第一章、崩塌危岩稳定性

1第一章、崩塌、危岩稳定性第一章崩塌、危岩稳定性与落石运动2第一章、崩塌、危岩稳定性第一节、崩塌一、崩塌崩塌—高陡斜坡（含人工边坡）上的岩土体完全脱离母体后，以滚动、跳动、坠落等为主的移动现象与过程，称为崩塌。特点：下落速度快、发生突然，垂直位移大于水平位移。3较陡坡上的岩体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的地质现象．4理县山体崩塌淮河河岸崩塌52004年12月11日，浙江甬台温高速公路乐清市柳市镇荷岙村地段南侧，60余米高的山体突然崩塌，近1.5万立方米的山石掩盖了整条高速公路。672007年11月20日上午，湖北宜万铁路巴东段高阳寨隧道进口边坡山体崩塌，造成35人死亡.照片2湖北宜万铁路巴东段高阳寨隧道进口边坡山体崩塌89105.12汶川地震引发绵阳至北川公路边坡崩塌11地震引发安县至高川乡公路崩塌造成滞留车辆120多人死亡12两侧危岩，特别是东侧危岩顶部已开裂达20厘米，裂缝中树木较为茂盛，根部生长在裂缝中；13崩塌二、崩塌分类按崩塌体的物质组成分为两大类：土崩—是产生在土体中的。岩崩—是产生在岩体中的。三、崩塌的形成条件岩土类型、地质构造、地形地貌。它们统称地质条件，它是形成崩塌的基本条件。14崩塌1.岩土类型：一般而言，各类岩、土都可以形成崩塌，但不同类型，所形成崩塌的规模大小不同。2.地质构造：各种构造面，如节理、裂隙面、岩层界面、断层等，对坡体的切割、分离，为崩塌的形成提供脱离母体（山体）的边界条件。3.地形地貌：江、河、湖（水库）、沟的岸坡及各种山坡、铁路、公路边坡、工程建筑物边坡及其各类人工边坡都是有利崩塌产生的地貌部位，坡度大于45°的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。15房屋选址应尽可能避开顺层斜坡??1617崩塌四、可能诱发崩塌的人类工程经济活动自然原因、人为原因外界原因18人类工程活动及人类经济（生产）活动是诱发原因：1.采掘矿产资料：我国在采掘矿产资源活动过程中出现崩塌的例子很多。2.道路工程开挖边坡：修筑铁路、公路时，开挖边坡切割了外倾的或缓倾的软弱地层，加之大爆破对边坡强烈震动，有时削坡过陡都可以引起崩塌。19人类工程活动及人类经济（生产）3.水库蓄水与渠道渗漏：这里，主要是水浸润和软化作用，以及水在岩体（土体）中的静水压力、动水压力，可能导致崩塌发生。4.堆（弃）渣填土：加载、不适当的堆碴、弃碴、填土，如果处于可能生产崩塌的地段，等于给可能的崩塌体增加了荷载，从而可能而诱发崩塌。5.强烈的机械震动。如火车机车行进中的震动，工厂锻轧机械震动均可起诱发作用。20外界因素主要有：1.地震：地震引起坡体晃动，破坏坡体平衡，从而诱发崩塌。一般烈度大于7度以上的地震都会诱发大量崩塌。2.融雪、降雨：特别是大雨、暴雨和长时间的连续降雨，使地表水渗入坡体，软化岩、土及其中软弱面，产生孔隙水压力等，从而诱发崩塌。3.地表水的冲刷、浸泡：河流等地表水体不断地冲刷坡脚或浸泡坡脚、削弱坡体支撑或软化岩、土，降低坡体强度，也能诱发崩塌。21地质灾害第二节危岩稳定性与落石运动一、危岩分类《地质灾害防治工程设计规范》DB50/5029—2004失衡模式分类滑塌式危岩倾倒式危岩坠落式危岩22地质灾害按成因分类：1、单体危岩2、群体危岩压剪滑动型危岩拉剪倾倒型危岩拉裂坠落型危岩拉裂压剪型危岩顶部诱发破坏型危岩底部诱发破坏型危岩23主控结构面危岩体地质灾害1、单体危岩分类：①压剪滑动型危岩主控结构面倾角小于45°重心在下内侧陡崖陡坡缓倾角卸荷拉张结构面地层弱面自重、地震力发生滑移变形裂隙水压力24压剪滑动崩塌25262728主控结构面危岩体地质灾害②拉剪倾倒型危岩主控面倾角＞45°卸荷拉放结构面重心在主控结构面下端外侧旋转倾倒2930主控结构面危岩体地质灾害③拉裂坠落型危岩倾角大于80°顶部为主控面，近水平，扩展