第二节 危岩稳定性评价与防治
一、危岩稳定性评价
（一）稳定性评价
1．定性评价
主要运用工程地质类比法，对危岩体形态、地形坡度、崖腔深度、岩体结构，结构面分布、产状、闭合、填充及变形等情况进行调查，并与附近崩塌区已有危岩或崩塌体对比，判断产生崩塌的可能性及其破坏力。
2．定量计算
在分析可能产生崩塌的危岩体受力情况下，运用块体平衡理论对危岩体抗力（矩）与作用力（矩）进行计算，在此基础上求得危岩体抗力（矩）与作用力（矩）的比值，即为危岩体的稳定系数。荷载主要考虑危岩的自重、裂隙水压力和地震力。
根据危岩体的不同破坏模型，选择适当的方法进行稳定性验算。
（1）滑移式危岩。滑移式危岩的滑动面有平面、弧形面、楔形双滑面三种，这类危岩崩塌的关键在于危岩的破坏是否沿潜在滑面滑移（图6-3）。因此，可进行滑坡稳定性的验算，按后缘是否有陡倾裂隙，其计算方法又有所不同。
（2）倾倒式危岩。倾倒式危岩的基本图示如图6-4所示。从该图可以看出，不稳定岩体的上下各部分和稳定岩体之间均有裂隙分开，一旦发生倾倒将以A点为转点发生转动，稳定性验算时应考虑各种附加力的最不利组合。在雨季张开的裂隙可能被暴雨充满，应考虑静水压力；Ⅵ度以上地震区，应考虑水平地震力的作用。
图6-3 滑移式危岩
图6-4 倾倒式危岩
（3）坠落式危岩。坠落式危岩的典型情况如图6-5所示。以悬臂梁形式突出的岩体，在AC面上承受最大的弯矩和剪力，在层顶部受拉应力，底部受压力，A点附近拉应力最大。通常拉应力主要集中在尚未裂开的部位，一旦拉应力超过岩石的抗拉强度时，上部突出的岩体就会发生崩塌。这类危岩崩塌的关键是最大弯矩截面AC上的拉应力是否超过岩石的抗拉强度，故可以用拉应力与岩石的抗拉强度的比值进行稳定性验算。
（二）稳定性标准
危岩稳定状态应根据定性分析和危岩稳定性计算结果综合确定，稳定性验算按表6-2进行判定。
图6-5 坠落式危岩
表6-2 危岩稳定状态
注：Ft为危岩稳定性安全系数；F为危岩稳定性系数。
二、动能与落点预测
（一）动能预测
崩塌运动学特征的研究，对进一步研究它的破坏力和制定防治对策有一定意义。这里主要讨论两个问题，即崩塌块体的破坏力（能量）有多大？崩落有多远？
崩塌运动的特点是其质点位移矢量中垂直分量大大超过水平分量（图6-6），而且崩塌体完全与母体脱离。在悬崖峭壁的情况下，块体位移服从自由落体运动规律，则运动速度为：
式中：H——峭壁的高度。
但事实上，经常的情况是坡角小于90°，若是单一斜坡，则运动速度为：
式中：g——重力加速度；
H——坡高；
α——坡角；
K——决定于石块大小、形状、岩石性质、石块运动状况等的综合影响系数，一般采取现场实验统计方法取得。
图6-6 危岩下落示意图
需要指出的是，大型山崩在崩塌过程中，位移体附近的空气因承受临时压缩而产生气垫效应，其实际运动速度将会大于理论计算值。
运动速度获得后，即可求得其动能大小（破坏力大小）。崩塌块体沿斜坡运动的主要形式是跳跃和滚动。如果崩塌块体为跳跃形式，则其动能为：
如果崩塌块体为滚动形式，则其动能为：
式中：m——崩塌块体的质量；
v——块体具有的线速度；
I——块体具有的转动惯量；
ω——块体具有的角速度。
（二）落点预测
由于各种因素的制约，崩塌的运动过程是相当复杂的，所以其运动学特征最好通过实验观测来确定。当质点运动呈跳跃运动时，轨迹方程可按向下抛物体的运动规律进行推导（图6-7），然后求得崩塌块体的落点，为设防范围提供依据。
三、危岩与崩塌防治
图6-7 崩塌块体的跳跃坠落
在采取防治措施之前，必须首先查清崩塌形成的条件和直接诱发的原因，有针对性地采取防治措施。常用的防治措施有如下几种。
（一）清除危岩体
对于规模小、危险性大的危岩体可采用爆破或开挖的方法全部清除，消除隐患。对于难以全部清除的危岩体，可以将其上部岩土体部分清除，降低临空面高度，减小坡度和减轻上部荷载，提高坡体的稳定性。
（二）防护工程
如在坡面采用喷浆、抹面、砌石铺盖等，崖腔采用填充措施进行防治，以防止软弱岩层进一步风化；对于裂隙可采用灌浆、勾缝、镶嵌、锚栓以恢复和增强岩体的完整性。
（三）支撑加固
采用锚杆、锚索、抗滑桩或挡土墙等支挡结构加固危岩体，或在危岩的下部采用支撑墩、支撑墙等支撑措施［图6-8（a）］。
（四）拦挡工程
当线路工程或建筑物与坡脚有足够距离时，可在坡脚或半坡设置落石平台、落石网、落石槽、拦石堤、挡石墙或拦石网［图6-8（b）］，以拦截危岩崩塌体的冲击。
（五）遮挡工程
在危岩下方修筑明洞、棚洞等遮挡建筑物使线路通过［图6-8（c）］。
图6-8 崩塌防治
（六）排水防渗
该防治措施有修筑截水沟，堵塞裂隙，封底加固附近的灌溉引水、排水沟渠等，防止水流大量渗入岩体而恶化斜坡的稳定性。
复习思考题
1．危岩与崩塌的形成条件有哪些？
2．如何进行危岩的稳定性评价？
3．危岩与崩塌有哪些防治措施？
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