玉井小学危岩体稳定性分析
井壁稳定性解析课件
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井周地层应力状态
Pt
3 H
h
2C K K2 1
K2
1 P
Pf 3 h H P St
K ctg(45 )
2
注意各符号表示的物理意义。
定向井井周地层应力状态
3 z1
β
z
y
o
r
γ
θ
x
α
1
β
y1 α
2
x1
东营组地层斜井井壁稳定性分析
最大水平地应力方位： 井壁坍塌风险最高
坍塌压力随井 斜方位的变化
监测裂缝扩展和关井后的压 力，准确确定最小主应力
volume
(after Gaarenstroom et al., 1993)
典型的水力压裂试验曲线
破裂漏失 出现剪切 裂缝
停泵
裂缝重张
井口压力
裂缝闭合
时间
利用水力压裂试验数据计算地应力：
地层破裂压力（Pf）：地层破裂产生流体漏失时的井底压力 裂缝延伸压力（Pr）：使一个已存在的裂缝延伸扩展时的井底 压力
地应力
给定的泥浆密度
井周应力应变
本构模型
提高泥浆密度
失稳
破坏准则 稳定
结束
以孔隙弹塑性力学为基础的均质地层井壁稳定性分析理 论和计算方法基本成熟
岩质边坡稳定性分析及防治措施探讨
岩质边坡稳定性分析及防治措施探讨综合调查分析某岩质边坡的地质环境条件及其稳定性，并提出科学合理的防治措施。
标签：边坡地质灾害稳定性防治措施1工程概况该岩质边坡主要为一处天然形成的危岩体，主要由中风化云母石英片岩构成，均未采取工程措施支护。
该边坡平面近似弧形，全长约30m，坡高约15～17m；坡度较陡，一般约70～85°，中段中、下部局部悬空、反倾；坡向约125～145°；上部及西南侧坡面植被多较发育；坡体主要由中风化云母石英片岩构成，节理裂隙发育，局部见次生小断层，岩体较破碎，中段下部见数条小型卸荷节理。
边坡坡顶为观景平台与边坡断面距离约2～7.5m，为自然斜坡，斜坡植被发育。
2工程地质条件2.1岩土分层及其特征该边坡岩土层按地质年代、成因类型自上而下可划分为人工填土层（Qml）、残积土层（Qel）、震旦系（Z）三部分，各岩土层的分布和特征分述如下：2.1.1人工填土层（Qml）土性为素填土，呈灰、灰黄等色，成分主要包括粘性土、砂砾、碎石和风化碎岩块等，稍湿，基本完成自重固结。
本层分布广泛，揭露厚度1.8～2.7m。
2.1.2残积层（Qel）由云母石英片岩风化残积而成，土性主要为砂质粘性土，呈褐黄、灰褐等色，稍湿，硬塑状，粘性较差，浸水较易软化崩解。
本层分布不广泛，揭露厚度2.9m。
2.1.3基岩（Z）基岩岩性为震旦系云母石英片岩。
按岩石的风化程度可划分为全风化、强风化和中风化三个风化岩层，各岩层的分布及特征描述如下：（1）全风化云母石英片岩：主要呈褐黄色，岩石风化强烈，呈坚硬土状，原岩结构清晰，含较多石英颗粒，浸水易软化崩解，属极软岩。
本层分布不广泛，层厚5.4m。
（2）强风化云母石英片岩：呈褐黄、灰白、灰褐等色，岩石风化强烈，呈半岩半土状、碎块状，原岩结构清晰，手折可断，浸水易软化崩解，岩块敲击易散，属软岩，局部夹中风化岩块。
本层分布广泛，各孔均有揭露，厚度1.5～15.8m。
危岩两种新模型稳定性分析
危岩体 的形态以及切割危岩体 的裂隙千变万化 ， 没有统一的形式 ， 难以选取标准的模型进行计算 ， 因此 对危岩稳定性计算根据危岩 的工程地质条件对其进行 简化 ， 然后建立模型进行计算分析。
３ ．面 ＡＢＣ为 主结 构面 ， 面Ｂ Ｃ Ｈ为侧 结构 面 。
理的不安全感 ， 所 以定量计算危岩的稳 定性和定量 的 稳定性分析亟待研究 ， 它不仅能从数据上客观地判 断 危岩崩塌的可能性 和为危 岩治理提供量化指标 ， 而且 从定性到定量代表着研究的更加深入和精确， 同时也是
方法 的进步。至今 ， 只有重庆交通学院岩土工程研究所
拉破坏 、 受剪破坏 和复合 型破坏等 。危岩 的破坏模式 是稳定性研究 的基础 ， 力学机理是稳定性计算 的理论
１ 概述
双结构面控制危岩稳定的情况没有涉及 ， 所 以原有的 ３
危岩 的概念众说纷纭 。其 中一种说法 ： 斜坡 上已 有变形迹象 、 具有失稳破坏征兆 的岩块体 ， 称为危岩 ，
种计算模型不能完全适用于所有的危岩 ， 如果生搬硬 套误差较大。本文重点是给出 ２ 种 双结构面控制危岩 计算模 型及其稳定性计算 ， 从 而能够更 高效地进行危
用， 也为危岩的防治工作指出了一条科学的方 向。 但是 ， 导致危岩形成的原因有很多 ， 常见的有地质
构造等 自然外 营力作用 、 裂隙受长期 的风化溶蚀作用 、 人类爆破采石活动等 。形成原因及 复杂 的地貌条件 、
隙等作用下 ， 危岩裂隙不断发育 ， 直到结构面不能承受 重力 、 裂隙水压力所产生 的下滑力 ， 危岩体沿母体坡向
照三峡库 区危岩破坏的主要荷栽形式 ， 运用极限平衡理论和摩 尔库伦强度准则对两种新模型进行稳
定性计算， 同时建立危岩稳定性分析方法。 关键词 ： 危岩 ； 新模型 ； 稳定性 中 图分类 号 ： Ｐ ６ ４ ２ ． １文 献标识 码 ： Ａ文 章编 号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ７ ） １ ２ — ０ ０ ０ ８ — ０ ４
岩体地下洞室块体稳定性分析及对策
