祝浩然 楊澤訊 程 琳 洛絨克孜 劉 壯

（ 1、成都理工大學(xué)，四川 成都610059 2、四川省川建勘察設(shè)計(jì)院，四川 成都610000）

1 概述

崩塌是我國地質(zhì)災(zāi)害的主要災(zāi)種之一。危巖體發(fā)生崩塌后，其運(yùn)動方式受下部斜坡的物質(zhì)組成、邊坡坡度等的影響，運(yùn)動距離各不相同。根據(jù)R·M·Spang（ 1978）的研究成果，崩落體只有坡度角小于臨界值（ 約27°）時，才停積于崖腳，隨坡度角增大，可分別表現(xiàn)為滑動、滾動、跳躍和自由崩落等方式，大部分或全部堆積與坡腳。 本文以三峽庫區(qū)某段危巖為例，利用Rockfall 模擬危巖崩落軌跡，并與崩塌動力學(xué)計(jì)算方法和現(xiàn)場勘查結(jié)果相比較，確定該區(qū)危巖的威脅范圍，為后續(xù)的支擋設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。

2 崩塌危巖落石軌跡計(jì)算

2.1 利用Rocfall 進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算

數(shù)值模擬軟件Rocfall 將落石運(yùn)動軌跡分為空中拋物線運(yùn)動及落石與地面撞擊運(yùn)動兩個過程分析落石運(yùn)動軌跡。 既考慮了落石的初始運(yùn)動方式、巖塊密度大小及坡面形態(tài)、粗糙程度、摩擦系數(shù)、阻尼系數(shù)等方面因素，同時也做了若干假設(shè)，如坡面由折線組成，落石為質(zhì)量均勻的彈性球體，不考慮運(yùn)動過程中的空氣作用及落石間的相互作用， 碰撞過程中落石一直保持完整狀態(tài)等。

本文選取三峽庫區(qū)某段危巖長剖面建立模型， 設(shè)定坡頂受三組主控裂隙切割的危巖單體為初始點(diǎn)，且認(rèn)為落石的初速度和末速度均為0，山坡物質(zhì)組成主要分四段（ 光潔堅(jiān)硬的基巖表面、坡積物與植被、土壤與植被、瀝青柏油），各段衰減系數(shù)和模擬路徑結(jié)果見圖1、圖2。

2.2 危巖崩塌動力學(xué)計(jì)算

崩塌危巖形成后，落石向下做拋物線運(yùn)動，若設(shè)定其初速度為零，且當(dāng)落石墜落的過程中，勢能只轉(zhuǎn)化為動能和熱能， 即可根據(jù)崩塌地質(zhì)災(zāi)害動力學(xué)原理計(jì)算落石的運(yùn)動距離。

圖1 陡崖帶1-WY23 模擬50 次崩落軌跡

圖2 陡崖帶4-WY96 模擬50 次崩落軌跡

其中：

式中：S- 落石沿斜坡的運(yùn)動距離；H- 坡頂?shù)狡碌椎拇怪备叨龋?m）；g- 重力加速度（ m/s2）；K- 斜坡平均阻力系數(shù)，可按表1 取值；α- 斜坡平均坡度（ °）；β- 落石的彈跳拋射角（ 與水平夾角）（ °）

表1 斜坡平均阻力系數(shù)取值表

經(jīng)崩塌危巖動力學(xué)原理計(jì)算后WY23 的崩落距離為106m，WY96 的崩落距離為149m。

2.3 現(xiàn)場調(diào)查對比

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況， 該區(qū)危巖崩塌滾動的距離與斜坡及崩塌體的形態(tài)特征、崩塌墜落方式關(guān)系密切，其下部斜坡若較平緩或呈臺階狀，一般落石運(yùn)動距離較近，而呈單一斜坡狀或坡體上基巖出露較多的坡段，落石運(yùn)動距離較遠(yuǎn)。 據(jù)野外工程地質(zhì)測繪陡崖帶Ⅰ崩積物滾距最遠(yuǎn)達(dá)110m，陡崖帶Ⅳ崩積物滾距最遠(yuǎn)達(dá)155m，多數(shù)崩塌物落距為60～100m。

3 結(jié)論

崩塌危巖落石的運(yùn)動受巖性，形狀，規(guī)模，運(yùn)動形式，撞擊破碎，坡形變化等因素影響。 實(shí)際危巖崩落過程更是復(fù)雜多變，因此想要取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并不容易。 本文僅對確定典型危巖崩塌落石，最大威脅范圍的計(jì)算方法進(jìn)行總結(jié)。 并通過這兩種方式與現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查情況進(jìn)行對比，確定了三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害后續(xù)治理工程中某標(biāo)段危巖的最大威脅范圍，為后續(xù)的治理設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 其中Rocfall 可模擬多條滾石的路徑，并可生成彈跳高度和能量圖表，直觀反映威脅范圍，但其忽略了坡度和能量損耗，故最終結(jié)果相比實(shí)際值偏大。 崩塌動力學(xué)公式考慮相對較充分，故最終結(jié)果相比實(shí)際值近似。 所以建議在確定陡崖帶危巖的最大威脅范圍時， 可結(jié)合Rocfall 美觀直觀的優(yōu)點(diǎn)，和崩塌動力學(xué)公式相對誤差小的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行綜合取值 。