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摘 要:在深入进行地质灾害调查研究工作基础上,总结了北沟村危岩体特征,对其稳定性进行分析评价,并提出相应的治理对策。
关键词:危岩体;稳定性;治理对策
1 前言
荣成市北沟村地狭人多,建筑物长期以来不断向山区上部推进,坡体顶部大量危岩体倾向坡下,使得附近相关人居安全受到极大威胁。北沟村山体曾发生多次危岩体坠落等崩塌灾害。崩塌地质灾害的发生曾损毁民宅,北沟村危岩体对当地村民的生命财产安全构成严重威胁。
2 危岩体特征及稳定性分析
根据崩塌隐患分布位置,将危岩段自东向西划分W1、W2、W3、W4 4个危岩段。每个危岩段中又具体划分出危岩体,其顺序编号为①②……危岩体。
2.1 W1危岩段
W1处距民房较近,主滑面产状170°∠25°,平直光滑,为软弱结构面,结构面厚度约10cm,见有泥化夹层,见有渗水。西侧面为裂隙面,产状290?∠85?,平直光滑;东侧面为裂隙面,与西侧面平行;南侧面呈锯齿状,见3条主裂隙与东、西侧面大致平行;顶面见3条贯通裂隙,两条近东西向裂隙,相交呈棋盘格状。
W1相对东侧围岩已产生10cm的位移,有滑动迹象,属潜在不稳定岩体。
按平面滑动法进行稳定性分析,采用公式如下:
实测γ=23.1 kN/m3,结构面粘聚力C= 15kpa,结构面摩擦角Φ=35°,结构面倾角θ=25°,则Ks=1.032。
W1近于极限稳定状态,可能沿裂隙折断,产生滑动或滚动。
2.2 W2危岩段
W2为危岩群,主要分布9个危岩和崩塌体。
(1)W2-①
W2-①底部呈线状支撑,东部为点支撑(支撑点为一槐树),岩体完整,地形(接触面)坡度约32?,见有松软粘性土充填。
W2-①底部已虚脱,支撑呈线状、点状,稳定性差,若底部线状支撑被雨水冲刷,不稳定因素岩体可能以倾覆形式为翻滚坠落,岩体属于暂时稳定。
(2)W2-②
有约8块岩体组成,岩块排列方式犬牙交错,支撑方式为平面支撑、线状支撑和点状支撑,南端三块岩体采用Φ25螺纹钢插入坡体内进行简易支挡。岩块底部有细粒土充填,地形坡度约34°。
危岩体暂时处于稳定状态,随着钢筋锈蚀支挡能力降低、雨水冲刷底部支撑面,W2-②仍潜在滑动、倾覆滚动不稳定因素。
(3)W2-③
地形坡度约30?,岩块向东倾斜,底部呈线状支撑,南端和西端呈点状支撑(南端采用Φ25螺纹钢简易支撑),南侧见4条基本平行裂隙,间距10~40cm,下部裂隙张开度约2~10mm,其他3条裂隙基本闭合,岩体容易从最下部裂隙坠落。
虽然进行了简易支挡,但底部仍处于悬空状态,危岩体暂时处于稳定状态。随着钢筋锈蚀支挡能力降低、雨水冲刷底部支撑面,岩体可能以滑动形式坠落,存在不稳定因素。
(4)W2-④
岩体西侧面见3条裂隙,北部裂隙呈水平错动约30cm,中间裂隙开张度约10~50cm,南部裂隙开张度约10cm。地形坡度约25?,岩体呈平面支撑、线状支撑、点状支撑,裂隙产状350?∠80?。
按平面滑动法定量分析评价,Ks=1.015,近于极限稳定状态,将来的坠落或破坏方式为滑动→倾覆→滚动。
(5)W2-⑤
由8块相互叠压的岩块组成,呈近南北向排列,地形坡度约30°,块体呈平面支撑、线状支撑、点状支撑。支撑面下见粘性土,多被掏空。
按平面滑动法定量分析评价,Ks=1.013,近于极限稳定状态,将来随着雨水冲刷、岩体球状风化,支撑面积减小,坠落或破坏方式以滑动为主,个别块体为倾覆→滚动。
(6)W2-⑥
岩体下东西两侧有小的岩块支撑,东侧支撑岩块裂隙发育,裂隙已贯通,裂隙张开度约2.5cm。西侧支撑岩块完整。地形坡度约30?,块体呈平面支撑、线状支撑、点状支撑,底部大部分悬空,东侧支撑面有渗水。