第5期2021年5月广东水利水电G U A N G D O N G WA T E R R E S O U R C E S A N D H Y D R O P OW E RN o .5M a y 2021岩体地下洞室块体稳定性分析及对策杨继华1,张 辉1,崔 臻2(1.黄河勘测规划设计研究院有限公司,河南郑州 450003;2.中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北武汉 430071)摘 要:针对地下洞室块体稳定问题,以江门地下实验站为背景,基于块体理论和块体稳定分析程序U NW E D G E ,通过开挖过程中的节理统计,对不同节理组合条件下的块体进行了稳定分析,采用U NW E D G E 计算得出了块体的安全系数,对于安全系数不满足要求的块体,提出了采用锚杆及喷射混凝土的支护加固措施,支护后块体安全系数均大于2.5,保证了块体的稳定㊂关键词:地下洞室;块体稳定性;U NW E D G E 程序;安全系数;锚杆;喷射混凝土中图分类号:T U 457 文献标识码:A 文章编号:1008-0112(2021)05-0023-05收稿日期:2021-01-05;修回日期:2021-03-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:52079133);黄河勘测规划设计研究院有限公司自主研究开发项目(编号:2018-k y10)㊂作者简介:杨继华(1980-),男,博士,高级工程师,主要从事工程地质勘察㊁设计与研究工作㊂1 概述岩体是一种由结构面和结构体组成的复杂介质,结构面一般包括岩体中存在的断层面㊁节理面㊁层理面㊁片理面等㊂在地下洞室开挖中,由结构面的发育情况和结构体(岩石)的强度决定的岩体基本质量是岩体稳定的主要影响因素[1]㊂研究表明,在相同的岩石强度条件下,围岩的稳定主要由结构面的性质控制,如结构面的发育密度㊁产状㊁力学特性等㊂地下洞室开挖后,打破了围岩原有的静力平衡状态,当有临空面存在时,受结构面切割的岩石块体可能滑塌或掉落,造成围岩的失稳,影响地下洞室的施工安全㊁增加支护及衬砌的工程量[2-3]㊂在地下洞室开挖过程中,根据岩体结构面的性质,选择合适的方法对围岩进行块体稳定性分析并提出处理措施对保障施工安全㊁降低施工成本具有重要的意义㊂针对此问题,国内外较多的学者及工程技术人员开展了相关问题的研究㊂文献[4]针对锦屏一级水电站泄洪洞,采用了赤平投影㊁统计分析等方法,对不稳定块体进行了分析预测,研究了不同节理组合条件下块体的破坏模式,提出了支护措施;文献[5]根据裂隙优势结构面组合,对阜康抽水蓄能电站地下厂房围岩进行了块体稳定性分析,结果表明,对于安全系数小于1.0的块体采用系统锚固或局部加强支护后,可保证块体的安全;文献[6]以大岗山水电部地下厂房为背景,统计分析了厂房的地质素描图,对随机块体进行了搜索并进行了稳定性评价,为支护提供了依据;文献[7]考虑岩体节理的随机特性,在块体理论中应用了概率分析方法,结合工程实例进行了洞室随机块体稳定性分析,得到了块体安全所需的锚固力㊂不同地下工程的地质条件,如地层岩性特征㊁结构面发育特征等影响围岩块体稳定的因素均有较大的差别,某个工程的分析结果难以直接应用到其它工程,因此,需要具体问题具体分析,以便采取的措施具有针对性㊂本文以江门某地下实验站工程地下洞室为背景,采用块体稳定分析程序U NW E D G E ,对施工斜井㊁竖井及超大跨度地下洞室进行块体稳定性分析,并提出支护㊁加固处理措施㊂2 工程概况江门市某地下实验站工程主要由斜井㊁竖井㊁实验厅及附属洞室等组成㊂其中斜井入口高程为64.27m ,末㊃32㊃端高程为-460.00m ,斜长为1340.60m ,水平长为1233.79m ,坡度i =0.4249,断面为城门洞型,宽为5.40m ,高为5.50m ;竖井入口高程为132.00m ,底部高程为-484.30m ,深为616.30m ,断面为圆形,直径为5.50m ;实验厅最大埋深约700m ,55.25mˑ48.00mˑ27.00m (长ˑ宽ˑ高),为超大跨度地下洞室,实验厅下部水池内径为42.50m ,水池最大高度为42.50m ㊂工程区的地层主要为燕山期第三期侵入花岗岩体(γ52(3)),岩性为灰白色中细粒白云母㊁黑云母二长花岗岩㊁中细粒二长花岗岩,微风化-新鲜,岩体以块状结构为主,局部次块状,微-新风化花岗岩饱和抗压强度一般为80~120M P a ,平均值约为97M P a㊂根据地表工程地质测绘及已开挖竖井㊁斜井揭露的地质情况,工程区主要发下以下5组节理:L 1:170ʎ~180ʎø70ʎ,节理面起伏粗糙,张开 紧闭,充填铁质㊁岩屑,间距为0.3~0.5m ,最大延伸长度为20m ;L 2:190ʎ~200ʎø54ʎ,节理面平直粗糙,张开,无充填,间距为0.2~0.3m ,最大延伸长度为40m ;L 3:10ʎ~20ʎø15ʎ,节理面平直粗糙,紧闭,无充填,间距大于3m ,最大延伸长度为20m ;L 4:180ʎ~190ʎø84ʎ,节理面平直粗糙,张开,充填岩屑,间距为0.4~0.5m ,最大延伸长度为5~10m ;L 5:220ʎ~230ʎø73ʎ,节理面起伏粗糙,紧闭 微张,无充填,间距为0.5~1.0m ,最大延伸长度为40m ㊂节理面的赤平投影见图1所示,据初步分析,缓倾角节理(L 3)对大厅顶拱稳定不利,与其他4组节理组合,特别是走向相同的节理(L 