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广元某崩塌成因机制与防治工程措施研究

刘晓宏  
【摘要】:广元市利州区碾子上崩塌于汶川地震前就已存在多年,“5.12”地震发生时,山体上发生了多处崩塌。部分崩塌体堆积于上山小路、村公路及农户后方缓坡地带,受风化作用及降雨作用影响,目前部分危岩体处于欠稳定状态,对研究区附近村落人民的生命财产安全产生了严重的威胁。本文在掌握研究区工程地质条件的基础上,查明了研究区危岩体的特征及分布,根据变形情况对研究区进行了变形区划分,对崩塌体发育的影响因素进行了分析,并研究了研究区内崩塌体的变形机制,对研究区域内危岩体的失稳破坏模式进行了判断、分类,从定性与定量两个角度对研究区内崩塌体进行了稳定性评价,并使用Rocfall对危岩体的失稳运动过程进行了模拟,结果显示模拟结果良好,可以作为防治工程措施设计的参考依据。取得的主要成果如下:(1)研究区位于广元市利州区,区域内属川北台凹燕山褶皱区,呈倾向东南~南的缓倾单斜构造,区内高强度降雨在时间分布上不均匀,多形成大到暴雨或局部暴雨,是诱发崩塌、滑坡等地质灾害的重要原因。在“5.12”地震期间研究区碾子上崩塌发生了多处崩塌落石,人类工程活动对该崩塌体的形成与发展影响较小。岩体的风化速度差异,在崩塌体内多形成凹岩腔,是危岩体形成的重要边界条件之一,具有典型的差异风化特征。陡坡段岩体除沿卸荷裂隙或构造裂隙带有薄层强风化外,岩体一般无强风化。研究区部分斜坡高陡,陡崖段相对高差达20~40m以上,天然状态下地应力较高,陡崖形成后在长期应力释放及及重力等综合因素作用下,陡崖岩体向临空方向卸荷回弹变形迹象明显。(2)按崩塌山体变形程度碾子上崩塌山体被划分为强变形区和一般变形区。强变形区沿N34°W方向延伸,呈三条凸起条带状展布,在平面上具崖坡相间分布的地貌特征,其分布主要受控于陡崖发育方向,在平面上陡崖发育大致呈台阶状分布,呈南东向展开,陡崖大致又分两级,结合变形区段所处位置、变形性质及危岩体的发育特征,将整个山体强变形区划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区和Ⅳ区共4个危岩带分布区。一般变形区位于山体中上部除4个强变形区以外的斜坡地段,包括陡崖崖脚平台及崩塌堆积斜坡地带,稳定性相对较好。研究区崩塌体的发育影响因素主要分为两大类:①内在因素:地形地貌、岩性、构造裂隙;②外在因素:地震、降雨。研究区危岩体潜在变形失稳模式主要有两种:①滑移式;②倾倒式。其中滑移式根据危岩体结构面是否完全贯通其失稳破坏过程亦有所区别,节理裂隙未完全贯通的危岩体易在不利工况作用下的变形会不断扩展,直至裂隙完全贯通,产生整体失稳。节理裂隙完全贯通的孤立式危岩体,在不利工况作用下产生整体失稳,该类崩塌具有突发性的特点。(3)研究区碾子上危岩体变形危害具有“分布面广、危害大”的特点。从定性、定量两方面对危岩体稳定性进行了综合评价。定性评价方面,根据研究区实际情况,建立了一套稳定性评价标准;定量评价主要结合国家相关规范、规程,确定了相应的评价标准。结果显示:天然状态下斜坡处于基本稳定——欠稳定状态;暴雨工况下处于欠稳定状态,局部有滚石崩(滑)塌,地震作用下,山体处于欠稳定——不稳定状态;危石主要集中在Ⅱ、Ⅲ区。在参考前人的研究基础上,将崩塌山体变形失稳过程分为三个阶段:初始位移阶段、碰撞阶段和滚动滑移阶段。并分别对每个运动阶段进行简单的研究分析,了解了崩塌落石整个运动过程。运用Rocfall软件模拟危岩体W6与W15变形失稳破坏后的运动路径。结果显示与现场实际情况相符,其模拟结果可以作为防治工程设计的参考依据。(4)对危岩体治理方法从“主动防护技术、被动防护技术、主动—被动联合防治技术”三个方面进行了简要的介绍,明确了研究区危岩体的总体防治思路,根据Rocfall对落石弹跳高度与冲击动能的模拟计算结果,确定了最终的防治设计方案:人工清除+C25片石砼支撑+M10砂浆封闭裂缝+挂网喷浆+落石槽+SNS被动防护网。


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