危巖體穩(wěn)定性分析

附件2危巖體穩(wěn)定性分析1、WY-01危巖體穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)1計(jì)算模型從工程防治的角度按照危巖失穩(wěn)類型進(jìn)行分類，可將危巖概化分為滑移式危巖、傾倒式危巖和墜落式危巖3類。WY-01危巖體為滑移式危巖；其軟弱結(jié)構(gòu)面傾向山外，上覆蓋體后緣裂隙與軟弱結(jié)構(gòu)面貫通，在動(dòng)水壓力、地震和自重力作用下，緩慢向前滑移變形，形成滑移式危巖，其模式見(jiàn)圖(圖3-1)。圖3-1滑移式危巖示意圖圖3-2滑移式危巖穩(wěn)定性計(jì)算示意圖(后緣有陡傾裂隙)2計(jì)算公式①后緣有陡傾裂隙、滑面緩傾時(shí)，滑移式危巖穩(wěn)定性按下式計(jì)算：式中：——裂隙水壓力(kN/m)，；——裂隙充水高度(m)，取裂隙深度的1/3?！?0kN/m?！卣鹆?kN/m)，按公式確定，式中地震水平作用系數(shù)七級(jí)烈度地區(qū)取0.075；——危巖穩(wěn)定性系數(shù)；——后緣裂隙粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)；當(dāng)裂隙未貫通時(shí)，取貫通段和未貫通段粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值按長(zhǎng)度加權(quán)和加權(quán)平均值，未貫通段粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值取巖石粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值的0.4倍；——后緣裂隙內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)；當(dāng)裂隙未貫通時(shí)，取貫通段和未貫通段內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值按長(zhǎng)度加權(quán)和加權(quán)平均值，未貫通段內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值取巖石內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值的0.95倍；——軟弱結(jié)構(gòu)面傾角(°)，外傾取正，內(nèi)傾取負(fù)；——危巖體自重(kN/m3)。3危巖穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果根據(jù)危巖結(jié)構(gòu)特征和形態(tài)特征，②區(qū)危巖破壞模式主要為滑移式。（1）計(jì)算參數(shù)：崩塌區(qū)出露地層為第四系崩坡積物和石炭系太原組，根據(jù)附近工程巖體參數(shù)及工程類比得出物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表：表3-2巖體物理力學(xué)參數(shù)表巖石名稱密度g/cm3抗壓強(qiáng)度σMPa抗剪強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度(KPa)軟化系數(shù)C(MPa)ф(°)灰?guī)r2.70320.110～0.27130.3~40.2698.50.53結(jié)構(gòu)面灰?guī)r結(jié)構(gòu)面0.03-0.1023-29式中：r為塊體慣性半徑(m)；a為球體或柱體的半徑(m)；k為滑動(dòng)摩阻系數(shù)(m)，一般認(rèn)為，坡面角α與摩擦系數(shù)μ可按圖3-5所示線解圖求解；h為滑動(dòng)開(kāi)始點(diǎn)至計(jì)算點(diǎn)的垂直距離(m)。圖3-5根據(jù)臺(tái)階坡面α確定摩擦系數(shù)μ值的線解示意圖（3）碰撞彈跳彈跳時(shí)，塊體做斜拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)曲線如圖3-6所示：圖4-11塊體斜拋運(yùn)動(dòng)計(jì)算圖設(shè)β為塊石開(kāi)始彈跳時(shí)的初速度方向與邊坡坡面的夾角。由運(yùn)動(dòng)學(xué)基本原理，塊石做斜拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為：式中：v0為落石的初速度(m/s)；vx為任一時(shí)間沿x方向的速度分量(m/s)；vy為任一時(shí)間沿y方向的速度分量(m/s)；β為初速度方向與斜坡坡面的夾角；t為碰撞發(fā)生開(kāi)始至計(jì)算點(diǎn)的時(shí)間(s)。發(fā)生碰撞前的運(yùn)動(dòng)軌跡方程為式中：x為沿x方向的位移分量(s)；y為沿y方向的位移分量(s)。在下一次碰撞發(fā)生前的瞬間，塊體速度為：根據(jù)牛頓的碰撞理論，下一次碰撞開(kāi)始后，由于碰撞中產(chǎn)生的動(dòng)能損失，需要將初速度乘以恢復(fù)系數(shù)。在落石計(jì)算中，恢復(fù)系數(shù)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)推石試驗(yàn)或者由崩塌遺跡的巖塊位置利用上述公式，經(jīng)過(guò)多次試算得到。則碰撞結(jié)束后的初始速度為式中：Rt為切向恢復(fù)系數(shù)；Rn為法向恢復(fù)系數(shù)。在斜拋運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，需要計(jì)算彈跳高度。彈跳高度對(duì)于計(jì)算支護(hù)的幾何尺寸起關(guān)鍵作用，可直接由軌跡方程得到。3動(dòng)能的計(jì)算計(jì)算速度的最終目的是通過(guò)動(dòng)能公式計(jì)算能量，以便選取防護(hù)措施，動(dòng)能的計(jì)算公式為：式中：v為塊體速度(m/s)；m為塊體質(zhì)量(kg)；E為塊體動(dòng)能(KJ)。根據(jù)計(jì)算Ⅲ-Ⅲ’剖面上部陡崖危巖體失穩(wěn)后的塊石的運(yùn)動(dòng)軌跡特征如下（詳見(jiàn)附件2）：沿剖面運(yùn)動(dòng)的落石所經(jīng)過(guò)部位平動(dòng)速度的最大值位于X=25.09處，值為22.49m/s，最小值位于X=32.5處，值為