2)组合可能在顶拱局部产生不稳定块体㊂不同的节理组合形成不稳定块体的位置及规模需要进一步的分析㊂图1 节理面赤平投影示意3 U NW E D G E 程序简介U NW E D G E 是加拿大的R o c s c i n c e 公司针对地下洞室围岩块体稳定性开发的可视化分析软件,其理论基础为G o o d m a n 和S h i 在1985年提出的块体理论[8-9]㊂通常情况下,块体被定义为四面体岩石,其中包括3条节理面及1个开挖临空面,当块体的位置确定后,块体的几何特征如体积㊁表面积及滑动方向即可确定[10]㊂块体的受力可分为主动力和被动力,主动力一般是指使块体失稳的滑动力,被动力是指块滑动的阻滑力㊂主动力和被动力是由每个滑面上各个力的矢量和组成㊂主动力由式(1)计算:A =W +C +X +U +E(1)式中 A 为块体主动力之和;W 为块体重力;C 为混凝土重力;X 为块体的主动压力;U 为地下水压力;E 为地震力㊂被动力由式(2)计算:P =H +Y +B(2)式中 P 为被动力之和;H 为喷射混凝土的抗剪力;Y 被动压力;B 为锚杆力㊂U NW E D G E 程序采用安全系数F 来定量评价块体的稳定性,其主要分析块体3种状态的安全系数:直接滑落块体安全系数F f ,无支护块体安全系数F u 及支护块体安全系数F s ㊂安全系数F 由式(3)定义: F =阻滑力滑动力(3)1)直接滑落块体安全系数F f U NW E D G E 程序在计算直接滑落块体安全系数时假定块体的阻滑力只包括被动支护力和拉力,一般不考虑节理面的剪切强度及滑动方向等影响因素㊂滑动力主要包括块体重力㊁混凝土重力㊁主动压力㊁地下水压力及地震力,滑动方向为各滑动力的矢量和的方向㊂其安全系数由下式计算:F f =-P ㊃s 0^+ð3i =1T iA ㊃s 0^(4)T i =σt i a i s i n θi(5)s 0^=AA(6)㊃42㊃2021年5月 第5期杨继华,等:岩体地下洞室块体稳定性分析及对策N o .5 M a y 2021式中 T i 为第i 条节理拉力;σt i 为第i 条节理抗拉强度;a i 为第i 条节理面积;θi 为第i 条节理与滑动方向的夹角;s 0^为块体滑落方向㊂2)无支护块体安全系数F u U NW E D G E 程序在计算无支护块体安全系数时假定块体阻滑力只有节理面的剪切力和抗拉力产生,不考虑被动支护力的作用㊂块体滑动力仍然为块体重力㊁混凝土重力㊁主动压力㊁地下水压力及地震力㊂滑动力只考虑由法向力产生的剪切力,不考虑阻滑力法向力产生的剪切力㊂F u =ð3i =1(J ui+T i )A ㊃s^(7)J ui =τi a i c o s θi(8)式中 J ui 为第i 条节理产生的剪切力;τi 为第i 条节理的剪切强度㊂3)支护块体安全系数F s U NW E D G E 程序在计算支护条件下的块体安全系数时假定块体的阻滑力由节再面的剪切力㊁抗拉力和支护力组成㊂块体滑动力仍然为块体重力㊁混凝土重力㊁主动压力㊁地下水压力及地震力㊂滑动方向为块体所受的各个滑动力矢量和方向㊂F s =-P ㊃s^+ð3i =1(J si +T i )A ㊃s^(9)4 块体稳定性分析在江门地下实验站洞室开挖过程中,对揭露的节理裂隙进行了统计,发现洞室围岩以Ⅱ类为主,围岩整体基本稳定,但由洞室跨度大㊁边墙高,节理裂隙及开挖临空面组合,形成不稳定块体,局部会掉块和滑塌等破坏,需要进一步分析块体稳定性㊂4.1 块体稳定性系数采用U NW E D G E 程序对不同节理组合条件下块体进行了稳定性分析㊂分析中采用的参数如下:节理摩擦角为30ʎ,节理面凝聚力为0.08M P a,节理面抗拉强度为0,花岗岩岩石密度为2.70g /c m 3,锚杆拉力为20.0t ,喷射混凝土剪切强度为2.0M P a,混凝土密度为2.60g /c m 3㊂根据第2节的节理统计,5组节理可产生10组组合,不同节理组合条件下块体稳定性计算结果如表1及图2所示㊂实际开挖过程中,对分析的块体位置进行了现场复核,发现分析的位置与实际块体的出露位置基本符合,但分析中稳定性系数低于1.0的块体多数并未发生失稳破坏,其主要原因如下:U NW E D G E 程序计算时,考虑的是块体的最大尺寸,即节理面的延伸长度是无限的,实际多数节理的延伸长度有限,当与其他节理未连通时,并不能形成不稳定块体,因此,不会发生破坏㊂但对于围岩内部的节理延伸情况㊁连通情况等很难查清,为安全起见,仍需要对分析的不稳定块体进行支护㊂块体的安全系数一般认为大于1.5即可视为稳定㊂通过图2及表1可以看出,江门地下实验站洞室在不同节理组合条件共形成13处不稳定块体,需要进行支护加固,支护措施主要为锚杆及喷射混凝土,支护后13处不稳定块体的安全系数均大于2.5,说明支护措施有效,可保证块体的稳定性㊂(L 1㊁L 3㊁L 5)(L 1㊁L 2㊁L 5)(L 1㊁L 3㊁L 5)(L 1㊁L 4㊁L 5) (L 2㊁L 3㊁L 5) (L 2㊁L 4㊁L 5)图2 江门地下实验站不稳定块体示意4.2 节理面摩擦角与块体稳定性系数相关性分析节理面参数对边坡及洞室围岩等的稳定性影响较大,如摩擦角与凝聚力等[11-12],其中摩擦角影响最大,为分析摩擦角对块体稳定性的影响,以块体表1中的块体1为例,计算摩擦角取值范围25ʎ~35ʎ条件㊃52㊃2021年5月 第5期广东水利水电N o .5 M a y 