第二章落石、崩塌和危岩防治

第二章、落石、崩塌和危岩防治目录：第一节概述第二节防治工程设计一、清除危岩二、加固危岩三、拦截危岩四、遮挡建筑物第一节概述一、基本概念：崩塌－－高陡斜坡的岩体，突然而急剧的向下产生倾倒、滚动、跳跃等的一种动力地质现象。落石－－个别危岩脱离母岩，向坡下坠落的现象。危岩－－高陡斜坡产生了拉裂、松动变形并随时可能发生破坏，向坡下运动的岩体。大型崩塌发生突然，灾害大，问题复杂，一般很难解决。小型崩塌和落石，可采用一定方法防治处理。危岩一般可采用一定方法防治。二、造成崩塌的原因1.地形条件：一般坡度大于55度，高度大于30m以上的斜坡，易发生崩塌。2.岩性和构造坚硬岩石、软硬相间岩体、构造破碎带、裂隙切割…3.水4.地震、爆破三、防治原则和措施从4个方面考虑：清除危岩、加固危岩、拦截落石和崩塌、遮挡建筑物。具体地：1.当危岩岩块大，数量较多时，建筑物宜尽量避开。若避让确有困难时，水电部门：清除；铁道部门：遮挡建筑物。2.若斜坡上部可能崩落物的体积数量不大，或危岩的数量不多，而且其母岩的破碎程度不甚严重时，则以全部清除为宜，并在清除后对母岩进行适当的防护加固。3.若斜坡上部的母岩风化破碎很严重，崩塌、落石的物质来源丰富，崩塌规模虽不大，但可能频繁发生者，则宜根据具体情况，采用钢绳网加固或拦截建筑物，如采用拦截建筑物有困难时，可考虑用遮挡建筑物。4.在建筑物上方有悬空的危岩或巨大块体的危石时，应采用支撑、锚固、捆扎等加固措施。5.对危岩与母岩间的裂隙，宜用灌浆或用压力不大的压浆加固之。第二节防治工程设计一、清除危岩－－治本的方法1.人工削方清除若危岩松动带为强风化岩层，岩体破碎，无大岩块，可采用人工削方清除。从上向下清除，清完后的斜坡面最好呈台阶状，以利稳定。2.爆破碎裂清除若危岩前方无房屋和其它地面易损建筑，岩体坚硬，块体大，可采用此法清除。从危岩带上缘开始，按设计打炮孔，用炸药逐层清除。尽量用小爆破，控制药量，尤其注意施工人员和环境的安全。3.膨胀碎裂清除若危岩带前方有房屋和其它地面易损设施，可用此法清除。作法；在危岩带上缘，垂直或微斜向下打若干炮孔，在孔中装约2/3孔深的静态膨胀炸药，上部1/3孔深用纯粘土填实密封。膨胀炸药吸湿后剧烈膨胀，使岩体碎裂，然后人工将碎裂的石块清除至指定位置。如此一层一层的剥下去，使清除的新鲜斜坡面呈阶梯形。此法施工简单、安全，对环境无明显影响，但投资略高于上述二法。二、加固危岩对不能清除的危岩、悬空的危岩、孤石、危岩群（带），常用措施:(配合排水沟)支顶、支撑、嵌补、锚杆串联、托梁、捆扎、钢绳网防护。1.支顶：对上部探头下部悬空的危岩，若有条件设基础时，可在其下设置浆砌片石或混凝土支顶墙加固。2.支撑若山坡陡峻，无法用浆砌片石支顶，又不宜采用刷方清除，且危岩较坚硬、完整、节理较少，可采用钢筋混凝土柱或钢轨支撑。3.嵌补－－浆砌片石或混凝土嵌补斜坡岩层被节理切割，沿节理易发生局部坍塌，在斜坡上形成深浅不同的凹陷，较深的凹陷上部突出的岩块日久可能变成危岩，或者因风化剥蚀形成凹陷可能导致上方岩体构成危岩。此类情况可采用嵌补处理。4.锚杆串联一般锚固深度为危岩深度的1/2。（如示意图）5.托梁加固危岩下部的基岩高陡，无条件设置支撑且不宜清除时，可在其下设置托梁，将危岩承托住。（见下页图）6.钢绳捆扎（示意图）主要用来固定大块岩石。