支撑体系受力比较复杂,根据支撑体的稳定性分析,东侧支撑体破碎,存在被压碎或受偏心荷载导致倾覆的可能性很大。因此,W2-⑥极不稳定,随时会有向東倾覆、向下滑动的危险。
(7)W2-⑦
由5块相互叠压的岩块组成,排列杂乱无序,呈平面支撑、线状支撑、点状支撑,支撑面下细粒土多被掏空,岩块大部分向东倾斜,地形坡度约35°。
块体排列杂乱无序,相互叠压,支撑体系受力复杂。根据支撑状态、地形坡度和雨水冲刷能力分析,随着冲刷,支撑面积逐渐减小,块体发生倾覆、滚动。
(8)W2-⑧
为近于直立的石壁,发育棋盘格状裂隙,主裂隙走向近南北向,其产状5?∠80?,裂隙多张开,张开度10~20mm,延伸5~8m。次级裂隙走向近东西向,产状较缓,延伸0.5~1m。
岩体裂隙发育,裂隙面且张开度较大,在球状风化作用下,块体支撑面积逐渐减小,将发生倾覆、滚动。
(9)W2-⑨
岩体北部岩体呈平面支撑,南部岩体悬空,岩体较完整。北部地形坡度约10?,南部地形坡度约30°。
该岩体为球状风化体,在风化作用下,支撑面积逐渐减小、岩体强度逐渐降低,将发生整体倾覆、滚动,或在弯矩作用下发生折断、坠落。
2.3 W3危岩段特征及稳定性分析
W3危岩段为危岩群,共划分为5个危岩和崩塌体。
(1)W3-①
多个危岩体相互叠压,沿地形坡向分布,呈面状支撑、线状支撑、点状支撑,支撑面下见有松软的细粒土充填,个别块体下端悬空。形坡度30°~40?。
根据支撑状态、地形坡度和雨水冲刷能力分析,随着冲刷,支撑面积逐渐减小,块体发生倾覆、滚动。 (2)W3-②
由多个危岩块体组成,相互叠压,沿地形坡向分布,地形坡度约30°~40?,支撑方式为平面支撑、线状支撑和点状支撑,支撑面下见有松细粒土充填。
危岩体支撑体系受力复杂。根据支撑状态、地形坡度和雨水冲刷能力分析,随着冲刷,支撑面积逐渐减小,块体发生倾覆、滚动。
(3)W3-③
近于直立的岩壁,体积较大。北部岩壁向西倾斜,裂隙发育、多张开,张开度约5~50mm,见有明显水平错动。南部岩壁发育球状风化裂隙,裂隙呈弧状,产状较平缓,张开度约5~10mm,见有明显水平错动,岩壁向南倾斜。
根据岩壁特征分析,北部岩壁随着风化程度加剧,局部以倾覆或折断坠落的可能性极大。南部岩壁会沿着球状风化裂隙向下滑动,以倾覆方式坠落、滚动。
(4)W3-④
为近于直立岩壁,结构面为球状风化裂隙和构造裂隙,球状风化裂隙产状平缓,构造裂隙产状较陡,倾角约60?,张开度5~20mm,岩体沿球状风化裂隙向东向南均有明显错动。
顶部岩体将来有沿着滑动面向东南滑动的趋势,直至发生坠落。东部岩体体暂时相对稳定,但由于位于陡峭岩壁顶部边沿,一旦产生小量位移就会发生坠落。
2.4 W4危岩体
岩体下端镶嵌于V字形岩块内,块体绝大部分悬空,约呈50?角向南倾斜。块体发育两条裂隙,约呈90?相交,均有不同程度张开,张开度约5~100mm,裂隙将块体切割成4个小块体。
与岩体垂直的裂隙北端已张开,张开度约100mm,该岩体破碎,暂时处于稳定状态,将来有发生折断坠落的危险。
3 危岩体治理对策
危岩体的综合治理措施一般有清除、支撑支挡、护坡护墙、锚固、拦截、遮盖、封填、灌浆、排水、主被动防护网等,在治理设计上一般为几种方式的组合。
3.1 W1危岩段
W1离居民房舍较近、块体较大、破坏后果严重,建议建议采取人工清除方案。
3.2 W2危岩段
建议主要采取清除方案,清除前需根据各危岩体实际情况做好相应的治理防护措施,如封填、锚固等等措施。在危岩体悬空位置利用毛石混凝土做好支撑,在大块危岩后部钻孔至完整基岩内,插入锚杆,固定岩石,防止在治理过程中滑落,之后方可进行破碎清除。
