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标准》 〔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;-2)。
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图4.2-1 滑移式危岩示意图 | 图4.2-2 倾倒式危岩示意图 |
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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)
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
〔4.2.1〕
式中:——裂隙水压力(kN/m),;
——裂隙充水高度(m),取裂隙深度的1/3。
——取10kN/m。
——地震力(kN/m),按公式确定,式中地震水平作用系数取0.05;
——危岩稳定性系数;
——后缘裂隙粘聚力标准值(kPa);当裂隙未贯穿时,取贯穿段和未贯穿段粘聚力标准值按长度加权和加权平均值,未贯穿段粘聚力标准值取岩石粘聚力标准值的0.4倍;
——后缘裂隙内摩擦角标准值(kPa);当裂隙未贯穿时,取贯穿段和未
贯穿段内摩擦角标准值按长度加权和加权平均值,未贯穿段内摩擦角标准值取岩石内摩擦角标准值的0.95倍;
——软弱结构面倾角(°),外倾取正,内倾取负;
——危岩体自重(kN/m3)。
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:
〔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〔后缘岩体抗拉强度操纵〕
图4.2-5b 倾倒式危岩稳定性计算示意图〔由底部岩体抗拉强度操纵〕
〔2〕 计算公式
① 危岩破坏由后缘岩体抗拉强度操纵时,按下式计算:
危岩体重心在倾覆点之外时:
〔4.2.3〕
危岩体重心在倾覆点之内时:
〔4.2.4〕
式中:——后缘裂隙深度〔m〕;
——后缘裂隙充水高度〔m〕;
——后缘裂隙上端到未贯穿段下端的垂直距离〔m〕;
——危岩体重心到倾覆点的水平距离〔m〕;
——后缘裂隙未贯穿段下端到倾覆点之间的水平距离〔m〕;
——危岩体重心到倾覆点的垂直距离(m);
——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:
——危岩体与基座接触面倾角〔°〕,外倾时取正值,内倾时取负值;
——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操纵时,按下式计算:
〔4.2.5〕
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:
〔4.2.6〕
式中:为风力,,为空气密度,标准状态下,为迎风面积,为风速,计算时取,为风向与迎风面积间的夹角。
根据危岩结构特征和形态特征,结合雁门沟1、2号危岩倒塌分析结果,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,33pa。
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,局部石英脉充填,裂隙面结合差,裂隙抗剪强度低,查《建筑边坡工程技术标准》〔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〕;
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
危岩号 工况 | WY1-1 | WY1-2 | WY1-3 | WY1-4 | WY02 |
Ⅰ | 稳定系数 | | | | | |
稳定性评价 | 稳定 | 稳定 | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
Ⅱ | 稳定系数 | | | | | |
稳定性评价 | | | | | |
Ⅲ | 稳定系数 | | | | | |
稳定性评价 | | | | | |
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〔1〕 危岩稳定性评价标准
根据《滑坡防治工程勘查标准》(DZ/T0218-2006),防治工程等级一级,滑塌式危岩稳定平安系数取值为1.3, 倾倒式危岩稳定平安系数取值为1.5,可建立以下评价标准:
表4-6 危岩稳定性评价标准
危岩类型 | 危岩稳定状态 |
不稳定 | 欠稳定 | 根本稳定 | 稳定 |
滑塌式危岩 | | ≤ | ≤ | K≥ |
倾倒式危岩 | | ≤ | ≤ | K≥ |
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〔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根本稳定~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WY
2;根据野外专项调查,这些危岩表达状处于稳定或根本稳定状态,暴雨期处于根本稳定状态。
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处于根本稳定状态,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。