2021下块体的稳定性系数,计算结果如图3所示㊂由图3可以看出,随着节理面摩擦角取值的提高,块体稳定性系数基本上呈线性增加,可为块体的稳定支护措施提供另个一个思路,除了锚杆㊁喷混凝土等措施之外,可采用对节理裂隙进行固结灌浆的方法,以提高节理面的摩擦角,进而提高块体的稳定性系数㊂表1 江门实验站地下洞室块体稳定性分析块体编号块体出露部位节理面组合情况块体重量/t 支护前安全系数支护后安全系数锚杆及喷混凝土支护形式1试验大厅顶拱L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ247.206.91 锚杆长为10.0m ,锚杆间距为2.0m ,喷射混凝土厚为20c m2下部水池边墙北侧L 1:175ʎø70ʎL 2:195ʎø54ʎL 5:225ʎø73ʎ523.30.454.52 锚杆长为6.0m ,锚杆间距为1.5m ,喷射混凝土厚为20c m3下部水池边墙西侧L 1:175ʎø70ʎL 2:195ʎø54ʎL 5:225ʎø73ʎ772.80.818.90 锚杆长为6.0m ,锚杆间距为 1.5m ,喷射混凝土厚为20c m4下部水池边墙北侧L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ55.60.956.99 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为20c m5下部水池边墙西侧L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ687.60.494.92 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为20c m6下部水池边墙东侧L 1:175ʎø70ʎL 3:15ʎø15ʎL 5:225ʎø75ʎ154.90.726.07 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为20c m7下部水池边墙西侧L 1:175ʎø70ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ210.20.438.87 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m8下部水池边墙东侧L 1:175ʎø70ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ1190.10.302.50 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m9下部水池边墙东侧L 1:175ʎø70ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ208.11.1721.26 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m10下部水池边墙东侧L 2:195ʎø54ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ252.40.466.70 锚杆长为10.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m11下部水池边墙东侧L 2:195ʎø54ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ782.10.898.10 锚杆长为10.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m12下部水池边墙北侧L 3:15ʎø15ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ35.90.6321.24 锚杆长为8.0m ,锚杆间距为 2.0m ,喷射混凝土厚为15c m13下部水池边墙东侧L 3:15ʎø15ʎL 4:185ʎø84ʎL 5:225ʎø73ʎ3268.80.722.63锚杆长为15.0m ,锚杆间距为 1.5m ,喷射混凝土厚为20cm图3 节理面摩擦角与块体稳定性关系示意5 结语江门地下实验站洞室跨度大,存在开挖过程中的不稳定块体的破坏问题,采用U NW E D G E 程序对开挖过程中的顶拱及下部水井边墙的块体进行稳定性分析,发现多处稳定性系数小于1.0的块体,针对不同稳定性系数㊁位置㊁尺寸㊁重量的块体采用不同的锚杆㊁喷射混凝土支护后,能保证块体的稳定性要求㊂㊃62㊃2021年5月 第5期杨继华,等:岩体地下洞室块体稳定性分析及对策N o .5 M a y 2021U NW E D G E只能考虑四面体的块体,但在工程实际中,所遇到的块体不一定都是四面体,可能还有五面体,甚至六面体,虽然五面体㊁六面体可以拆分成若干四面体,但增加了分析难度㊂U NW E D G E程序搜索的是3组节理组合出现的最大的不利块体组合,因此,需要随着开挖的进行,尽可能多地收集资料,及时根据新的资料利用节理发育(间距㊁延伸长度等)特点在程序中调整节理的实际延伸长度㊂参考文献:[1]工程岩体分级标准:G B/T50218 2014[S].北京:中国计划出版社,2014.[2]张发明,余成,胡梦蛟,等.大跨度地下洞室群围岩多尺度块本稳定性预测方法[J].