四川某災害點危巖穩定性分析

以四川某災害點為研究對象，研究危巖分布、發育及結構特征，采用赤平投影方法定性分析、計算公式定量評價，并結合斜坡變形跡象地面調查結果綜合評判危巖的穩定性。

危巖穩定性； 結構特征； 定性分析； 定量評價

P642.21A

巖土工程與地下工程巖土工程與地下工程

［定稿日期］2022-12-07

［作者簡介］任偉（1993—），男，碩士，工程師，研究方向為地質災害勘查與設計、工程地質勘察。

0" 引言

四川先后經歷了“5·12”汶川、“4·20”蘆山、“8·8”九寨溝等Ⅶ級及以上的強烈地震，區域地質環境遭到嚴重破壞，危巖等次生地質災害頻發。嚴重威脅著人民群眾生命財產安全，制約著災后恢復重建工作順利開展。本文以四川某災害點為研究對象，研究危巖分布、發育及結構特征，采用赤平投影方法定性分析、計算公式定量評價，并結合斜坡變形跡象地面調查結果綜合評判危巖的穩定性。

1" 地質災害特征及威脅對象

1.1" 危巖分布及發育特征

該災害點位于農戶后側斜坡地帶，呈北西和南東走向展布，平面上呈不規則矩形形狀，分布高程為310～340 m，斜坡坡向為80°，坡度為75°～85°左右，斜坡整體植被以雜草、灌木為主，植被相對不發育。巖體較完整～完整，局部破碎，巖性為厚層狀砂巖夾薄層泥巖。

該災害點主要發育4處危巖單體，其南東側斜坡發育危巖體WY01，位于斜坡中上部，坡度近直立，風化節理裂隙發育，形態呈塊狀，危巖體后側陡傾裂隙發育張開度0.1～0.25 m，大部分已形成貫通，且下部發育凹腔，深度0.8～1.2 m，底部基巖風化程度強，WY01寬約4.5 m，高差4～5 m，厚度3～4 m，體積約70 m3；危巖體WY02形態呈塊狀，危巖體后側陡傾裂隙發育張開度3～8 cm，下部發育凹腔，底部為基巖，風化程度弱于危巖體WY01，凹腔深度約0.4～0.8 m，WY02寬約3 m，高差4～5 m，厚度2～3 m，體積約35 m3；北側與危巖體WY02相鄰的WY03危巖體位于斜坡中上部，風化節理裂隙發育，形態呈塊狀，WY03寬約3 m，高差約7～8 m，厚度約1～2.5 m，體積約60 m3；北西側斜坡上部發育陡壁危巖體WY04，外側底面形成大面積懸空，巖體松動。WY04寬約3 m，高差約2.0～2.5 m，厚度1～2 m，體積約15 m3。塊石堆積區位于陡坡下方平緩處以及坡腳。

1.2" 危巖結構特征

針對危巖結構特征，國內學者作了大量的研究工作。2004年，趙允輝［1］在危巖調查的基礎上，考慮危巖變形影響因素，并結合危巖形態及結構特征，進而分析崩塌的形成機制，2009年，胡斌等［2］在邊坡地質結構特征調查的基礎上，分析了砂泥質巖互層邊坡崩塌的形成機理。

本區出露的地層主要為侏羅系中統上沙溪廟組（J2s）表灰紫、暗紫色砂、泥巖互層。自下而上，地貌形態呈下方平臺—緩斜坡—陡崖—緩坡，為危巖的形成提供了基本的地形條件。巖體表層風化較強烈，由于坡度近于直立，結構面也較陡，組成危巖體的地層以厚層狀砂巖為主，在陡崖中部和下部巖層可見砂巖與泥巖互層的形式出現，泥巖的風化速度比砂巖快，差異風化作用導致底部形成凹腔，加劇了巖體的不穩定性，危巖塊體巖腔向崖內進一步風化擴展，塊體重心偏移、最終可能失穩脫落。

根據現場調查，巖層層理面緩傾坡內，產狀：280°∠6°～8°，坡面產狀：80°∠85°，主要發育2組優勢裂隙結構面（圖1），裂隙傾角多大于60°，裂隙特征分別為：①L1：傾向多在180°～200°，傾角一般在75°～90°，裂隙發育長度2～5 m，間距0.5～2 m，裂面較光滑，一般呈張開狀，張開度2～15 cm，局部充填砂泥巖碎屑，該組裂隙多作為側向陡傾裂隙將巖體切割成塊狀;②L2：傾向多在75°～95°，傾角多在75°～85°，裂隙發育長度約1～4 m，間距0.5～2 m，裂面較光滑，連通性好，一般呈張開狀，張開度5～25 cm，局部充填砂泥巖碎屑，該組裂隙多作為后緣陡傾裂隙將巖體切割成塊狀，成為危巖的控制裂隙。

