危岩稳定性计算

4.2危岩体稳定性计算及评价 4.2.1计算模型

目前，按照不同的标准，危岩分类系统多样，但是，从工程防治的角度按照危岩失稳类型进行分类更有价值，可将危岩概化分为滑移式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩3 类。计算公式参考重庆市地方标准《地质灾害防治工程勘察规范》 （DB50/143-2003）中（30）～（50）计算公式。

勘查区内主要为滑移式危岩、倾倒式危岩；当软弱结构面倾向山外，上覆盖体后缘裂隙与软弱结构面贯通，在动水压力和自重力作用下，缓慢向前滑移变形，形成滑移式危岩，其模式见图(图4.2-1) ；当软弱夹层形成岩腔后，上覆盖体重心发生外移，在动水压力和自重作用下，上覆盖体失去支撑，拉裂破坏向下倾倒，形成倾倒式危岩(图4.2－2) 。

图4.2－1 滑移式危岩示意图

图4.2－2 倾倒式危岩示意图

1、 滑移式危岩体计算 （1） 计算模型

图4.2－3 滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘无陡倾裂隙)

静水岩前缘

图4.2－4 滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘有陡倾裂隙)

（2） 计算公式

① 后缘无陡倾裂隙（滑面较缓）时按下式计算

K =

(W cos θ-Q sin θ-U ) tg ϕ+cl

W sin θ+Q cos θ

12

（4.2.1）

式中：V ——裂隙水压力(kN/m)，V =

γw h w ；

2

h w ——裂隙充水高度(m)，取裂隙深度的1/3。

γw ——取10kN/m。

Q ——地震力(kN/m)，按公式Q =ξe ⨯W 确定，式中地震水平作用系数ξe 取

0.05；

K ——危岩稳定性系数；

c ——后缘裂隙粘聚力标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯

通段粘聚力标准值按长度加权和加权平均值，未贯通段粘聚力标准值取岩石粘聚力标准值的0.4倍；

φ——后缘裂隙内摩擦角标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未

贯通段内摩擦角标准值按长度加权和加权平均值，未贯通段内摩擦角标准值取岩石内摩擦角标准值的0.95倍；

θ——软弱结构面倾角(°) ，外倾取正，内倾取负； W ——危岩体自重(kN/m) 。

② 后缘有陡倾裂隙、滑面缓倾时，滑移式危岩稳定性按下式计算：

K =

(W cos θ-Q sin θ-V sin θ-U ) tg φ+c ⋅l

W sin θ+Q cos θ+V cos θ

3

（4.2.2）

式中符号同前。 2、 倾倒式危岩计算 （1） 计算模型

图

4.2－5a 倾到式危岩稳定性计算示意图（后缘岩体抗拉强度控制）

图（2） 计算公式

① 危岩破坏由后缘岩体抗拉强度控制时，按下式计算：

危岩体重心在倾覆点之外时：

1

K =

2

⎡2H -h ⎤b

+cos(β-θ) ⎢⎥

sin β⎣3sin βcos θ⎦H

f lk

⎡H -h h w ⎤b

W ⋅a +Q ⋅h 0+V ⎢++cos(β-θ) ⎥

3sin βcos θ⎣sin β⎦

（4.2.3）

危岩体重心在倾覆点之内时：

1K =

2

⎤H -h ⎡2H -h b

⋅⎢+cos(β-θ) ⎥+W ⋅a sin β⎣3sin βcos θ⎦

f lk ⋅

⎡H -h h w ⎤b Q ⋅h 0+V ⎢++cos(β-θ) ⎥

3sin βcos θ⎣sin β⎦

（4.2.4）

式中：h ——后缘裂隙深度（m ）；

h w ——后缘裂隙充水高度（m ）；

H ——后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直距离（m ）； a ——危岩体重心到倾覆点的水平距离（m ）；

b ——后缘裂隙未贯通段下端到倾覆点之间的水平距离（m ）； h 0——危岩体重心到倾覆点的垂直距离(m)；

f lk ——危岩体抗拉强度标准值（kPa ），根据岩石抗拉强度标准值乘以0.4的折减系数确定：

θ——危岩体与基座接触面倾角（°），外倾时取正值，内倾时取负值； 。 β——后缘裂隙倾角（°）

其它符号意义同前。

② 当危岩的破坏由底部岩体抗拉强度控制时，按下式计算：

1

K =

f lk ⋅b +W a 1

h w 3sin β

+b cos β)