7.钢绳网主动加固－－柔性防护破碎边坡，危岩较多时。主要构件：钢绳网－－室内生产好，一般5×4，5×5m规格格栅网－－室内生产好，最小1-2cm锚杆－－深一般2m±1.5m缝合绳：Φ8支撑绳：Φ15～22（示意图）三、拦截危岩(从经济、认识程度、施工考虑),拦截方法防治是一种被动防治，如:落石平台、落石槽、拦石墙、拦石网、拦石堤...1.落石平台一般在公路、铁路上用。－－当被防治的路基，距有崩落物的山坡坡脚有适当距离，且路基高程与坡脚下的平缓地带的高程相差不大（不超过2-2.5m）时，宜修筑落石平台。－－当落石平台与路面基高程大致相同或略高时，宜在路基倒沟外侧加修拦石墙（下页图类型1）－－当落石平台高程低于路面高程时，宜在路基边缘修筑挡土墙，以拦挡落石，保护路基。（见上页图类型2）－－平台宽度b和拦石墙外露高度h：用现场调查、试验确定。2.落石槽1)若路基面距有崩落物的坡脚有适当的距离，且路面高程比坡脚平缓地带高出较多（大于2.5m）时，则宜利用地形修筑落石槽，并在其迎石边坡采用单层砌石防护。2)若路基与崩落物的山坡之间有缓坡（坡角=30度）带时，则宜在缓坡上高出路基高程不超过20-30m处修筑落石槽，若崩落物冲击力较大时，则落石槽外侧应配合设置拦石墙。3.拦石墙拦石墙除上面的设置外，还有下图设置：－－为减少落石弹跳高度，拦石墙背部设置的缓冲层边坡宜尽可能陡些，一般1:0.75，坡面宜用片石等铺砌加固。当落石速度较大（大于20m/s）。可将缓冲层边坡顶部一段，采用混凝土板块，设计成垂直坡度，则效果更为理想。－－拦石墙的截面尺寸，按挡土墙计算决定（后详）。墙背按静力荷载和冲击荷载作用，两种情况进行验算。a.静力荷载：一般考虑为墙背后净空全被坠落石块填满，并设堆积物的顶面是自顶向后与水平面成20度的仰角。若落石槽的深度超过4-5m，或落石平台宽度大于6m时，则可将堆积物的顶面设计为水平（示意图）b.冲击荷载及缓冲层厚可通过有关计算和试验资料求得，如缺少资料，缓冲层厚度可参考下表使用：坠落石块的计算体积（m3）缓冲层的最小厚度（m）0.251.50.51.75～2.00.752.0～2.251.002.25～2.54.拦石堤通常用当地“土”作成，梯形断面：5.拦石网1)我国常用：废钢轨作支柱，以铁丝网拦截，但往往被打烂。2)现在有一种称为SNS防护网－被动防护。采用先进的柔软防护技术，设计、施工、使用、维修都很方便。原理：增加了落石与拦截物的作用时间，从而使冲击力减小。a)F*t＝△mVb)以能量观点来设计防护网：E=E1+E2E1：动能E2：滚动能：计算复杂，一般设计中E=1.2E1－－设计：已经过多年使用和试验，设计简单：地质调查地形、坡度、块度、形状、运动方式计算模拟估计速度V=0.8(2gh)1/2E(能量）Rockfall（Demo）弹跳高度、速度、能量选择不同能量的防护网－－结构：（示意图）－－主要构件：钢柱、支撑绳、减压环、钢绳网、锚杆－－防护级别：25～2350KJ四、遮挡建筑物在中小型崩塌地段，若崩塌量大，物质来源丰富或者崩塌发生次数频繁，采用一般拦截措施有困难时，可采用下列遮挡建筑物。1.明硐按隧洞工程设计方法进行2.框架棚硐3.悬臂式栅硐注意：1.这类遮挡建筑物基础一定要牢固稳定。2.特别是外边墙（柱），基础更要注意。（见下页图）