發(fā)布時(shí)間：2019-10-26所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：依托某典型滾石災(zāi)害工點(diǎn)，對坡頂巨型孤石開展現(xiàn)場調(diào)查評估，得知孤石暫時(shí)穩(wěn)定，但具備啟動發(fā)展成滾石的可能;通過失穩(wěn)后運(yùn)動軌跡的分析及沖擊能量的計(jì)算，可知滾石啟動后運(yùn)動軌跡接近坡表，沖擊能量巨大，破壞性強(qiáng)。 針對孤石具備啟動發(fā)展成滾石的現(xiàn)狀
摘要：依托某典型滾石災(zāi)害工點(diǎn)，對坡頂巨型孤石開展現(xiàn)場調(diào)查評估，得知孤石暫時(shí)穩(wěn)定，但具備啟動發(fā)展成滾石的可能;通過失穩(wěn)后運(yùn)動軌跡的分析及沖擊能量的計(jì)算，可知滾石啟動后運(yùn)動軌跡接近坡表，沖擊能量巨大，破壞性強(qiáng)。 針對孤石具備啟動發(fā)展成滾石的現(xiàn)狀，可采取加固和支撐方法，并結(jié)合人工分解方案以降低潛在滾石的威脅。
關(guān)鍵詞：山區(qū)邊坡;滾石;失穩(wěn)模擬;沖擊能量
山區(qū)內(nèi)的滾石事件一般都具有多發(fā)性、突發(fā)性、隨機(jī)性的特點(diǎn)[1]。東南沿海丘陵山區(qū)，孤石發(fā)育，滾石災(zāi)害突出，而巨型滾石的致災(zāi)性尤為嚴(yán)重。邊坡場區(qū)位于漳州某地，坡高約 45 m，坡度約 20°~30°，坡表植被豐富，邊坡南側(cè)坡腳為居民聚集地。滾石源為位于坡頂?shù)?3 塊巨型花崗巖球狀風(fēng)化孤石 (體積分別約 60 m3 、330 m3 、350 m3 )，見圖 1。
1 現(xiàn)場調(diào)查評估
現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，3 塊孤石位于坡頂，下方為坡體強(qiáng)度較高的巖土體，場地北側(cè)有較大的水平空間，因此不易向北側(cè)發(fā)生啟動。臨空面均為南側(cè)，南側(cè)坡腳為居民聚集地。在不考慮邊坡整體穩(wěn)定性的情況下，對 3 塊孤石的穩(wěn)定性的評估結(jié)果表明(見表 1)，3 塊孤石暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)， 但容易受啟動因素的影響向南側(cè)臨空面啟動致災(zāi)。 尤其是孤石 A，其形狀、基底情況和臨空情況均較差，容易發(fā)生啟動。 3 塊孤石最大概率運(yùn)動路徑如圖 2 所示。
2 滾石失穩(wěn)模擬
場區(qū)山體為剝蝕殘丘地貌，巖土體強(qiáng)度高，整體穩(wěn)定性好。在不考慮邊坡失穩(wěn)的情況下，以 3 塊孤石基底支撐強(qiáng)度受影響而發(fā)生啟動為背景， 結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況建立 3 塊孤石最大概率啟動方向的坡體斷面圖;運(yùn)用 RocFall 軟件模擬坡頂滾石在重力作用下以初始速度為零啟動的情況，進(jìn)行孤石 A、B、C 的失穩(wěn)運(yùn)動軌跡定性分析，得到孤石 A、B、C 的運(yùn)動軌跡(見圖 2)。圖 1 坡頂孤石圖
運(yùn)用 RocFall 軟件模擬坡頂滾石在重力作用下以初始速度為零啟動的情況，進(jìn)行孤石 A、B、C 的失穩(wěn)運(yùn)動能量定量計(jì)算，可知孤石 A、B、C 在坡底的沖擊能量均達(dá)到 10 000 kJ 以上(圖 3)。 目前，常規(guī)的滾石被動防護(hù)系統(tǒng)的承受能力一般都在 5 000 kJ 以內(nèi)， 因此在滾石運(yùn)動路徑和坡底采用被動系統(tǒng)進(jìn)行攔截的方式并不能阻止災(zāi)害的發(fā)生， 必須采取更具針對性的防護(hù)措施。
3 防護(hù)對策分析
