FAST台址区危岩稳定性分析

0 工程概况
FAST 台址区的东部陡坡及石崖壁上广泛分布由多组岩体结构面组合而构成在重力、地震、水体等诱 发因素作用下处于不稳定、欠稳定或极限平衡状态的结构体（危岩体），存在于高陡边坡及陡崖上由于失 稳、运动而形成崩塌，陡峻的地形是危岩发育的地貌特征，其危岩破坏主要模式为滑移式危岩和倾倒式 危岩（见图 1）。
长 100m、宽 6.7m、高 17.6m、体积 11500m3，倾倒式。
长 100m、宽 11m、高 19.2m、体积 19500m3，倾倒式。
有四处危岩：
长 65m、宽 13m、高 22.7m、体积 20085m3，倾倒式。 长 65m、宽 17m、高 22.4m、体积 26715m3，倾倒式。 长 90m、宽 11m、高 42.6m、体积 37080m3，倾倒式。 长 48m、宽 31m、高 11m、体积 1708.8m3，倾倒式。
578 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying
2010 年增刊第 1 期
结构面编号 （1） （2） （3） （4） （5） （6）
主要结构面产状 产状 NWW 30°~50°/∠7°-12° NWW 290°~320°/∠18°-30° NWW 30°~65°/∠60°-89° NWW 120°~155°/∠62°-88° NWW 188°~210°/∠75°-88° NWW 260°~295°/∠72°-89°
向南西 方崩落
有一处危岩：
向西方
长 91m、宽 5.5m、高 15.5m、体积 7735m3，倾倒式。 崩落
有三处危岩：
长 20m、宽 4m、高 15.4m、体积 1160m3，倾倒式。 长 190m、宽 12m、高 43m、体积 85500m3，倾倒式。 长 190m、宽 7m、高 22.8m、体积 20710m3，倾倒式。
岩体结构面抗剪特性
摩擦强度
计算摩擦强度
φ(°)
c(MPa)
φ(°)
c(MPa)
35.0
0.14
21.0
0.084
21.8
0.11
13.08
0.066
备注
580 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying
2010 年增刊第 1 期
滑移式计算模型见图2（引用参考文献[2]）。
侧、图 4 为危岩体倾覆点位于危岩体重心外侧。图中 C 为危岩体底部与基座接触的可能倾覆点，AB 为主 控结构面长度(m)，其倾角为 β（°），W 为危岩体的自重(kN)，P 为水平地震力(kN)。
图3 倾覆点位于岩体重心内侧
2010 年增刊第 1 期
工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 581
滑移式危岩
倾倒式危岩
图 1 危岩类型示意图
FAST 台址危岩主要分布在东南侧的陡岩区，岩性为 T2l3、T2l1 白云质灰岩（A1 单元）和（T2l2）含 泥质灰岩（B1 单元）；由多组岩体结构面相互组合构成稳定性较差，在重力、地震、水体等诱发因素作 用下处于不稳定、欠稳定或极限平衡状态。据外业调查 FAST 台址主要有十个危岩体易发区，危岩体存 在于高陡边坡及陡崖上，被节理和裂隙分割，随时发生失稳，是 FAST 台址常见的地质灾害。FAST 台址 发育的陡峻的地形是危岩发育的地貌特征，6 组岩体结构面是形成危岩的主要地质构造特征（见表 1）， 由此形成的卸荷裂缝宽张裂隙是危岩发育的结构组合特点，暴雨及地震等是诱发危岩形成地质灾害的动 力因子。
长 80m、宽 4m、高 14.7m、体积 3904m3，倾倒式。
长 20m、宽 9m、高 28.9m、体积 4480m3，倾倒式。
向北东
长 20m、宽 14.5m、高 32.3m、体积 7740m3，倾倒式。 方 向 崩
长 100m、宽 9.0m、高 42.1m、体积 36100m3，倾倒式。 落
危岩 编号 W9
W10
危岩方位及 危岩高度 位于大窝凼 北北东部的 悬崖
位于小窝凼 东部、大窝凼 东北部的悬 崖
规模、范围、危岩、危岩类型
崩落方 向
有一处危岩： 长 30m、宽 2.5m、高 6.2m、体积 435m3，倾倒式。
向南西 西方崩 落
有四处危岩：
长 4m、宽 25m、高 6.41m、体积 94.8m3，倾倒式。
向南西
长 135m、宽 25m、高 138m、体积 445500m3，倾倒式。 西 方 崩