贯通危岩变形，失稳坠落卸荷结构面断裂结构面31第2主控结构面危岩体第1主控结构面地质灾害④拉裂—压剪坠落型危岩受控于两条结构面首先第一主控面，受拉扩展贯通其次第二主控面，重力下滑近水平第一主控面倾角＜80°第二主控面32主控结构面关键块第4危岩体第3危岩体第2危岩体第1危岩体地质灾害2、群体危岩分类①顶部诱发破坏型危岩主控面倾角大于70°底部端部潜存稳定岩体内关键块体为顶部危岩块体33主控结构面关键块软岩第4危岩体第3危岩体第2危岩体第1危岩体地质灾害②底部诱发破坏型危岩主控面倾角小于70°关键块体为底部危岩块体34地质灾害二、荷载类型及其组合作用在危岩上的荷载主要包括岩体自重、作用在危岩上的地震力以及存在于危岩体主控结构面内的裂隙水产生的裂隙水压力。35地质灾害1、重力及地震力对于一个具体的危岩而言，通过现场勘查可以确定其几何尺寸，即沿着陡崖或陡坡走向方向的长度，用L表示（m）；宽度是指沿着陡崖或陡坡倾向方向的长度，通常与临空面垂直，可简化为梯形，顶部宽度用b表示（m），底部宽度用a表示（m）；高度H为岩体顶部至底部的高差（m）。36地质灾害μWPb)LHγ(a2/1WW—为危岩自重（kN）；—为危岩体容重（kN/m3)P—为作用在危岩体上的地震力（kN）—地震系数。抗震设防烈度为Ⅵ度时，需考虑地震力，水平地震系数取0.05，竖向地震系数取0.03.37地质灾害2、裂隙水压力存在于危岩主控结构面内的裂隙水产生的静水压力即为裂隙水压力，按下式计算：Q—为危岩裂隙水压力（kN）；W—为裂隙水容重（kN/m3）;e1—为主控结构面贯通段的1/3长度，暴雨取2/3长度。212/1eQW38地质灾害3、载荷组织作用在危岩体上的载荷包括危岩体自重、裂隙水压力（天然状态）、裂隙水压力（暴雨状态）和地震力，按照出现频率拟定三种载荷组织合（工况）。组合一：自重+裂隙水压力（天然状态）组合二：自重+裂隙水压力（暴雨状态）组合三：自重+裂隙水压力（天然状态）+地震力39地质灾害三、危岩稳定性分析《地震灾害防治工程设计规范》（DB50/5029—2004）提出了防治工程安全系数标准。危岩稳定性评价标准注：表中数据为危岩体的稳定系数。危岩破坏模式不稳定基本稳定稳定滑塌式危岩1.01.0~1.31.3倾倒式危岩1.01.0~1.51.5坠落式危岩1.01.0~1.51.540危岩防治观测安全系数项目一级二级三级滑塌式危岩1.401.301.20倾倒式危岩1.501.401.30坠落式危岩1.601.501.40注：表中数据为危岩重力后应达到的安全等级，安全等级简述如下。一级：危及县和县级以上的城市、大型工矿企业、交通枢纽及重要公共设施，破坏后果特变严重。二级：危及一般城镇、居民集中区、主要交通干线、一般工矿企业等，破坏后果严重。三级：除一级、二级以外的地区。41第三节、崩塌临灾前兆识别地质灾害的发生通常具有综合的前兆，及时识别地质灾害前兆特征可以有效地减少灾害损失及人员伤亡.一、崩塌临灾前兆识别（一）崩塌的识别要领1、地形地貌特征崩塌山体坡度为55°以上，且高差大（大于30m），坡体成孤立山嘴、山峰或凹形陡坡。崩塌坡体上有裂缝、房屋倾斜、开裂和出现醉汉林等现象。2、地层岩性特征崩塌体坡脚有块石大小相差悬殊结构零乱的崩塌堆积物，又叫倒石堆，崩塌体前缘小型崩塌、坠落不断发生。42崩塌临灾前兆识别3、构造特征坡体内部裂隙发育，尤其是垂直和平行斜坡延伸方向的陡倾裂缝发育，或顺裂隙、软弱带发育，坡体上部拉张裂缝发育，裂缝不断加长加宽，速度突增，裂缝即将可能贯通，使之与母体（山体）形成分离之势。4、临空面坡体前部存在临空空间，或有崩塌物发育，说明曾经发生过崩塌，今后还可能再次发生。43（二）崩塌稳定性的宏观判断标准1、地貌标志斜坡坡面形态在纵剖面上可分为直线坡、凹形坡和凸形坡，在总坡度相同的情况下，斜坡稳定性顺序为凹形坡直线坡凸形坡，即上陡下缓的凹形坡最不稳定。此外陡崖处的岩屋地貌常发育有不稳定崩塌体。