地球科学与环境学报,2015, 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[12]张建.开挖和隧洞掘进对洞脸边坡影响的有限元分析[J].广东水利水电,2017(4):31-35.(本文责任编辑王瑞兰)S t a b i l i t y A n a l y s i s a n d C o u n t e r m e a s u r e s o f R o c k B l o c k i n U n d e r g r o u n d C a v e r nY A N G J i h u a1,Z H A N G H u i1,C U I Z h e n2(1.Y e l l o w R i v e r E n g i n e e r i n g C o n s u l t i n g C o.,L t d,Z h e n g z h o u450003,C h i n a;2.I n s t i t u t e o f R o c k a n d S o i l M e c h a n i c s,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s,W u h a n430071,C h i n a)A b s t r a c t:A i m i n g a t t h e b l o c k s t a b i l i t y p r o b l e m i n u n d e r g r o u n d c a v e r n,t a k i n g J i a n g m e n u n d e r g r o u n d e x p e r i m e n t a l s t a t i o n a s t h e b a c k g r o u n d,b a s e d o n b l o c k t h e o r y a n d b l o c k s t a b i l i t y a n a l y s i s p r o g r a m U NW E D G E,t h e b l o c k s t a b i l i t y u n d e r d i f f e r e n t j o i n t c o m b i n a t i o n c o n d i t i o n s i s a n a l y z e d t h r o u g h j o i n t s t a t i s t i c s d u r i n g e x c a v a t i o n.T h e s a f e t y f a c t o r o f b l o c k i s c a l c u l a t e d b y U NW E D G E.F o r b l o c k s w h o s e s a f e t y f a c t o r d o e s n o t m e e t t h e r e q u i r e m e n t s,t h e s u p p o r t a n d r e i n f o r c e m e n t m e a s u r e m e n t o f b o l t a n d s h o t c r e t e a r e p r o p o s e d.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s a f e t y f a c t o r o f t h e b l o c k i s g r e a t e r t h a n2.5,w h i c h e n s u r e s t h e s t a b i l i t y o f t h e b l o c k.K e y w o r d s:u n d e r g r o u n d c a v e r n;r o c k b l o c k s t a b i l i t y;s a f e t y f a c t o r;U NW E D G E p r o g r a m;b o l t;s h o tc r e t e㊃72㊃2021年5月第5期广东水利水电N o.5 M a y2021。
典型岩溶区危岩特征及稳定性分析
Value Engineering0引言桂林作为典型岩溶区，山峰林立，直立、反倾斜山体甚为常见，山体易发生危岩崩塌等自然灾害。
岩溶区地下水作用对危岩的影响较大，在暴雨等因素作用下，水进入岩体孔隙或裂隙，使岩体沿斥力超过引力最大面产生崩落[1，2]。
碧莲洞位于广西壮族自治区桂林市阳朔县碧莲巷，属于西南地区典型的钟乳石地貌，岩石节理、裂隙发育，溶蚀作用下岩体相互切割[3]。
该危岩带潜在威胁较大，所处山体危岩形状不规则，岩石较破碎，在暴雨等各种不利因素作用下，将引发较大崩塌，对山体下部过往游客及景区工作人员生命财产安全将造成无可挽回的损失。
危岩具有随机性大、突发性高、冲击能量强及破坏后果难预测等特点，危岩稳定性分析是危岩计算及评价中必不可少的环节，解决潜在的危岩稳定性带来的地质灾害是危岩治理的关键[4~6]。
许强基于蒙特卡洛法的基本原理，分析了单体危岩的稳定性可靠度[7]。
谢秀栋在考虑土体材料特性的随机性的基础上，根据对比分析探讨了极限平衡分析法、可靠度分析法、数值分析法的优点及不足，以及其各自的稳定性分析中的发展趋势[8]。