2" 穩定性分析

本次采用定性分析與定量評價相結合的方法。定性分析采用赤平投影方法結合斜坡變形跡象地面調查結果綜合評判、分析危巖體的穩定性。定量評價采用相應計算公式進行定量計算。

2.1" 危巖穩定性定性分析

根據對該災害點的地面調查，結合危巖體范圍、規模、危巖破壞模式及已經出現的變形破壞跡象，采取赤平投影分析法進行危巖帶穩定性定性分析。圖1中節理裂隙L1、L2成大角度相交，且L2與坡面走向近于一致，傾角較陡，對巖體穩定性不利；巖層層面與坡面斜交，且緩傾坡內，對巖體的穩定影響較小；同時節理裂隙L1與L2的結構面組合與坡面傾向呈小角度相交，傾角較陡，對巖體穩定性不利。

危巖受2組陡傾節理裂隙切割控制，巖體在這兩組陡傾節理裂隙以及緩傾坡內巖層面的共同切割下形成塊體，易在自重和暴雨、地震等其他外界營力共同作用下，繼續風化卸荷，產生裂隙，地表水進入坡面裂縫后，使得裂隙充滿水，易發育凹腔，臨空條件好，導致中上部塊體穩定性差，危巖體可能發生變形破壞。

2.2" 危巖穩定性定量評價

2.2.1" 計算參數

本次計算參數參考類似災害點勘查設計參數以及當地相關經驗取值。砂巖、泥巖的主要物理力學指標見表1。并根據GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術規范》以及DB50/T 143-2018《地質災害防治工程勘查規范》的折減要求進行折減。巖體抗壓強度折減系數可根據裂隙影響系數確定，取值0.67；巖體抗拉強度取值折減系數可根據裂隙的發育程度、裂隙產狀與受拉方向的關系綜合確定，取值0.3；巖體抗剪強度折減系數可根據巖體完整性確定，其中內聚力折減系數取值0.3，內摩擦角折減系數取值0.90；巖體結構面抗剪強度取值可根據結構面類型及結構面結合程度確定。裂隙水壓力按裂隙蓄水能力和降雨情況確定。

巖土工程與地下工程任偉， 吳劍飛， 黎宗儀， 等： 四川某災害點危巖穩定性分析

2.2.2" 計算工況

（1）天然工況：自重（天然狀態）＋部分裂隙水壓力，采用表1中天然狀態的地質參數，其中裂隙充水高度取取裂隙對硬性結構面結合程度為結合差的抗剪強度指標標準值取：內摩擦角18～27°，黏聚力50～90kPa；在取值時，暴雨情況下取區間值中的較低值，天然情況下取較高值。

深度的1/3。

（2）暴雨工況：自重（飽和狀態）＋裂隙水壓力，采用表1中飽和狀態的地質參數，其中裂隙充水高度取取裂隙深度的1/2。

（3）天然＋地震工況：自重（天然狀態）＋地震力，采用表1中飽和狀態的地質參數，其中裂隙充水高度取取裂隙深度的1/3，地震烈度按Ⅵ度，地震動峰值加速度為0.05g。

2.2.3" 計算方法

由于危巖體的邊界條件、裂隙貫通深度難以準確確定，本文把一些不完全確定的因素理想化地進行定量分析計算。DB50/T 143-2018《地質災害防治工程勘查規范》中根據危巖體的破壞模式劃分危巖穩定性評價標準，見表2。依據陳

洪凱等［3］極限平衡理論及巖體結構理論建立的危巖穩定性計算方法，在平面圖上選取四個典型剖面線，穩定性計算結果見表3。

2.2.4" 計算結果

（1）現狀條件下，整個危巖區不易產生大規模的整體崩滑，僅單個危巖體在誘發因素的影響下出現崩落、掉塊等。

（2）暴雨及地震對危巖的穩定性影響較大，危巖體在暴雨及地震的影響下處于欠穩定狀態，對周邊住戶的生命財產造成潛在的威脅。

3" 結束語

（1）赤平投影方法結合斜坡變形跡象地面調查結果：巖體在這兩組陡傾節理裂隙以及緩傾坡內巖層面的共同切割下形成塊體，易在自重和暴雨、地震等其他外界營力共同作用下，繼續風化卸荷，產生裂隙，地表水進入坡面裂縫后，裂隙充滿水，在劈裂作用和差異風化作用下，易發育凹腔，臨空條件好，導致中上部塊體穩定性差，危巖體可能發生變形破壞。

（2）定量評價計算結果表明：現狀條件下，整個危巖區不易產生大規模的整體崩滑，危巖體在暴雨及地震的影響下處于欠穩定狀態，對周邊住戶的生命財產造成潛在的威脅。

（3）定性分析，定量評價結果基本反應危巖體的實際穩定狀況，以期為類似工程提供參考實例。

參考文獻

［1］" 趙允輝.危巖崩塌地質災害調查評價與防治［J］. 中國地質災害與防治學報，2004，15（增刊）：33-38.

［2］" 胡斌，黃潤秋. 軟硬巖互層邊坡機理及治理對策研究［J］. 工程地質學報，2009，17，（1）：200-205.

［3］" 陳洪凱，唐紅梅，王蓉. 三峽庫區危巖穩定性計算方法及應用［J］. 巖石力學與工程學報，2004，（4）：614-619.