3.3 W3危岩段
建议主要采取人工破碎清除。该危岩段整体危险程度高,清除难度大,清除前需采取多种安全防护措施。W3-①、W3-②岩体较小,可以按人工破碎清除方法进行清除,但是需要根据堆叠情况,自上而下清除,防止在清除过程中发生其他岩体滚落。W3-③岩体体积较大,工作面狭窄,建议采取防护措施,或搭设平台,创造安全作业面后再进行清除。W3-④岩体临近山崖,并且已发整体滑动,危险性大,清除前需将其锚固后,再进行清除。东侧翘起的岩块,建议利用多跟钢绞线将其固定后,搭建施工平台,从侧面开始清除。同时,建议在山崖下方设置柔性防护网,降低可能崩塌滚落的危石对下方民房的危害。
3.4 W4危岩体
W4危岩体出露位置较高较陡,下方无宽广、安全的工作面,治理难度大。建议采用多根钢绞线套牢固定。
综上,在深入调查的基础上对各危岩体特征进行了总结,对各自稳定性进行了分析,并提出相应的治理对策和方案,以达到基本消除崩塌隐患对村民的安全威胁,保障受威胁群众的生命财产安全,大大消除群众的恐惧感增加安全感,促进经济社会可持续发展,将会产生显著的社会效益。
参考文献
[1]曾廉.崩塌与防治[M].成都:西南交通大学出版社,1990.
[2]刘永平,佴磊,李广杰.某高陡边坡崩塌落石运动特征分析及其防治[J].水文地质工程地质,2005,(1):30-33.
[3]陈洪凯,唐红梅,胡明,等.危岩錨固计算方法研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(8):1321-1327.
[4]章照宏.斜坡落石灾害及其SNS柔性防护[J].公路与汽运,2005,(6):74-76.
[5]陈喜吕,陈莉.扩离-落石灾害防治浅论[J].岩石力学与工程学报,2002,21(9):1430-1432.
(作者单位:1.山东省烟台市地质环境监测站;2.山东省地质环境监测总站)
关键词:危岩体;稳定性;治理对策
1 前言
荣成市北沟村地狭人多,建筑物长期以来不断向山区上部推进,坡体顶部大量危岩体倾向坡下,使得附近相关人居安全受到极大威胁。北沟村山体曾发生多次危岩体坠落等崩塌灾害。崩塌地质灾害的发生曾损毁民宅,北沟村危岩体对当地村民的生命财产安全构成严重威胁。
2 危岩体特征及稳定性分析
根据崩塌隐患分布位置,将危岩段自东向西划分W1、W2、W3、W4 4个危岩段。每个危岩段中又具体划分出危岩体,其顺序编号为①②……危岩体。
2.1 W1危岩段
W1处距民房较近,主滑面产状170°∠25°,平直光滑,为软弱结构面,结构面厚度约10cm,见有泥化夹层,见有渗水。西侧面为裂隙面,产状290?∠85?,平直光滑;东侧面为裂隙面,与西侧面平行;南侧面呈锯齿状,见3条主裂隙与东、西侧面大致平行;顶面见3条贯通裂隙,两条近东西向裂隙,相交呈棋盘格状。
W1相对东侧围岩已产生10cm的位移,有滑动迹象,属潜在不稳定岩体。
按平面滑动法进行稳定性分析,采用公式如下:
实测γ=23.1 kN/m3,结构面粘聚力C= 15kpa,结构面摩擦角Φ=35°,结构面倾角θ=25°,则Ks=1.032。
W1近于极限稳定状态,可能沿裂隙折断,产生滑动或滚动。
2.2 W2危岩段
W2为危岩群,主要分布9个危岩和崩塌体。
(1)W2-①
W2-①底部呈线状支撑,东部为点支撑(支撑点为一槐树),岩体完整,地形(接触面)坡度约32?,见有松软粘性土充填。
W2-①底部已虚脱,支撑呈线状、点状,稳定性差,若底部线状支撑被雨水冲刷,不稳定因素岩体可能以倾覆形式为翻滚坠落,岩体属于暂时稳定。
(2)W2-②