在邊坡滾石防治方面眾多學(xué)者進(jìn)行了大量研究， 如趙耀等開展了優(yōu)化滾石運(yùn)動軌跡的坡形坡率設(shè)計(jì)研究，何思明等對滾石的沖擊、碰撞特性進(jìn)行了研究，黃潤秋等開展了坡表攔擋效應(yīng)研究，王壇華等對滾石具體防護(hù)措施進(jìn)行了總結(jié)[2-5]。 本案中 3 塊邊坡孤石質(zhì)量體積龐大、 運(yùn)動軌跡單一、 沖擊能量巨大，普通的防護(hù)措施無法起到較好的防治效果。最好的處理辦法是將其移除、分解，或加強(qiáng)穩(wěn)定性以防止其失穩(wěn)啟動。
3.1 加強(qiáng)滾石源的穩(wěn)定性
結(jié)合孤石穩(wěn)定性的評估情況， 對孤石基底懸空部分尤其是最大概率的啟動方向， 采用高強(qiáng)度的混凝土或碎石材料進(jìn)行充填，增加孤石的嵌固深度，以起到“固腳”的效果。對場區(qū)滾石的現(xiàn)場調(diào)查可知，潛在滾石 A、B、C 的失穩(wěn)啟動方向均為南側(cè)，因此在孤石南側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土支撐和全粘結(jié)錨桿進(jìn)行防護(hù)，可以達(dá)到增強(qiáng)穩(wěn)定性的效果(見圖 4)。
3.2 通過分解以減小滾石的威脅
受限于孤石大小、場地情況等因素，直接移除的方法往往難以實(shí)施， 可以借助工具對孤石進(jìn)行人工切割、分解。 在人為分解孤石的過程中，特別要注意不能破壞孤石的穩(wěn)定性，同時(shí)防止因人工切割、分解而形成新的滾石源。
對孤石的分解可在水平方向和豎向兩個(gè)方向進(jìn)行(見圖 5)。 通過水平方向的分解，可以改變孤石的形狀，降低其啟動的可能性。 在豎向分解時(shí)，應(yīng)把分解下來的石塊往水平空間較大的北側(cè)搬運(yùn)。 3.3 充分利用邊坡平臺進(jìn)行攔擋消能
在分解滾石源的過程中， 可能會產(chǎn)生一些新的較小的滾石源， 對這一類失穩(wěn)后沖擊能量比較小的滾石可以采用攔擋的方式進(jìn)行防護(hù)以消耗其沖擊能量。 由孤石失穩(wěn)運(yùn)動坡體斷面圖可知，孤石 A 和孤石 B 的運(yùn)動路徑斷面有明顯的邊坡平臺存在， 因此可以在平臺上進(jìn)行攔擋布設(shè)， 具體的形式包括種植喬灌木、設(shè)置降能減速材料(如廢棄的汽車輪胎)以及設(shè)置較為成熟的被動防護(hù)體系如利用高性能防護(hù)網(wǎng)。
3.4 其他措施
在做好加強(qiáng)孤石穩(wěn)定性及被動防護(hù)的同時(shí)，要加強(qiáng)孤石穩(wěn)定性的監(jiān)測，建立預(yù)警系統(tǒng)，以便在孤石突發(fā)啟動時(shí)能及時(shí)疏散影響范圍內(nèi)的人群。 設(shè)置邊坡坡表的排水系統(tǒng)， 將降雨形成的坡表水往北側(cè)或東西兩側(cè)排走，減小降雨對孤石基底的沖刷和入滲。
4 小結(jié)
基于對邊坡潛在巨型滾石現(xiàn)場的調(diào)查， 通過對坡頂孤石的穩(wěn)定性評估和滾石運(yùn)動軌跡和運(yùn)動能量的分析計(jì)算，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論。
(1)目前場區(qū) 3 塊巨型孤石暫時(shí)穩(wěn)定，但具備啟動發(fā)展成滾石的可能， 且最有可能向南側(cè)居民聚集地啟動致災(zāi)。
(2)運(yùn)用 RocFall 程序模擬分析可知，滾石啟動后運(yùn)動軌跡接近坡表，沖擊能量巨大(均達(dá)到 10 000 kJ 以上)，破壞性強(qiáng)。
(3)防治應(yīng)著重于對滾石源的處理，通過對孤石基底的加固和支撐， 并結(jié)合人工分解以降低滾石威脅。 同時(shí)要加強(qiáng)孤石監(jiān)測預(yù)警和邊坡排水系統(tǒng)的建設(shè)。
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