重庆土木建筑学会岩土工程分会 2007 年学术研讨会危岩稳定性分析方法

重庆土木建筑学会岩土工程分会2007年学术研讨会危岩稳定性分析方法重庆土木建筑学会岩土工程分会2007年学术研讨会危岩稳定性分析方法陈洪凯重庆交通大学

什么是危岩？ • 危岩是指由多组岩体结构面切割并位于陡崖或陡坡上稳定性较差的岩石块体及其组合。

落石

危岩危岩

崩落现场

座滑型危岩

主控结构面抗剪强度参数方法 • 《地质灾害防治工程设计规范》方法 • 注：本报告<1>法

主控结构面抗剪强度参数方法 本报告<2>法 • 主控结构面贯通率法

危岩稳定性评价标准 重庆交通大学

危岩稳定性评价标准 《地质灾害防治工程设计规范》标准一级：危及县和县级以上城市、大型工况企业、交通枢纽及重要公共设施，破坏后果特别严重。二级：危及一般城镇、居民集中区、重要交通干线、一般工矿企业等，破坏后果严重。三级：除一、二级以外的地区。

危岩稳定性评价标准 《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》标准

危岩稳定性评价标准 《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》安全系数标准

危岩稳定性计算荷载组合 组合一：自重+裂隙水压力(天然状态) (倾倒式危岩可不考虑) 组合二：自重+裂隙水压力(暴雨状态) (坠落式危岩可不考虑) 组合三：自重+裂隙水压力(天然状态)+地震力三种荷载组合中，一般以组合二为危岩防治工程设计荷载。对于处于特大型水利工程区或高频率强烈地震区的一级防治工程，设计荷载组合应调整为：自重+裂隙水压力(暴雨状态)+地震力。

危岩稳定性计算方法 本报告<3>法 (1)滑塌式危岩：组合一

危岩稳定性计算方法 本报告<3>法 (1)滑塌式危岩：组合二

危岩稳定性计算方法 本报告<3>法 (1)滑塌式危岩：组合三

危岩稳定性计算方法 本报告<3>法 (2)倾倒式危岩：重心内倾时组合二组合三

危岩稳定性计算方法 本报告<3>法 (2)倾倒式危岩：重心外倾时组合二组合三

危岩稳定性计算方法 本报告<3>法 (3)坠落式危岩：组合一组合三

危岩稳定性计算方法 《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》计算方法：本报告<4>法 (1)滑塌式危岩

危岩稳定性计算方法 《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》计算方法：本报告<4>法 (2)倾倒式危岩当危岩稳定性由主控结构面的抗拉强度控制时，危岩的稳定系数计算分为危岩体重心在倾覆点以外和在倾覆点之内两种情况。重心在倾覆点以外 :

危岩稳定性计算方法 《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》计算方法：本报告<4>法 (2)倾倒式危岩当危岩稳定性由主控结构面的抗拉强度控制时，危岩的稳定系数计算分为危岩体重心在倾覆点以外和在倾覆点之内两种情况。重心在倾覆点以内 :

危岩稳定性计算方法 《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》计算方法：本报告<4>法 (2)倾倒式危岩当危岩稳定性由底部岩体抗拉强度控制时，危岩的稳定系数计算式为 :

危岩稳定性计算方法 《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》计算方法：本报告<4>法 (3)坠落式危岩对于具有主控结构面的情况，稳定系数取下面两个计算结果的较小值：

危岩稳定性计算方法 《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》计算方法：本报告<4>法 (3)坠落式危岩对于不存在主控结构面的悬挑式危岩，稳定系数取下面两个计算结果的较小值

危岩稳定性计算算例 选取W4(图7)、W12(图8)、W15(图9)、W16(图10)、W20(图11)、W22(图12)等6个代表性危岩单体按照下述四种组合进行稳定性对比分析： <1>+<3>法； <1>+<4>法； <2>+<3>法； <2>+<4>法。

危岩稳定性计算算例 代表性计算剖面图9 W15坠落式危岩图7 W4坠落式危岩图8 W12滑塌式危岩

危岩稳定性计算算例 代表性计算剖面图10 W16坠落式危岩图11 W22倾倒式危岩

危岩稳定性计算计算流程 1.确定主控结构面贯通率R，依据工程安全等级确定和； 2.依据式（5）、（6）得到和； 3.依据式（7）（8）得到； 4.确定危岩类别和计算工况； 5.确定危岩几何尺寸、力学强度等基本资料； 6.依据相应稳定型计算公式确定危岩稳定性系数； 7.依据表1进行稳定性评价。

危岩稳定性计算计算算例 W16号危岩为一坠落式危岩，危岩高33.25m，长12m，厚5.75m，裂隙深度21.57m。主控结构面倾角78度，岩体粘聚力400kPa，内摩擦角35度；结构面粘聚力70kPa，内摩擦角25度。 1.确定主控结构面贯通率R=21.57/33.25=64.9％。 2.依据该危岩带安全等级一级，确定和分别为0.8和0.75。 3.由式(5)~(8)确定贯通率法抗剪强度参数分别为：185.9kPa，内摩擦角28.5度。

危岩稳定性计算计算算例 4.该危岩为坠落式，涉及工况一和工况三。 5.按式(38)计算得到工况一稳定性系数为1.44，按表1评价，处于基本稳定状态。 6.按式(37)计算得到工况三稳定性系数为1.40，按表1评价处于基本稳定状态。

危岩稳定性计算算例 计算结果

危岩稳定性计算算例 计算结果分析: 应用本文提出的危岩主控结构面抗剪强度参数贯通率法确定的值比规范推荐的长度加权方法要稳定，而在计算方法方面，文献[12]建议的方法计算倾倒式危岩的稳定系数要高于本文方法、计算的坠落式危岩稳定系数则明显欠合理，仅有滑塌式危岩较为合理；而文本建议的危岩稳定性计算方法在采用贯通率法时的结果比规范[3]推荐的长度加权方法要合理一些。

结论与建议 • 危岩稳定性分析是危岩体是否需要进行工程治理的重要科学依据，《地质灾害防治工程设计规范》(DB50/5029-2004)推荐根据主控结构面贯通段长度与非贯通段长度采取线性加权方法确定主控结构面抗剪强度参数的方法存在一定不合理性，本文通过对具有不同贯通率的大量室内试块试验，初步建立了考虑危岩主控结构面贯通率及防治工程安全等级的危岩主控结构面抗剪强度参数计算方法。

结论与建议 • 由于《地质灾害防治工程设计规范》(DB50/5029-2004)中缺乏实用性较强的危岩稳定系数计算方法，为该规范的推广应用带来了较多不确定性因素，本文基于极限平衡原理，详细推导了滑塌式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩在不同荷载组合下的稳定系数计算方法，并通过稳定性评判标准，建立了危岩稳定性分析方法。

结论与建议 • 通过工程实例分析，初步验证了本文建立的危岩稳定性分析方法的合理性。 • 进一步研究中，建议加强本文计算方法的验证和实用性修正工作，危岩主控结构面抗剪强度参数计算方法中应该进一步考虑主控结构面的损伤和断裂问题，稳定性计算方法中进一步考虑危岩体作为三维刚性块体的稳定问题。

Thanks 2008-01-11

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