崩塌山体变形破坏模式及稳定性分析

崩塌山体变形破坏模式及稳定性分析

1.崩塌灾害

崩塌是指陡峻的山坡上的岩块、土体在重力作用下，发生突然的急剧的倾落运动，这里所说的崩塌灾害是指由于崩塌的发生已经或者可能对人民的生命财产安全造成危害的地质灾害，否则就是一种普通到地质现象。

崩塌多发生在大于60-70 度得斜坡上。崩塌的物质称为崩塌体。崩塌体与坡体的分离面称为崩塌面，崩塌面往往就是倾角很大或者裂隙很深的界面，如节理、片理、劈理、层面、破碎带等。

崩塌的分类：1、崩积物崩塌：山坡上已有崩塌岩屑和沙土等物质组成的堆积，由于它们的质地很松散，当有雨水侵湿或受地震震动时，可再一次形成崩塌。此类崩塌常发生在水易渗透和汇集的地点。

其性质是有其母岩的性质决定的，由花岗岩、变质岩、凝灰岩、泥岩形成的崩积土最易崩塌

2、表层风化物崩塌：是在基岩表层生产的风化物的崩塌，是崖崩中常见的类型。这是因为在表层有风化层，它与基岩之间的渗透系数不同。在水流汇集或者地下水沿风化层下部的基岩面流动时，可引起风化层沿基岩面崩塌。崩落的土层较浅，是一种小规模的滑动，但发生的次数最多。大多发生在从缓变陡的斜坡变化点的地方。

3、沉积物崩塌：有些由厚层的冰积物、冲积物或火山碎屑物组成的陡坡，结构松散，按沉积时的状态形成性质不同的沉积土层，透水性和土的强度有差异，在积水的地方引起崩塌。

4、基岩崩塌：一般在坚硬的岩石的斜坡上，由于节理、层理面、断层面等方面的原因也有可能产生崩塌，在这种裂隙是沿容易崩塌的方向伸展时和在夹有粘土、泥岩等成分时容易发生崩塌。落石属于小规模的岩石崩塌。

2. 崩塌山体变形破坏模式分析

危岩体失稳方式，受多方面因素的影响。通常失稳方式有三种，即坠落式、倾倒式和滑塌式。根据对工作区内崩塌危岩总体形态、发育规模、基底和底界层特征和空间分布特征分析，区内危岩的失稳破坏方式以坠落、倾倒-滚落和滑移-倾倒-滚落方式居多。

图3-2 危岩失稳方式示意图

图3.2-1 危岩体失稳方式示意图1 坠落式

受裂隙切割和下部岩腔影响，高悬于陡岩上端和岩腔顶部的危岩体，随卸荷裂隙不断加深加宽，一旦裂隙发育切割整个危岩体，使其脱离母体，危岩在重力作用下从母体突然脱离失稳产生崩塌。

经此次调查，郭家岩山体崩塌后WD2 —WD5 危岩带上大小不一的岩腔十分发育，这些岩腔是由于危岩体顺层面坠落后所形成，区内的W4 、W8 及W9 不稳定岩块将继续顺层面以坠落方式失稳，见

照片2-1—2-2。

照片2-1 W4 危岩块上的凹岩腔照片2-2 W4 危岩块上的凹岩

2 倾倒式

岩体基座的差异风化和裂隙的切割使危岩体局部悬空， 危岩体底 界临空条件好，在变形破坏时，危岩体的顶部首先脱离母体，然后沿 基座支点转动，从而发生倾倒式破坏。区内 WD1 危岩带及 WD6 的 部分危岩体发育有高陡临空面和平行于临空面的节理裂隙， W2 及 W7 危岩体将以这种破坏方式失稳。

3 滑移 - 倾倒式

危岩体本身已经脱离母体， 受下部岩块支撑。 一旦下部岩块受外 部作用发生滑移，上部岩体将发生倾倒滚落。区内 W1、W3、W6 危 岩体表面有明显的滑动面，见照片 2-5、2-6，再次发生崩塌将以这种 破坏方式崩落。