陈洪凯等指出危岩发育机理是危岩研究的关键，而主控结构面的破坏扩展是危岩失稳的根本原因，主控结构面的失稳扩展源于裂缝端的损伤发育[9]。
罗东生等采用赤平投影法和极限平衡法对岩溶区胀裂式危岩进行稳定性分析[10]。
现阶段对危岩的研究大多以宏观稳定性分析为主，本文结合桂林岩溶区危岩成因机制及微观地貌的特点，对碧莲洞危岩体进行稳定性评价，对桂林地区钟乳石洞穴的开发和管理及西南地区危岩的防治有着重要的科学与社会意义。
1危岩带地质背景1.1地貌及地层岩性碧莲洞处于峰林谷地地貌区，群峰拔立，谷地较平坦，山顶标高252.3m ，地面标高122m ，相对高差约130m ，进洞口处山体坡向约为225°，出洞口处山体坡向约为63°，危岩带所处山体坡度30~80°。
山体中上部生长有灌木丛，下部岩石较裸露。
小学科学实验记录单
程
一、取镜和安放
1．从镜箱取镜时，要用右手握住镜臂，左手托住镜座；显微镜一般要安放在实验台略偏左的位置。
2．安上目镜和物镜；（如使用学生显微镜则无此要点。）
3．不要用手触摸镜头。
二、对光
1．转动转换器，使低倍物镜对准通光孔；（如使用学生显微镜则无此要点。）
2．左眼注视目镜，右眼睁开；
3．双手调节反光镜，使光线通过通光孔反射到镜筒内，直至看到明亮的视野。
实
验
方
法
和
过
程
１、将漆包线顺着一个方向（顺时针或逆时针）绕在钉子上；
２、用砂纸或小刀除去漆包线两头的漆皮；
３接通电源，用电磁铁靠近大头针。
实
验
现
象
接通电源后能吸引大头针。
实
验
结
论
１、电磁铁能将电能转换成磁能；
２、接通电源，电磁铁有磁性，断开电源，磁性消失。
记录人：
XX小学实验记录单
实验名称
探究改变电磁铁磁力大小的因素
实
验
现
象
通过镜子反射，墙壁上会出现一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成的光带。
实
验
结
论
阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成
记录人：
XX小学实验记录单
实验名称
土壤性质实验
实验
材料
沙质土、壤土、黏土、去底塑料瓶、纱布、玻璃瓶、支架。
实
验
方
法
和
过
程
1、把三个同样大小的去底塑料瓶用纱布扎好瓶口，倒放在支架上，在塑料瓶内分别加入同样多的沙质土、壤土、黏土。
材料
平底烧瓶、塞子、玻璃棒、烧杯、红墨水
试论危岩稳定性评价与防治
链 条必 须涨 紧 ， 每条链条 的涨 紧是通 过各 自的链 条涨紧液压缸 ２ 来实现 。
（ ） 四 链式助卷器链条结构设计
参考文献
［ 杨 逵． １ 】 宝钢 １８ ｍ ５ ０ ｍ热轧卷 取机卷 筒和 助卷 辊辊 型改造
（ ） 一 影响危岩稳定性的因素 危岩的发育受多种因素的影响 ， 但是归纳起来可 以分为两
风化型和卸荷重力型。 不论那一种类型的危岩体可以理解为裂
隙的产生是为 了调节岩体的能量状态 。 （ ） 二 危岩的稳定性评价
种 ：Ｉ内部 因素 ： （） 重力侵蚀 、 组合 、 岩性 水文地质 ， 构造等 地质 因素 ；２ 外部 因素 ： （） 地震影响 、 候因素、 气 人类相关活动等 。根
（ 宁省 冶金地质勘查局地质勘 查研 究院， 辽 辽宁 鞍 山 １４ ３ ） １０ ８
摘要 ： 采矿及水 工等领域 ， 在 危岩造成的崩塌 落石 、 泥石流 、 等地 质 灾害经 常发 生 ， 强研 究危岩稳 定性及其 评价 ， 滑坡 加 并制定相 关防 治措施 ， 个水工环地质工作者的责任。 是每 文章论述 了影响危岩稳定性的 内部与外部 因素 ， 并结合 工程 实 际论述 了危岩的稳定性评价 ， 阐述 了危岩的常用防治技 术和防治方法。 还
２ １年第６ ００ 期 （ 总第 １ １ ４ 期）
串固高新技术 企业
Ｃｈ ｎ — ｃ ｔｒ ｒ ｅ ｉ ａＨｉ Ｔｅ ｈ Ｅｎ ｅ ｐ ｉ ｓ ｓ
Ｎ ｏ． ２ ０ ６．０１
（ ｍｕａｖｔＮＯ． １ Ｃｕ ｌｉｅ ｔ ｙ １ ） ４
试论危岩稳 定性评价与防治
关 晶 晶 ， 健 周
建筑遗产1期 王翰强 危岩体稳定性及崩落运动轨迹分析
危岩体稳定性及崩落运动轨迹分析王翰强(山东省第一地质矿产勘查院 山东济南 250014)摘要：危岩体是山区常见的一种不良地质现象，卧龙山就存在潜在不稳定性。
通过分析，说明了危岩体变形机制和特点。
从天然状态和暴雨状态两种工况对危岩体进行了稳定性计算，得出其存在不稳定性。
通过危岩体的落石运动轨迹作对比推测出危岩体破坏后的运动模式是做斜抛运动，然后与地面发生碰撞弹起的过程。
通过计算得出危岩体在碰撞过程中的弹起高度和水平运行的最大距离。
在此基础,结合工程实际提出了工程防治措施建议。
关键词：山体危岩体 稳定性分析 运动模式 防护网1工程概况卧龙山位于嘉祥县城区西1.5km ，危岩体发育分布在卧龙山近山顶部位，山坡坡度45-55度，多年来受无序开山、采石影响，使卧龙山山体形态、生态地质环境发生了明显改变，形成了连绵高陡边坡，产生危岩体崩塌地质灾害。
2危岩体形成原因人工开挖形成高陡边坡，由于卸荷作用，应力重新分部后在边坡卸荷区内形成张拉胀裂缝，并与其它裂隙和结构面组合，逐步贯通形成危岩体，在地震或爆破震动、降水等外力触发作用下，导致危岩体突然 脱离母体，翻滚、坠落下来。