有约8块岩体组成,岩块排列方式犬牙交错,支撑方式为平面支撑、线状支撑和点状支撑,南端三块岩体采用Φ25螺纹钢插入坡体内进行简易支挡。岩块底部有细粒土充填,地形坡度约34°。
危岩体暂时处于稳定状态,随着钢筋锈蚀支挡能力降低、雨水冲刷底部支撑面,W2-②仍潜在滑动、倾覆滚动不稳定因素。
(3)W2-③
地形坡度约30?,岩块向东倾斜,底部呈线状支撑,南端和西端呈点状支撑(南端采用Φ25螺纹钢简易支撑),南侧见4条基本平行裂隙,间距10~40cm,下部裂隙张开度约2~10mm,其他3条裂隙基本闭合,岩体容易从最下部裂隙坠落。
虽然进行了简易支挡,但底部仍处于悬空状态,危岩体暂时处于稳定状态。随着钢筋锈蚀支挡能力降低、雨水冲刷底部支撑面,岩体可能以滑动形式坠落,存在不稳定因素。
(4)W2-④
岩体西侧面见3条裂隙,北部裂隙呈水平错动约30cm,中间裂隙开张度约10~50cm,南部裂隙开张度约10cm。地形坡度约25?,岩体呈平面支撑、线状支撑、点状支撑,裂隙产状350?∠80?。
按平面滑动法定量分析评价,Ks=1.015,近于极限稳定状态,将来的坠落或破坏方式为滑动→倾覆→滚动。
(5)W2-⑤
由8块相互叠压的岩块组成,呈近南北向排列,地形坡度约30°,块体呈平面支撑、线状支撑、点状支撑。支撑面下见粘性土,多被掏空。
按平面滑动法定量分析评价,Ks=1.013,近于极限稳定状态,将来随着雨水冲刷、岩体球状风化,支撑面积减小,坠落或破坏方式以滑动为主,个别块体为倾覆→滚动。
(6)W2-⑥
岩体下东西两侧有小的岩块支撑,东侧支撑岩块裂隙发育,裂隙已贯通,裂隙张开度约2.5cm。西侧支撑岩块完整。地形坡度约30?,块体呈平面支撑、线状支撑、点状支撑,底部大部分悬空,东侧支撑面有渗水。
支撑体系受力比较复杂,根据支撑体的稳定性分析,东侧支撑体破碎,存在被压碎或受偏心荷载导致倾覆的可能性很大。因此,W2-⑥极不稳定,随时会有向東倾覆、向下滑动的危险。
(7)W2-⑦
由5块相互叠压的岩块组成,排列杂乱无序,呈平面支撑、线状支撑、点状支撑,支撑面下细粒土多被掏空,岩块大部分向东倾斜,地形坡度约35°。
块体排列杂乱无序,相互叠压,支撑体系受力复杂。根据支撑状态、地形坡度和雨水冲刷能力分析,随着冲刷,支撑面积逐渐减小,块体发生倾覆、滚动。
(8)W2-⑧
为近于直立的石壁,发育棋盘格状裂隙,主裂隙走向近南北向,其产状5?∠80?,裂隙多张开,张开度10~20mm,延伸5~8m。次级裂隙走向近东西向,产状较缓,延伸0.5~1m。
岩体裂隙发育,裂隙面且张开度较大,在球状风化作用下,块体支撑面积逐渐减小,将发生倾覆、滚动。
(9)W2-⑨
岩体北部岩体呈平面支撑,南部岩体悬空,岩体较完整。北部地形坡度约10?,南部地形坡度约30°。
该岩体为球状风化体,在风化作用下,支撑面积逐渐减小、岩体强度逐渐降低,将发生整体倾覆、滚动,或在弯矩作用下发生折断、坠落。
2.3 W3危岩段特征及稳定性分析
W3危岩段为危岩群,共划分为5个危岩和崩塌体。
(1)W3-①
多个危岩体相互叠压,沿地形坡向分布,呈面状支撑、线状支撑、点状支撑,支撑面下见有松软的细粒土充填,个别块体下端悬空。形坡度30°~40?。
根据支撑状态、地形坡度和雨水冲刷能力分析,随着冲刷,支撑面积逐渐减小,块体发生倾覆、滚动。 (2)W3-②
由多个危岩块体组成,相互叠压,沿地形坡向分布,地形坡度约30°~40?,支撑方式为平面支撑、线状支撑和点状支撑,支撑面下见有松细粒土充填。
危岩体支撑体系受力复杂。根据支撑状态、地形坡度和雨水冲刷能力分析,随着冲刷,支撑面积逐渐减小,块体发生倾覆、滚动。
(3)W3-③