照片 2-3 W2 危岩块上的的高陡临空面

照片 2-4 W7 危岩块上的的高陡临空

照片 2-5 W6 危岩体滑面及裂隙 照片 2-6 W3 危岩体滑面及裂

4 滑塌式

危岩体附着于母岩上，以一定角度的裂隙（卸荷裂隙）面接触， 在危岩体自重和地表水渗入裂隙等因素的作用下， 裂隙面锁固部位被 贯通，危岩体沿母岩（或基座）发生剪切滑移破坏，此种破坏方式往 往有渐变特征，破坏后果受危岩临空条件影响，临空高度越大，后果 越严重，处于陡坡边缘的松散体， 沿着一定的滑移面在外部诱发因素 作用下滑移崩落。区内 W5、W10 破碎带危岩体将以这种方式失稳， 3. 崩塌山体稳定性分析与评价

3.1 定性分析与评价

郭家岩崩塌稳定性包括两个部分， 一是山坡上面崩塌源区尚有的 可能崩塌的岩土体的稳定性； 二是崩塌堆积体的稳定性。 影响这些地 质体稳定性的因素主要有地形地貌的空间因素； 岩土体的物质成分和 结构特征。

郭家岩崩塌区内共有 6 个危岩带（WD1— WD6 ）、4 个崩塌堆积 体（D1—D4）。主要采用野外调查稳定性定性判断为主，辅以室内 计算的方式对山体边坡和危岩体进行评价。勘查结果表明， 4 个崩塌 堆积体坡面表层第四系崩坡积层厚度多在 2m 以内，坡脚厚度较大，

见照片 2-7、

照片 2-7 W5 危岩块上的破碎带 照片 2-8 W10 危岩体破碎

坡体透水性差，坡面地表冲沟较发育，坡面整体坡度在30 度以内，处于稳定状态，但其表层零星的新崩落石稳定性欠佳；危岩带及

D5、D6 崩塌堆积体均处于欠稳定状态，但D5、D6 崩塌堆积体位于坡面上部，其主要构成物质为碎石土，下部坡面较长，地表植被发育，堆积体物质不会整体顺坡面滑动到坡脚，且其上部危岩体稳定性也很差，危岩体崩落距离及破坏力将远大于崩塌堆积体物质，故崩塌堆积体失稳后危害性相对较小。

3.2 崩塌山体稳定性计算

1．危岩运动计算计算中危岩体的密度按2.7t/m3 根据

R·M ·Spang（1978）的研究成果，崩落体只有坡度角小于一定临界值（约27°）时，才停积于崖脚，随坡度角增大，可分别表现为滑动、滚动、跳跃和自由崩落等方式，大部分或全部堆积于坡脚。灾害区内受岩体破坏影响的斜坡坡度平均坡角小于63°，大于27°，见图3-1，因此岩体在产生变形破坏后，大部分以滚动、跳跃或自由崩落的方式向坡脚运动，最后堆积于坡脚缓坡地带，直接影响坡下居民住房和公路的安全，目前坡体上零星分布有崩塌落石或危石，已房屋遭滚落岩体造成损失。

图3-1 崩塌破坏运动图示

(1)落距计算

根据能量守恒定律，在物体下落过程中动能的增加等于势能的减少，机械能的总量保持不变。即：

E p + E k = 恒量

2

Mgh = 1/2 mv2 根据地形剖面可计算出斜坡坡度β和碰撞时的切向速

度Vt 与法向速度Vn, 即：

Vn=V?sin β Vt=V ?cosβ 落石与斜坡松散层坡面的法向碰撞可认为是塑性碰撞，所以Vn=0。切向碰撞参考Hungr 等人的研究，切向损失率采用10%，即落石第一次在斜坡上碰撞后维持其继续运动的动能为1/2m(0.9Vt) 2。

块石在斜坡上的继续运动是以滚动和滑动为主的综合形式运动，其摩擦角称为综合摩擦角