震作用：地震作用對危巖產生水平振動力，促使巖體卸荷，導致巖體裂隙擴展，應力發生重分布，是危巖發展的誘發因素之一。

三、危巖體穩定性分析

（一）危巖體整體穩定性定性評價

危巖體位于下季節海上行2.6km 處公路內側的陡坡上，斜坡最大相對高差近590m，上陡下緩，局部近于直立。地表出露基巖為石炭系下統岷河組灰巖（Cm1），礦物成分主要為方解石。區內發育三組裂隙，共同切割巖體，使巖體破碎，呈碎裂、鑲嵌結構，結構面平直粗糙，無充填。

該處危巖體主要受兩組豎向結構面控制，巖體被切割呈塊狀，下部有凹腔形成，但凹腔尚未深入。整體處于穩定狀態，局部在降雨、地震等作用下，可能發生滑移式和墜落式破壞。

（二）危巖體單體定量評價

1.計算公式與模型

（1）滑移式（后緣無陡傾裂隙）

式中：V裂隙水壓力(kN/m)；Q地震力(kN/m)，Q=ζe×W；F危巖穩定性系數；c——后緣裂隙粘聚力標準值(kPa)；φ后緣裂隙內摩擦角標準值(°)；α滑面傾角(°)；W危巖體自重(kN/m)。

（2）墜落式（后緣有陡傾裂隙的懸挑式危巖，按下列二式進行計算，穩定性系數取兩種計算結果中的較小值）

在地圖編制中地圖編制軟件往往決定后期的地圖出版流程，決定地圖數字化生產過程中一系列問題的處理原則和方法。目前通用矢量圖形軟件主要有 CorleDraw、Illustrator、Freehand這 3種軟件，這些軟件系統穩定，圖形表現形式完美，色彩豐富，支持用戶定義符號、圖層操作、矢量柵格疊加；另外，這些軟件都可直接輸出成印前系統接受的EPS格式，輸出掛網膠片。因此在地圖生產中使用非常普及。本文針對地圖編制過程中所涉及的菜單、工具、軟件功能等對Coreldraw和Illustrator這2種軟件進行比較分析，便于生產實踐中將各類軟件的優點有機結合起來，有效提高地圖編制工作效率。

式中：ξ危巖抗彎力矩計算系數；a0危巖體重心到潛在破壞面的水平距離（m）；b0危巖體重心到過潛在破壞面形心的鉛垂距離(m)；flk危巖體抗拉強度標準值（kPa）；c危巖體粘聚力標準值(kPa)；φ危巖體內摩擦角標準值（°）。其它符號意義同前。

2.計算參數

區內主要為石炭系下統岷河組灰巖組成，對危巖崩塌區采用刻槽取樣，在室內完成巖石的天然密度，天然抗壓強度、飽和抗壓強度、抗拉強度及抗剪強度的測試，得到巖石的各項物理力學性質指標。根據《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）要求對巖土參數進行統計，綜合各項測試成果，結合當地的地區經驗，提出區內各巖層的力學性質指標[5]。

3.計算工況

選取三種計算工況[4]：工況I、II、III，分別為自然、自然+暴雨、自然+地震工況。

4.計算結果

表3.4 危巖穩定狀態判斷

表3.6 危巖單體穩定性分析計算成果表

（三）危巖體破壞后的運動計算

1.根據落石運動軌跡曲線計算落石彈跳高度與沖擊動能[7]，計算軌跡圖如下3.3。

2.主要計算公式：

（2）質點運動軌跡在水平和垂直方向對斜坡面的最大偏離距離分別為Lmax和hmax，計算公式為：

式中：V0石塊落至O 點處的反射速度（m/s）；β石塊反射速度的方向與縱坐標軸之間的夾角（°）；g重力加速度（m/s2）。

通過穩定性分析，區內危巖在天然工況時處于穩定狀態，在暴雨和地震工況時處于欠穩定狀態，存在零星掉塊現象。分析落石運動特征，落石最遠運動至坡腳景區公路及棧道附近，對坡面植被、坡腳景區道路及棧道造成一定威脅，因此開展對九寨溝縣九寨溝景區下季節海上行2.6km 處公路內側危巖體的治理是十分必要的。

四、治理工程設計

根據結果分析，結合區內危巖體崩落威脅對象，擬采用主動網+被動防護網+局部清理方案進行治理[12]。WY01 和WY02 采用防治方式為鋪設被動防護網，立柱基座通過地腳螺栓錨桿固定于樁板墻樁體內，立柱間距為10m，被動防護網布設長度40m，選用RXI-200 型，網高5m，立柱間距10m。主動防護網布設于WY03 危巖單體，布設面積約420.0m2，選用SPIDER 型，主動網系統錨桿布設為4.5m×4.5m 的正方形，設計錨桿俯角20 度，長度為3m（錨固深度），支撐繩構成的每個網格內鋪設一張4m×4m 的DO/08/300 型鋼繩網與SO/2.2/50 格柵網[8]。WY04 危巖單體采用清除危石的治理措施，清理方量約370m3。

五、結論

（一）通過穩定性分析，危巖體在暴雨和地震工況下處于欠穩定狀態，易發生崩落現象。

（二）采用墜落軌跡及沖擊能計算落石運動特征，WY01 單體彈跳距離和高度最大，運動沖擊動能最大，WY04 單體最小沖擊動能最小。

（三）通過現場調查，分析了危巖體的發育特征、失穩模式等，根據計算結果，對不同危巖單體采用主動網+被動防護網+局部清理方案進行治理。