该地区边坡属水平岩层，在边坡卸荷作用下，卸荷裂隙在构造裂隙的基础上继承发展，在危岩体压应力作用下，层面垂向裂隙贯通后危岩体底部发生剪切破坏，形成崩落，危岩底部含有破碎夹层的蠕变和超前风化，加速危岩体底部剪切破坏最终形成危岩体崩落。
3危岩体稳定性分析对危岩体进行稳定性计算，稳定性计算有很多种方法，在此选用极限平衡法对该危岩体进行稳定性计算。
极限平衡法即假定边坡沿某一形状滑动面破坏,按力学平衡原理进行计算。
从天然状态和暴雨状态两种工况对其稳定性计算。
天然状态下利用公式： 暴雨状态下利用公式：Wcos tan cLK W sin a a φ+=(Wcos -Vsin )tan cL K W sin cos a a a V a φ+=+式中：W 为滑体滑体的重量； α为滑动面倾角；c 、φ为滑动面上土体的粘聚力以及内摩擦角； L 为滑动面的长度；V 为裂隙水压力； V =12r w z w 2 z w 为裂隙水的高度。
最新-危岩稳定性分析及治理工程设计探讨 精品
危岩稳定性分析及治理工程设计探讨1越西县南山村危岩基本特征及稳定性11南山村危岩概述南山村危岩区发育于越西县南箐乡南山村后山陡崖以及陡崖上部斜坡地带，分布高程为1000～12001900～2100。
据现场勘查，将南山村危岩区划为分两类一类是风化剥蚀形成的孤峰，在地质营力作用下产生的剥落掉块，这类灾害体称为危岩；一类是停积在斜坡上的危石，在水动力条件及冻融作用下形成的滑移和滚落，这类灾害体称为危石。
危岩主要分布于坡体陡崖处，此处基岩裸露，裂隙发育，在陡崖下部斜坡较缓，为早期及830地震时期的崩坡积物，且危岩后缘发育有长大拉裂缝；危石则主要分布于坡体陡崖上部斜坡地带，坡体上主要为第四系残坡积物。
受830地震影响，陡崖及陡崖顶部岩体摇晃松动，裂隙进一步发育，局部危岩在地震的作用下，直接导致失稳，产生垮塌。
尽管目前未引起人员伤亡，但由于地震后岩体松弛，危岩在进一步风化、卸荷及降雨、地震等作用的诱发下，有失稳破坏的潜在可能，对山坡下居民区21户100余人及南箐乡中心小学895师生生命财产安全构成严重威胁。
12南山村危岩规模、形态特征南山村危岩坡体，为震旦系上统灯影组石灰岩组成的中缓倾角顺向坡。
根据现场踏勘，及对下方居民及学校构成威胁的危岩体分为危岩和危石两类。
13定性评价根据现场调查，对崩塌堆积物和上部危岩体的稳定性宏观判断如下南山村危岩崩坡积物主要分布于陡崖下部或坡角，且分布不连续，块石多棱角状、方块状，斜卧于坡表及田地间。
该斜坡下部地形坡度在20°左右，崩塌堆积物的稳定性较好，失稳的可能性较小，但其表面散积碎石较多，在有人类活动时会局部向下滚落，其块度较小，危害性不大。
崩塌堆积物距离下部民房较近，坡体下部地形较缓，而且坡角多为田地，因此，崩塌堆积物对坡体下部的居民威胁小。
少量崩落至坡体下部的块石，根据统计得知大多为棱角状，堆卧于缓坡之上，稳定性较好，再次失稳滚落的可能性小，综合判定南山村危岩堆积物的稳定。
崩塌危岩体地质灾害的稳定性分析与防治措施研究
崩塌危岩体地质灾害的稳定性分析与防治措施研究WESTERN RESOURCES 水文地质、环境地质、工程地质2()19年第二期崩塌危岩体地质灾害的稳定性分析与防治措施研究咼福兴贵州有色地质工程勘察公司贵阳550002摘要：崩塌危岩体是山区发育的主要地质灾害之一，对村庄、交通、水利基础设施造成不同程度的破坏，导致较大的经济损失，已引起社会的广泛关注。
本文根据崩塌危岩体形态、结构特征、影响因素，分析其形成机制，将其稳定性分析及防治措施进行总结，以提高其勘查、评价、防治的水平，供其防治工程提供依据：关键词：崩塌危岩体；地质灾害；防治方案；稳定性分析1. 引言崩塌危岩体地质灾害是陡峻斜坡上的岩土体,在重力、风化等作用下突然与母体脱离，发生以坠落、翻滚等为主要方式的运动与现象。
当其发生在交通要道、水利枢纽、工业与民用建筑设施附近、旅游胜地等人口密集区时，常导致交通中断、建筑物损坏、人民生命财产受损等重大危害，由于其变形破坏具有突发性,偶然性、复杂性的特点,且其分布地势高陡.一般人力难以直接到达现场,从而给人们取得第一手调查资料增加了难度,导致对其综合研究程度不够,本文以崩塌危岩体地质灾害破坏模式及特征进行分类总结,为其防治工程提供依据。
2. 崩塌危岩体的基本概念2.1崩塌危岩体产生条件崩塌危岩体多分布在陡峻的山体斜坡地段，坡度多大于55° ,高度一般大于30m,坡面不平整,呈上陡下缓的地貌形态，多以硬质岩石为主，且岩体中节理裂隙发育及其各种软弱结构面的不利组合地段，最易产生崩塌危岩体地质灾害,另外昼夜温差，季节温度的变化、地表水的冲刷、水的动、静水压力，强烈地震及人类工程活动、边坡开挖过高过陡、植物的根劈作用等都会促使崩塌危岩体地质灾害的发生。
2.2破坏失稳方式(1)倾倒式破坏失稳。
以柱状节理或陡倾角反倾向节理、层面直立的板岩、碳酸盐岩等岩石组成的峡谷、陡峻岸坡、悬崖,在受倾覆力矩的长期作用下,常产生向下临空方向弯曲倾倒破坏。
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【 文献标识码】 Ｂ
形 成 裂 隙面 的 贯 通 （ １～罔 ３ 。 图 ）
性较差的岩体 ”
。破坏形式有滑塌 、 坠落和倾倒 ３种 。
玉井 小 学 位 于 巴中 市 ， 岩 总 体 上 表 现 为 沿 陡崖 带 呈 进 危 南北 向带 状 展 布 。 坡体 由 白垩 系 苍 溪 组 砂 岩 夹 泥 岩 组 成 ， 岩 层 产 状 近水 平 。 危 岩 体 坡 度 总 体 在 ７ 。～８ 。 右 ， 部 在 ０ ５左 局 ８。 ５ 以上 ， 整个 危 岩 分 布 范 围 长 约 １０ｍ 左 右 。危 岩 体 裂 隙 ５