近于直立的岩壁,体积较大。北部岩壁向西倾斜,裂隙发育、多张开,张开度约5~50mm,见有明显水平错动。南部岩壁发育球状风化裂隙,裂隙呈弧状,产状较平缓,张开度约5~10mm,见有明显水平错动,岩壁向南倾斜。
根据岩壁特征分析,北部岩壁随着风化程度加剧,局部以倾覆或折断坠落的可能性极大。南部岩壁会沿着球状风化裂隙向下滑动,以倾覆方式坠落、滚动。
(4)W3-④
为近于直立岩壁,结构面为球状风化裂隙和构造裂隙,球状风化裂隙产状平缓,构造裂隙产状较陡,倾角约60?,张开度5~20mm,岩体沿球状风化裂隙向东向南均有明显错动。
顶部岩体将来有沿着滑动面向东南滑动的趋势,直至发生坠落。东部岩体体暂时相对稳定,但由于位于陡峭岩壁顶部边沿,一旦产生小量位移就会发生坠落。
2.4 W4危岩体
岩体下端镶嵌于V字形岩块内,块体绝大部分悬空,约呈50?角向南倾斜。块体发育两条裂隙,约呈90?相交,均有不同程度张开,张开度约5~100mm,裂隙将块体切割成4个小块体。
与岩体垂直的裂隙北端已张开,张开度约100mm,该岩体破碎,暂时处于稳定状态,将来有发生折断坠落的危险。
3 危岩体治理对策
危岩体的综合治理措施一般有清除、支撑支挡、护坡护墙、锚固、拦截、遮盖、封填、灌浆、排水、主被动防护网等,在治理设计上一般为几种方式的组合。
3.1 W1危岩段
W1离居民房舍较近、块体较大、破坏后果严重,建议建议采取人工清除方案。
3.2 W2危岩段
建议主要采取清除方案,清除前需根据各危岩体实际情况做好相应的治理防护措施,如封填、锚固等等措施。在危岩体悬空位置利用毛石混凝土做好支撑,在大块危岩后部钻孔至完整基岩内,插入锚杆,固定岩石,防止在治理过程中滑落,之后方可进行破碎清除。
3.3 W3危岩段
建议主要采取人工破碎清除。该危岩段整体危险程度高,清除难度大,清除前需采取多种安全防护措施。W3-①、W3-②岩体较小,可以按人工破碎清除方法进行清除,但是需要根据堆叠情况,自上而下清除,防止在清除过程中发生其他岩体滚落。W3-③岩体体积较大,工作面狭窄,建议采取防护措施,或搭设平台,创造安全作业面后再进行清除。W3-④岩体临近山崖,并且已发整体滑动,危险性大,清除前需将其锚固后,再进行清除。东侧翘起的岩块,建议利用多跟钢绞线将其固定后,搭建施工平台,从侧面开始清除。同时,建议在山崖下方设置柔性防护网,降低可能崩塌滚落的危石对下方民房的危害。
3.4 W4危岩体
W4危岩体出露位置较高较陡,下方无宽广、安全的工作面,治理难度大。建议采用多根钢绞线套牢固定。
综上,在深入调查的基础上对各危岩体特征进行了总结,对各自稳定性进行了分析,并提出相应的治理对策和方案,以达到基本消除崩塌隐患对村民的安全威胁,保障受威胁群众的生命财产安全,大大消除群众的恐惧感增加安全感,促进经济社会可持续发展,将会产生显著的社会效益。
参考文献
[1]曾廉.崩塌与防治[M].成都:西南交通大学出版社,1990.
[2]刘永平,佴磊,李广杰.某高陡边坡崩塌落石运动特征分析及其防治[J].水文地质工程地质,2005,(1):30-33.
[3]陈洪凯,唐红梅,胡明,等.危岩錨固计算方法研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(8):1321-1327.
[4]章照宏.斜坡落石灾害及其SNS柔性防护[J].公路与汽运,2005,(6):74-76.
[5]陈喜吕,陈莉.扩离-落石灾害防治浅论[J].岩石力学与工程学报,2002,21(9):1430-1432.
(作者单位:1.山东省烟台市地质环境监测站;2.山东省地质环境监测总站)