长 135m、宽 40m、高 138m、体积 710100m3，倾倒式。 落
长 200m、宽 15m、高 65m、体积 186800m3，倾倒式。
与 FAST 工程结构体的 关系
可能对 FAST 1h 馈源支 撑塔、主动反射面及其基 础造成危胁
裂隙水压力按暴雨状态计算，则危岩的稳定系数为：
Fs
=
Wa +
f lk
H −e sin β
+
lb
f0k
2
γ
ω
e
2
（
2e
9 sin β 9 sin β
+
H −e sin β
）
=
81sin β（[ Wa + foklb）sin β + 2(9H − 7e)γ ωe2
flk (H
− e)]
（3）工况3
裂隙水压力和地震力同为可变荷载，裂隙水压力根据天然状态下裂隙水压力计算，则稳定
可能对 FAST 1h 馈源支 撑塔、主动反射面及其基 础造成危胁
规模大小 破坏后果
严重
严重
主要分四个步骤：第一步收集资料；第二步整理分析资料；第三步工况选取及模型建立；第四步计
算分析得出结论。
1 危岩体计算模型
1 计算工况
根据重庆市地方规范《地质灾害防治工程设计规范》（DB50/5029-2004）、《地质灾害防治工程勘察规
图4 倾覆点位于岩体重心外侧
1、危岩体重心在倾覆点内侧时
危岩体重心在倾覆点内侧时，围绕可能倾覆点C，见图3：
（1）工况1
天然状态下，危岩稳定系数为：
Fs
=
M 抗倾 M 倾覆
=
Wa +
flk
H−e sin βຫໍສະໝຸດ + lbf0k
Ph0
+
Q（
3
e1 sin
β
+
H−e sin β
)
式中：flk为危岩体抗拉强度标准值（kPa），fok为危岩体与基座之间的抗拉强度标准值（kPa），当基座 为岩体时，fok=flk； （2）工况2
位于大窝凼 南南东部的 悬崖 位于大窝凼 南南东部的 悬崖
位于大窝凼 南东部的悬 崖
位于大窝凼 南东部的悬 崖
位于大窝凼 南东部的悬 崖
位于大窝凼 东部 3h 处的 山体
危岩的岩土工程条件一览表
规模、范围、危岩、危岩类型
有两处危岩： 长 21m、宽 4m、高 19.5m、体积 1239 m3，倾倒式。 长 21m、宽 7.6m、高 22.8m、体积 2898m3，倾倒式。 有两处危岩： 长 20m、宽 3.5m、高 15.1m、体积 800m3，倾倒式。 长 20m、宽 5.3m、高 17.6m、体积 1380m3，倾倒式。
可能对 FAST 主动反射 面及其基础造成危胁
可能对 FAST 主动反射 面及其基础造成危胁
可能对 FAST 主动反射 面及其基础造成危胁
规模大小 破坏后果
严重 严重 严重 严重
严重
严重 严重 严重
2010 年增刊第 1 期
工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 579
范》（DB50143-2003）及危岩体特征，危岩体计算工况如下：
1、危岩自重+裂隙水压力(天然状态)
2、危岩自重+裂隙水压力(暴雨状态)；
3、危岩自重+裂隙水压力(天然状态)+地震力（校核工况）
其中，滑移式危岩计算工况为工况 1、工况 2 和工况 3 共三种工况；倾倒式危岩计算工况为工况 2
和工况 3。本次危岩计算按抗震设防烈度 6 度，设计基本地震加速度值 0.05g。
Fs
=
Wa
+
Ph0
flk
H−e sin β
+ lb
f0k
+
FAST 台址区危岩稳定性分析
李卫民，耿宏汉
（贵州省建筑工程勘察院，贵阳，550003）
摘要：FAST 台址存在大量危岩体，对工程安全造成较大影响，勘察期间对危岩体的分布、形态、特征、成因 等开展了工程地质测绘工作。通过现场统计，场地存在滑移式危岩和倾倒式危岩，考虑为危岩体主结构面贯通 率，将作用在危岩体上的荷载按三种组合（工况）进行计算分析，对危岩体稳定性进行评价，并提出处理措施。 关键词：危岩；滑移；倾倒；结构面；贯通率；工况
因此，崩塌与落石与 FAST 工程结构体的关系和危岩体量及形态特征、大小和崩落发展方向是解决 崩塌与落石对 FAST 工程影响的技术关键，崩塌与落石与 FAST 工程结构体的关系见表 2。
危岩 编号 W1 W2 W3 W4
W5
W6 W7 W8
危岩方位及 危岩高度
位于大窝凼 南部的陡坡
位于大窝凼 南部的陡坡
裂隙水压力按暴雨状态计算，则危岩的稳定系数为
Fs
=
Wa
+
flk
H−e sin β
+ lb
f0k
=
2γ
ω
e
2
（
2e
9sin β 9sin β
+
sHin−βe ）