2、地植物标志崩塌体斜坡草木丛生，树木高大直立，坡体后缘壁长满了草木，则该崩塌较稳定，反之崩塌体斜坡草木不多，坡体后缘壁草木少，则该崩塌不稳定。3、建筑物标志崩滑体上建筑物有开裂、倾斜、下座等受破坏现象，则该崩塌滑坡活动迹象明显，不稳定；反之则较稳定。444、位移标志崩塌体上出现裂缝，崩滑体绝对位移（相对崩滑区外围稳定地段）越大，速率越快，裂缝相对位移越大，则该崩塌越不稳定，反之，则较稳定。5、坡体结构分析崩滑体斜坡有倾向于临空面的软弱层面（带），例如堆积层下伏泥质基岩面，或风化面、软质岩层的层面、软弱土夹层、硬质岩层与下伏软质岩层接触面，各类岩体中的断裂面等，这些软弱层面及其组合的产状愈有利于向临空面倾倒、滑移，该处斜坡愈是活动，崩塌滑坡愈不稳定，软弱层面的抗剪强度越低，也愈不稳定。反之则较稳定。45（三）崩塌发生的前兆特征凡较大型崩塌，要完成自身的变形破坏，都有其发生、发展的必须过程，在强烈破坏之前，都显示出一定的前兆特征。1、崩塌的前缘掉块、坠落，小崩小塌不断发生。2、崩塌的脚部出现新的破裂形迹，嗅到异常气味.3、不时偶闻岩石的撕裂摩擦错碎声。4、出现热、氡、气、地下水质、水量等异常。5、动植物出现异常现象。4647（1）修筑拦挡建筑物对中、小型崩塌可修筑遮挡建筑物或拦截建筑物。拦截建筑物有落石平台、落石槽、拦石堤或拦石墙等，遮挡建筑物形式有明洞、棚洞等48495051（4）灌浆加固固结灌浆可增强岩石完整性和岩体强度。经验表明水泥灌浆加固可使岩体抗拉强度提高，相当于安全系数提高50%以上。52（2）支撑与坡面防护支撑是指对悬于上方、以拉断坠落的悬臂状或拱桥状等危岩采用墩、柱、墙或其组合形式支撑加固，以达到治理危岩的目的。53（3）锚固板状、柱状和倒锥状危岩体极易发生崩塌错落，利用预应力锚杆或锚索可对其进行加固处理，防止崩塌的发生。5455（5）疏干岸坡与排水防渗通过修建地表排水系统，将降雨产生的径流拦截汇集，利用排水沟排出坡外。对于滑坡体中的地下水，可利用排水孔将地下水排出，从而减小孔隙水压力、减低地下水对坡体岩土体的软化作用。（6）削坡与清除削坡减载是指对危岩或滑坡体上部削坡，减轻上部荷载，增加危岩体和滑坡体的稳定性。对规模小、危险程度高的危岩体可采用爆破或手工方法进行清除，彻底消除崩塌隐患，防止造成危害。56（5）疏干岸坡与排水防渗通过修建地表排水系统，将降雨产生的径流拦截汇集，利用排水沟排出坡外。对于滑坡体中的地下水，可利用排水孔将地下水排出，从而减小孔隙水压力、减低地下水对坡体岩土体的软化作用。（6）削坡与清除削坡减载是指对危岩或滑坡体上部削坡，减轻上部荷载，增加危岩体和滑坡体的稳定性。对规模小、危险程度高的危岩体可采用爆破或手工方法进行清除，彻底消除崩塌隐患，防止造成危害。57（7）软基加固保护和加固软基是崩塌防治工作中十分重要的一环。对于陡崖、悬崖和危岩下裸露的泥岩基座，在一定范围内喷浆护壁可防止进一步风化，同时增加软基的强度。若软基已形成风化槽，应根据其深浅采用嵌补或支撑方式进行加固（8）线路绕避对可能发生大规模崩塌的地段，即使是采用坚固的建筑物，也经受不了大型崩塌的破坏，故铁路或公路必须设法绕避。58（9）加固山坡和路堑边坡a、常规方法在临近道路路基的上方，如有悬空的危岩或体积巨大的危石威胁行车安全，则应采用修筑与地形相适应的支护、支顶等支撑建筑，或是用锚固方法予以加固；对深凹的坡面须进行嵌补，对危险裂缝应进行灌浆处理。通过上述崩塌的治理措施完全消除崩塌落石的危险是很难做到的，因此通常仅对即将崩塌的岩石进行清除，作为其他防治方法的配套措施。被动防护措施并不试图阻止岩石崩落，但必须避免崩落的岩块危及被保护的对象。59b、SNS技术近几年来，一种全新的SNS柔性拦石网防护技术在我国水电站、矿山、道路等各种工程现场的崩塌落石防护中得到了广泛的应用。SNS系统是利用钢绳网作为主要构成部分来防护崩塌落石危害的柔性安全网防护系统。SNS系统包括主动系统和被动系统两大类型。前者通过错杆和支撑