危岩稳定性计算

4.2危岩体稳定性计算及评价4.2.1计算模型目前，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规范》（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；当软弱结构面倾向山外，上覆盖体后缘裂隙与软弱结构面贯通，在动水压力和自重力作用下，缓慢向前滑移变形，形成滑移式危岩，其模式见图(图4.2-1)；当软弱夹层形成岩腔后，上覆盖体重心发生外移，在动水压力和自重作用下，上覆盖体失去支撑，拉裂破坏向下倾倒，形成倾倒式危岩(图4.2－2)。图4.2－1滑移式危岩示意图图4.2－2倾倒式危岩示意图1、滑移式危岩体计算（1）计算模型hw图4.2－3滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘无陡倾裂隙)危岩体危岩前缘扬压力U静水压力V地下水位后缘裂隙危岩后缘软弱结构面WcosθWWsinθhwθ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(cossin)sincosWQUtgclKWQ（4.2.1）式中：V——裂隙水压力(kN/m)，221wwhV；wh——裂隙充水高度(m)，取裂隙深度的1/3。w——取10kN/m。Q——地震力(kN/m)，按公式eQW确定，式中地震水平作用系数e取0.05；K——危岩稳定性系数；c——后缘裂隙粘聚力标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段粘聚力标准值按长度加权和加权平均值，未贯通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)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段内摩擦角标准值按长度加权和加权平均值，未贯通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；W——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：(cossinsin)sincoscosWQVUtgclKWQV（4.2.2）式中符号同前。2、倾倒式危岩计算（1）计算模型hbβhwah0Hθ图4.2－5a倾到式危岩稳定性计算示意图（后缘岩体抗拉强度控制）βhwh0ab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控制）（2）计算公式①危岩破坏由后缘岩体抗拉强度控制时，按下式计算：危岩体重心在倾覆点之外时：012cos()2sin3sincoscos()sin3sincoslkwHHhbfKhHhbWaQhV（4.2.3）危岩体重心在倾覆点之内时：012cos()2sin3sincoscos()sin3sincoslkwHhHhbfWaKhHhbQhV（4.2.4）式中：h——后缘裂隙深度（m）；wh——后缘裂隙充水高度（m）；H——后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直距离（m）；a——危岩体重心到倾覆点的水平距离（m）；b——后缘裂隙未贯通段下端到倾覆点之间的水平距离（m）；0h——危岩体重心到倾覆点的垂直距离(m)；lkf——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控制时，按下式计算：20131(cos)3sinlkwfbWaKhQhVb（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：2013()lkfbWaKQFh风（4.2.6）式中：F为风力，2(sin)FSV，为空气密度，标准状态下31.293/kgm，S为迎风面积，v为风速，计算时取10/vms，为风向与迎风面积间的夹角。4.2.2危岩稳定性计算根据危岩结构特征和形态特征，结合雁门沟1、2号危岩崩塌分析结果，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，危岩体天然重度26.4kN/m3，饱和重度26.7kN/m3；天然抗压强度标准值19.67MPa，饱和抗压强度标准值14.07MPa，天然抗拉强度标准值0.68MPa，饱和抗拉强度标准值0.59Mpa。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，部分石英脉充填，裂隙面结合差，裂隙抗剪强度低，查《建筑边坡工程技术规范》（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）；4.2.3计算结果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WY1-1WY1-2WY1-3WY1-4WY02Ⅰ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4.2.4危岩稳定性评价（1）危岩稳定性评价标准根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)，防治工程等级一级，滑塌式危岩稳定安全系数取值为1.3,倾倒式危岩稳定安全系数取值为1.5,可建立下列评价标准：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基本稳定稳定滑塌式危岩K＜1.01.0≤K＜1.21.2≤K＜1.3K≥1.3倾倒式危岩K＜1.01.0≤K＜1.31.3≤K＜1.5K≥1.5（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基本稳定～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WY2；根据野外专项调查，这些危岩体现状处于稳定或基本稳定状态，暴雨期处于基本稳定状态。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处于基本稳定状态，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。