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海龙屯龙虎大道危岩体稳定性分析及加固工程研究_论文

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?40? DOI:10. 13379/j. issn. 1003-8825.2019.03.08 路基工程 Subgrade Engineering 2019年第3期(总第204期) 海龙屯龙虎大道危岩体稳定性分析及 加固工程研究 付晓彤I,沙运斌I,李想2,刘贺$ (1.贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司,贵阳550081; 2.中铁西北科学研究院有限公司,兰州730000) 摘要:以贵州省遵义市海龙屯龙虎大道存在危岩体的典型泥灰岩、白云岩互层岩层边坡中的 W3及W4危岩体为例,通过极限*衡计算和FLAC3D数值模拟分析,直观地展现了其变形破坏模 式。结果表明:W3及W4危岩体均处于欠稳定状态,变形最大处在崖面附*。由此分析结果,提 出加固方案为裂隙注浆+悬臂梁衬砌+锚杆复合加固。 关键词:危岩体;稳定性;极限*衡法;数值模拟;加固工程 中图分类号:U216.41+5 文献标志码:A 文章编号:1003 -8825(2019)03 -0040 -05 0引言 海龙屯龙虎大道在从古至今的漫长历史年代中, 伴随着它的区域地质环境中不断演化,在各种不利 因素不间断影响下,周围的地质环境产生了极大地 改变,区域内存在着多处危岩体发育、渗水等病害。 尤其是危岩体的病害极为严重,已经严重地威胁到 龙虎大道的安全;危岩体的发育,严重威胁了管理 人员及游客的安全。因此,治理龙虎大道危岩体病 害,已经刻不容缓。目前,分析危岩体的稳定性以 及针对性地加以处理,是当前设计、施工急需解决 的问题日。 本文研究龙虎大道危岩群中的两类较为典型, W3倾倒式危岩体和W4坠落式危岩体,此危岩体位 置较高,崩塌后能量较大,对龙虎大道及人员形成 威胁。因此,开展对此危岩体的加固工程研究是非 常必要的。 本次研究的W3, W4危岩体,岩层为泥灰岩 和白云岩互层,产状为NE45。厶10。,薄层为寒武 系清虚洞组(elq)白云岩,厚层为寒武系清虚洞 组(elq)泥灰岩。W3危岩体由构造裂隙风化而成 的卸荷裂隙将岩体与崖体分离开来,形成倾倒式危 岩体,危岩体稳定性主要由危岩体下部与崖体相连 处的抗剪强度提供。卸荷裂隙L5延伸5.1 m,张 开20 -30 cm,无充填,产状320。厶81。。危岩体 高7.8 m,宽5. 1 m,厚1.5 m,可能失稳体积约 59. 7 m3o 危岩体分布,见图1。 1危岩体基本特征 海龙屯位于贵州省遵义市汇川区高坪镇海龙屯 村龙岩山上,东南距遵义市城区25 km。龙虎大道危 岩群病害主要有两种:一种是危岩体崩塌病害,一 种是岩体碎落剥落病害。 收稿日期:2018 -08 -13 基金项目:遵义海龙屯申报世界文化遗产保护关键技术与研究项目 (黔科合 SY 字[2014] 3072) 作者简介:付晓彤(1991 -),女,辽宁大连人。硕士研究生,研 究方向:防灾减灾及防护工程、桥梁隧道工程等。 E-mail: 524403074@ qq. como 图1龙虎大道危岩体分布 W4危岩体为后缘裂隙控制的坠落式危岩体,在 长期风化卸荷等因素的作用下,危岩体下部岩体已 崩塌,此危岩体依靠后部的抗拉强度维持稳定。后 缘裂隙未贯通,为构造裂隙,延伸17.0 m,张开5~ 10 cm,泥质充填有植物生长,产状95。厶82。。危岩 付晓彤,等:海龙屯龙虎大道危岩体稳定性分析及加固工程研究 ? 41 ? 体高2.6 m,宽5.2 m,厚3.2 m,可能失稳体积约 43.3 n?。一旦失稳,岩体沿垂直于崖面方向崩塌, 由于此危岩体位置较高,崩塌后能量较大,主要对 龙虎大道及人员形成威胁。 W3, W4危岩体,见图2。 (a )倾倒式W3 (b )坠落式W4 图2危岩体示意 2危岩体稳定性评价 2. 1危岩体失稳模式 根据现场调查及地质力学分析,W3危岩体失稳 模式为彳顷倒式,即表现为基岩在不同程度上差异风 化及裂隙L5的切割使W3危岩体局部悬空,W3危 岩体底部边界临空条件好,在危岩体变形破坏时, W3危岩体上部岩体首先脱离母体,然后沿底部接触 点转动,从而发生危岩体倾倒式破坏。 W4危岩体失稳模式为坠落式,即表现为危岩体 受卸荷裂隙切割,似高悬于陡峭边坡边缘的危岩体, 随该卸荷裂隙不断发育扩大,一旦该卸荷裂隙贯穿 该危岩体,必然使其脱离母体,从而使危岩体在自 重作用下从母体突然掉落产生崩塌。 2.2极限*衡分析 针对W3, W4危岩体的失稳模式(图2),建立 相应的极限*衡力学模型进行稳定性计算I。 (1)倾倒式失稳稳定性计算。由后缘岩体抗拉强 度控制时,采用以下公式进行计算。危岩体重心在倾 覆点之外时 上 714z- 丽 H r冷 2 H隔 -h +而 b cos(0_0)]] + Q%+V[籍+爲+肖哪如 危岩体重心在倾覆点之内时 訊光出cos(0 - 0)]+ W - a K _ 2 sin0L 3 sinjB cos0 “ 」________ ° .仏+可爲+希+禽-涮 式中:K为危岩稳定性系数;人为后缘裂隙深度, m;比为后缘裂隙充水高度,m; H为后缘裂隙上 端到未贯通段下端的垂直距离,m; a为危岩体重心 到倾覆点的水*距离,m; 6为后缘裂隙未贯通段下 端到倾覆点之间的水*距离,m;屁为危岩体重心 到倾覆点的垂直距离,m;几为危岩体抗拉强度标准 值,kPa; 0为危岩体与基座接触面倾角,(。);0为 后缘裂隙倾角,(°); W为危岩体自重,kN/m; Q 为水*地震力,kN/m; V为裂隙水压力,kN/m。 (2)坠落式失稳稳定性计算。该破坏形式的 计算主要考虑重力与内摩擦阻力间的*衡关系,这 种形式的危岩体一般置于前缘临空的悬空状态,裂 隙面倾角较大。对后缘有陡倾裂隙的危岩(稳定性 系数取两种结果中的较小值)的稳定性系数计算 式为 K fIk =W-ao+Q-bo /q\ ⑶ 式中:W为危岩体自重,kN/m; Q为水*地震力, kN/m; 了为危岩抗弯力矩



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