单体危岩崩塌定量计算方法与治理设计中的应用

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摘要:危岩是山丘地区陡高边坡主要的地质灾害类型之一，多组岩体结构面相互组合构成稳定性较差的岩体称为危岩体，危岩体失稳、运动即为崩塌。本文以驼梁地区危岩崩塌体为例，提出了定量计算危岩崩塌的风险评价方法，可为危岩崩塌灾害影响区的城镇建设和规划提供科学依据，从而有效地规避风险和减灾防灾。

关键词：危岩崩塌风险评估崩塌发生可能性系数

中图分类号：O434.19 文献标识码：A文章编号：

Abstract：Unstable rock is the hilly areas of high slope geological disasters in one type of rock mass structure surface combinations with each other to constitute a poor stability of the rock known as a dangerous rock mass. Dangerous rock mass instability sports is the collapse. Tuoliang unstable rock collapse in body, for example, quantitative risk assessment method to calculate the unstable rock collapse, provide a scientific basis for urban construction and planning of disaster-affected zone of unstable rock collapse, in order to effectively avoid the risk and disaster reduction and prevention.

Keywords: collapse of unstable rock；risk assessment; the possibility of collapse occurred factor

1、引言

目前，针对崩塌灾害的研究工作主要集中于崩塌的形成和破坏机理研究、勘查评价、治理技术手段等方面，风险评估主要集中于对崩塌灾害的小比例尺区域性风险评估，对单体灾害风险评估的研究较少。本文以河北省驼梁地区危岩崩塌灾害为例，采用一种较新的计算方法，对危岩失稳的发生概率进行研究，是一种更为精准的判别方法。

2、地质灾害评估量化指标的确定及影响机制分析

2.1 衡量岩体崩塌的定量指标的确定

由崩塌发生的机理分析可知，影响崩塌的因子可分为：1陡坡岩体分离结构体的形状因子；2分离结构体的空间位置因子；3缓倾结构面的产状因子。

1结构体的形状因子

如图1所示，如果用h、B和L代表平行六面体的垂直高度、垂直于坡面方向的宽度和在斜坡走向上的长度，h愈大，分离体倾倒力臂越大，B愈大抵抗分离体向临空方向翻滚的力矩愈大，所以 可以表征几何尺寸对分离体发生翻倒难易和制约机制。

图1缓倾结构面倾向山体的崩塌体示意图质

2分离结构体的空间位置因子

由于结构体所处的位置离坡脚愈高，同一地震烈度及地震力下水平位移愈大，水平运动的动量愈大，相反，抵抗这种水平运动的是岩体的质量m= LBh。若分离体所在的坡高为n，则n/ LBh表示了分离结构体空间因子的一个侧面。设L=1，把崩塌体简化为平面问题，单位体积的量m= Bh。有时，陡坡岩体分离结构体处于悬空状态，如果分离体悬空部分的宽度为b，则悬空对崩塌产生的影响为 。综合上述两种空间位置影响因素，则崩塌分离体的空间位置因子应为： 。一般情况下常常无悬空条件，当b=0时，则空间位置因子：

3缓倾结构面倾角因子

前以述及，斜坡的稳定性很大程度上受缓倾结构面控制，根据野外观察所发生这类地质条件下，坡角是发生崩塌的有利因素，缓倾反倾角为不利因素，故缓倾结构面倾角因子：

4地震烈度因子

地震是任何地质条件下岩体失稳的至关重要的因素。地震对崩塌发生的主要影响是对分离体产生附加水平地震力的作用，即其它影响因素都对崩塌体产生作用的同时，还增加了水平地震力的作用。故地震烈度因子应为：K3=1+

综合以上3个影响因子对崩塌的作用，衡量地质环境条件的综合指标Kb应表示为：

当分离结构体无悬空问题时b=0，这是最普遍的地质边界条件。发生崩塌综合因子为：

上式中 为水平地震系数，可查表获得其它参量。为使用该因子的概念明确，可称该综合因子为崩塌发生可能性系数。

我们将上式用现场发生崩塌地段的崩塌堆积及其发生地点来校核，包括本次现场崩塌调查去检验，该式与实际发生崩塌结果相符。多个崩塌现场检验计算结果可总结为表1所列的几种发生崩塌难易程度分级界限。

实际上对于同一质条件下， 等地质参数可以认为是常量：

即

（1）说明，对于地质条件一定的区域，发生崩塌的可能性则取决于崩塌体的所处坡高和宽度尺寸。

2.2 崩塌发生可能性的判别

利用上述崩塌发生可能性指数，经本次和以往现场对崩塌的堆积和危岩体的地质调查与各个因子状况核对，初步给出经验判别表。

表1：崩塌发生可能性系数对崩塌发生可能性判别表

指 数 范 围

崩塌可能性 崩塌发生可能性大 崩塌发生可能性中等 崩塌发生可能性小

3、工程实例

3.1 工程条件

以河北驼梁山区为例，滑坡地带为基岩区，全区为太古界条带状混合岩系覆盖，该混合岩中偶见斜长角闪岩带状残留体。本区东邻呈NNE走向的太行山山前断裂带，新华夏构造形迹分布广，以断层或压扭性挤压破碎带为主，深切冲沟与其构造线相吻合。

3.2 关于参数取值问题

该区包括山体、冲沟两个地质单元。共有3处可能崩塌体，按“地质灾害评估规范”地质灾害发生可能性指数计算公式：

Y=0.62D+0.38R ………………………………………（2）

式中，D―地质环境复杂程度指数；

R―降水量指数。

根据现场地质灾害调查，按“地灾评估”规范表3给定的地质环境复杂程度5级标准确定为属于“地质环境较复杂”级，地质环境复杂程度指数D的基本分值为0.75，附加分值为0.006；降水量指数由多年平均降水量800mm和最大日降水量95mm，确定降水量指数R为0.825。求得：Y=0.71

故按地质灾害发生可能性指数确定“可能性中等”。

此外，按前面总结提出的崩塌发生可能计算式（1），把该区3处崩塌危岩体逐一计算，其结果列于表2。

表2 该区崩塌发生系数计算结果表

按表2崩塌发生指数该区发生崩塌的可能性为中等，与由规范计算出的结论相同。

5、结语

本文中提出的针对危岩崩塌的风险评价方法，并以驼梁地区危岩崩塌为例进行了风险评价，该区段治理施工后稳定性良好，没有发生任何崩塌灾害迹象。所采用的技术方法和研究思路对于其他危岩崩塌的风险评价具有一定的参考价值和借鉴意义。

参考文献：

[1] Oldrich Hungr. A review of the classification of landslides of the flow type[J]. Environmental and Engineering Geoscience,2001,17: 221-238.

[2]胡厚田.崩塌与落石[M].北京:中国铁道出版社,1989.

[3]唐红梅,易朋荧.危岩落石运动路径研究[J].重庆建筑大学学报,2003,25:18-21.