2

（4.2.5）

Q ⋅h 0+V (

式中各符号意义同前。

③ 对于孤立具有缓倾软弱结构面的危岩体，后缘无裂隙水压力，其计算时要考虑风力作用，稳定性按下式计算：

1

K =

f lk ⋅b +W a

2

(Q +F 风) ⋅h 0

（4.2.6）

式中：F 为风力，F =ρS (V sin ω) 2，ρ为空气密度，标准状态下ρ=1.293kg /m 3，

S

为迎风面积，v 为风速，计算时取v =10m /s ，ω为风向与迎风面积间的夹角。

4.2.2危岩稳定性计算

根据危岩结构特征和形态特征，结合雁门沟1、2号危岩崩塌分析结果，本区危岩破坏模式主要为滑移式和倾倒式危岩。 （1）计算参数：

根据取样室内资料，危岩体天然重度26.4kN/m3，饱和重度26.7kN/m3；天然抗压强度标准值19.67MPa ，饱和抗压强度标准值14.07MPa ，天然抗拉强度标准值0.68MPa ，饱和抗拉强度标准值0.59Mpa 。

由于勘查区内无条件进行现场试验，根据现场对危岩的调查后反复分析，灰岩裂隙面大多平直光滑，呈微张状，部分石英脉充填，裂隙面结合差，裂隙抗剪强度低，查《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）表4.5.1，综合确定，裂隙抗剪强度为：内摩擦角取25～27°，粘聚力47～57kPa 。裂隙水压力按裂隙蓄水能力和降雨情况确定。

（2） 计算工况

计算工况选取如下三种：

工况Ⅰ：自重+现状裂隙水压力，（其中裂隙充水高度取取裂隙深度的1/5～1/2）；

工况Ⅱ：自重+暴雨（强度重现期按20a 考虑），（其中裂隙充水高度取取裂隙深度的1/2～2/3)；

工况Ⅲ（校核工况）：自重+地震+暴雨（强度重现期按20a 考虑），（其中裂隙充水高度取取裂隙深度的1/2～2/3）；

4.2.3计算结果

危岩稳定性计算结果见下表（评价结果依据表4－5）：

表4－5

危岩稳定性系数及稳定性评价

4.2.4危岩稳定性评价

（1） 危岩稳定性评价标准

根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)，防治工程等级一级，滑塌式危岩稳定安全系数取值为1.3, 倾倒式危岩稳定安全系数取值为1.5, 可建立下列评价标准：

表4－6

危岩稳定性评价标准

（2） 危岩稳定性评价

从表4-5可知：5个危岩体天然状态下都处于稳定状态，暴雨或连续降雨条件下处于基本稳定～欠稳定状态，地震工况均处于不稳定状态。

危岩一区有危岩体4个，编号为WY1-1，WY1-2，WY1-3，WY1-4；危岩二区的危岩体WY2；根据野外专项调查，这些危岩体现状处于稳定或基本稳定状态，暴雨期处于基本稳定状态。

经危岩稳定性计算：工况1条件下WY1-1，WY1-2，WY1-3，WY1-4和WY2,5个危岩体均处于稳定状态；工况2（暴雨）条件下仅有号危岩体WY1-1，WY1-2，WY1-3，WY1-4处于基本稳定状态，其余都处于欠稳定状态；工况3(地震) 条件下危岩均处于不稳定状态。由于这5个危岩体对居民区生命和房屋、剑青公路、威胁较大，这些危岩体急需治理。