誊 睇 瓣
玉 井 小 学 危 岩 体 稳 定 性 分 析
于 超 韩 岭 李 浩 马 煜 ， ， ，
（． １ 成都 理工 大学地 质灾害 防治与 地质环境 保护 国家 重点实验 室 ， 四川成都 ６ ０ ５ ； １ ０ ９ ２ 成都 理工 大学地球 探测 与信息 技术教育 部重 点实验 室 ， ． 四川成都 ６ ０ ５ ） １０ ９
坏方式及主要 影响因素， 并分别对各种破坏进行 了稳 定性 计算 ， 价 了危岩体的稳定性。 评
【 关键词 】 危岩体 ； 破坏方式 ； 稳定性
【 中图分类号】 Ｔ ４７ Ｕ ５
危岩 体 是 指 陡 峭 边 坡 上 被 多 组 结 构 面 切 割 ， 重 力 、 在 风 化 营 力 、 应 力 、 震 、 体 等 作 用 下 与 母 岩 逐 渐 分 离 ， 定 地 地 水 稳
ｌ 工 程 区 地 质 概 况
该 ＿ 区位 于 玉 井 乡 中， ／ ， 于 低 巾 山 丘 陵 区 ， 丁程 ｌ ｂ学 属 ｂ 地
图 １ 危 岩体
形局部高差起伏较大。工程 区总体表现为北 高南低 ， 最高点
位 于危 岩 一 区 高 程 ８ ４ｎ， ２ ｌ最低 点 危 岩 ｊ 区高 程 ７ ２Ｉ， 差 ５ Ｉ Ｔ高 ７ 高程 地 形 坡 度 一 般 在 ７ 。一 ５ 之 间 ， 大 坡 脚 为 ８ 。 ２ｍ， ０ ８。 最 ５ 以 上 ， 向为 ２０ 。地 层 结 构 主 要 为 表层 第 四 系全 新 统 残 破 积 坡 ９。
应 力 重新 调整 ， 生 向 临 空 方 向 的 倾 倒 拉 裂 和 变 形 ， 着 变 产 随 形 时 间 增 长 ， 隙 逐 渐 向 深 部 扩 展 ， 致 岩 体 从 上 至 下 形 成 裂 以
区 内 危 岩体 为 中 厚 层 砂 岩 ， 化 严 重 ， 结 构 类 型边 坡 风 此
岩石力学性质差 ， 在各种地壳 内应力条件下 可导 致岩体变形 破坏 ， 加之在外 应力迭加下 ， 加剧 了危岩体 的变形破坏。 ［ 定稿 日期 ］０ ０— ６— １ ２ １ ０ ０
【 摘 要 】 汶川地震以后 ， 玉井小学后 山形成 了危岩体 ， 局部 出现垮 塌现 象 ， 重影 响着玉井小 学师生 严
的 生命 财 产 安 全 。通 过 工 程 地 质勘 察 ， 危 岩 体 分 为 三 个 区 ， 括 了 工程 区的 地 质 特 征 ， 将 概 分析 了危 岩 体 的破
较发育 ， 理面略倾 向坡外 ， 层 裂隙 内充填泥土。“ １” ５・ ２ 地震
导致 危 岩 体 开 裂 、 动 、 松 变形 加 剧 ， 定 性 较 差 。通 过 现场 勘 稳
察， 可将危岩分 为三个 区段 ： 分为 ｗ 一１Ｗ 一 、 一３ 、 ２ｗ 。危 岩 体下部为玉井小学 ， 由于危岩 体处 于欠稳定状 态 ， 在余震 以 及强 降雨作用下 ， 严重影响着师生的生命财产安全 。
［ 作者 简介 ］ 于超 （９ ４～） 男 ， 士 研 究 生 ， 究 方 向 １８ ， 硕 研
为地 质 灾害 评 价 与 预 测 。
破碎 （ 破裂岩体 ） 一较破碎（ 块裂岩体） 较完整（ 岩） 一 基 的分
布 规 律 。 随着 风 化 、 蚀 等 地 质 作 用 的 进 一 步一 步 扩 张 ， 逐 步 向 深 部 发 展 ， 而 拉 并 从
粉质 黏 土 （ ４ ） 下 覆 基 岩 为 白 垩 系 苍 溪 组 砂 岩 夹 泥 岩 Ｑ ， （ １） 成 。 Ｋ ｃ组
２ 危岩体 形成条 件分 析
危岩体分布与崩落 的主要影响因素有地形条件 、 地层岩
性 、 质 构 造 与 风 化 卸 荷 、 雨 、 震 和 人 工 开 挖 等 ， 中风 地 降 地 其 化、 降雨 、 地震 和人 工 开 挖 为 诱 发 因素 。
～
５ｍ。该 区 危 岩 由 四块 危 岩 组 成 ， Ｗ３—１ 岩 体 突 出 ， 隙 危 裂
较 发 育 ， 岩 体 面积 为 １０—１０ｍ ， 危 Ｏ １ Ｗ３— ２危 岩 体 突 出 ， 下 部 岩 体 破 碎 ， 成 岩 腔 ， 积 为 ｌ ２ Ｗ３— 形 面 ５～ ０ｍ ， ３为 危 岩 体 右上方浮石 ， 部 裂 隙贯 通 ， 积 为 ｌ 下 面 ５～１ Ｗ３— ７ｍ 。 ４为
２ １ 地 形 地 貌 ．
图 ２ 危岩 体 岩 腔
陡 峻 的 斜 坡 地形 是 岩 体 形 成 危 岩 的 必 要 条 件 ， 峻 的峡 陡
２２ 岩 体 结 构 的 作 用 ．
谷 区的地段 ， 山区河曲凹岸也是 崩塌落石集 中之处 。危岩 区 自然坡度较大 ， 岩体临空卸荷 ， 力释放 ， 应 而后 斜坡体 内岩层
８ ６
四川建筑
第３ １卷 ２期
２ １ ．４ ０ １０
：・
； 蒜
毒 瓣确舀 鞫
３ ３ 危 岩 三 区基 本 特 征 ．
Ｗ３区 危 岩 分 布 高 程 为 ７５～７５ｍ， 对 高 差 ２ ｌ危 ６ ８ 相 ０ｎ，
岩 区高约 １ Ｉ长 ２ ５Ｉ， ０～２ Ｉ裂隙延伸 最大为 ６１。危岩 发 Ｔ ５Ｉ， Ｔ ｑ ２ 育有 ２组控制裂隙 ， 产状 分别 为 ：１ 。 ０ ；０ Ｌ３ 。裂 隙 ２ ５ Ｌ８ 。 ３ 。 。 结构 面平直粗糙 ， 张开 １—１ ｍ， ０ｏ 充填 黏土和砂 ， 平均延 伸 ２