天津市下营镇崩塌地质灾害防治工程崩塌隐患体稳定性评价

天津市下营镇崩塌地质灾害防治工程崩塌隐患体稳定性评价

王忠

天津市地质工程勘测设计院有限公司 天津市 300191

摘要

本设计旨在对天津市下营镇崩塌地质灾害防治工程进行勘察，首先需要查明场地的地形地貌、水文地质条件和施工场地的岩土层的地质条件。了解崩塌的形成原因，对崩塌进行危险系数分析。

关键词:崩塌，地质灾害，工程勘察，岩土工程评价，治理措施

在人类对世界的认知正在不断加强的情况下，对地球的研究也在不断发展，地质学科在飞速向前发展。在目前人类对生活条件的追求不断提高的情况之下，包括楼盘、道路、桥梁、隧道、地铁等建筑项目的要求越来越高，随之而来的是关于建筑物的安全性、经济性和适宜性等困难。运用我们上课所学的知识对进一步对地质学基础理论知识运用这些知识去观察、研究、分析和判断各种地质现象解决实际问题培养我们理论联系实际实事求是的工作作风。崩塌是较常见的地质灾害之一，我国许多地区受到崩塌灾害的影响，尤其是在地质环境不够稳定的山区影响较大。崩塌灾害威胁到人民的生命财产安全，同时对该地的经济建设产生不利影响。当下保护环境、绿色发展成为时代发展主题，如何采取绿色治理方式，治理崩塌地质灾害成了值得我们探索的问题。本设计以贵州省毕节市纳雍县勺窝镇黄河社团倒开们崩塌地质灾害防治工程勘察为例，对该地崩塌地质灾害的产生原因进行探究，给出相关建议，为崩塌地质灾害防治提供重要的专业依据。

1.崩塌隐患体稳定性评价

1.1崩塌隐患体稳定性评价

1.1.1定性评价

通过对崩塌隐患体变形破坏特征分析，该崩塌隐患体一直处于发展变形过程中，各项不利因素累计作用将逐渐加大了卸荷裂隙的发展。通过对崩塌隐患体的详细调分析查，结合崩塌隐患体范围、规模、崩塌隐患体破坏模式及已经出现的分析变形破坏，可以对其进行赤平投影分析，寻找出了控制结构面的优势方位，定性评价坡体的稳定性。

天津市下营镇工作区平面图(见附件)南东侧边坡中段(FG段)按最不利岩质边坡坡向184°、坡度50°，岩层层面产状233°∠38°，L1组节理面产状155°∠75°，L2组节理面产状45°∠70°绘制赤平投影图定性分析如下图3.3所示。

图3.3崩塌隐患体结构面赤平投影图

稳定性分析：

由图可看出，岩层层面倾向与边坡坡向夹角为50°，岩层层面与边坡构成顺向坡，边坡有沿岩层层面滑动的可能；通过分析各组结构面与边坡坡向的关系可知，岩层层面与L1及L2组节理面、L1组节理面与L2组节理面形成的软弱结构面对边坡稳定性有一定影响。因此定性判别该崩塌隐患体处于欠稳定状态。崩塌隐患体的破坏模式为：以岩层层面为圆弧滑面滑动，坡面各组结构面切割形成的楔形体可能会发生崩落。

1.1.2基于蒙特卡洛法的失稳概率计算

蒙特卡洛模拟法[12]的主要内容：建立稳定性状态函数、选取随机变量、计算失稳概率。通常情况下，岩质崩塌隐患体的失稳概率采用蒙特卡洛法进行计算，这种方法是可靠度计算中相对精确的一种方法。蒙特卡洛法计算的可靠度受问题条件限制的影响程度

比较小，适应性较强。目前随着研究的不断深入，该方法已成为常用的近似计算方法，用来解决一些复杂的问题。1.建立稳定性状态函数

根据现场调查坡体变形破坏机制分析，综合崩塌隐患体几何形态、裂缝发育状况、主要控制结构面的空间结构等，建立该崩塌隐患体定量计算模型，见下图3.4、3.5；根据规范要求和大量工程实例，本文主要考虑了二种不同情况进行分析和荷载组合：情况1：天然或暴雨情况，考虑自重和暴雨时的裂隙水压力；情况2：地震工况，考虑自重和地震力。

图3.4崩塌隐患体示意图图3.5简化计算模型

a.天然情况或暴雨情况下稳定性状态函数

BC面上法向作用力:

N=Wsinβ―U―Qsinσcosβ

切向作用力：

T=Wsinβ―Qsinσcosβσ=N/Tτ=T/L

则其稳定性系数:

式中:

U——裂隙中水的浮托力；

Q——裂隙中静水压力；

C——结构面的粘聚力；

Ф——结构面的内摩擦角；

W——崩塌隐患体的重量；

b.考虑地震因素的稳定性状态函数

BC面上法向作用力:

N=Wsinβ―Psinβ―U―Qsinσcosβ

切向作用力：

T=Wsinβ+Psinβ―Qsinσcosβσ=N/Tτ=T/L

则其稳定性系数:

式中:

U——裂隙中水的浮托力；

Q——裂隙中静水压力；

C——结构面的粘聚力；

φ——结构面的内摩擦角；

W——崩塌隐患体的重量；

P——水平地震力。

2.随机变量的选取

随机变量是根据对崩塌隐患体稳定性的影响程度来选取。崩塌隐患体稳定的影响因素可以分为内在因素、外在因素两类；内在因素，也就是指岩土体特征、地形地貌等崩塌隐患体本身特征因素；外在因素，是指比如降雨、地震力等自然因素，以及岩土体取样、测试等人为误差。

3.随机变量的处理

随机变量c、φ通常服从非标准正态分布；可经线性变换得到标准正态分布的随机变量，公式如下所示。X=u+σ*x

1.1.3崩塌隐患体结构面的物理参数

粘聚力c(MPa)内摩擦角φ(°)粘聚力c(MPa)内摩擦角φ(°)

μ(均值)2.4 43.95 2.0 40.77

σ(标准差)0.5396 0.3862 0.4885 0.3795

ξ(变异系数)0.1832 0.0088 0.1612 0.0085

1.1.4工程稳定性评价

1.基于蒙特卡洛法，首先建立稳定性状态函数、其次选取随机变量、最后计算失稳概率。根据现场勘察调查坡体变形破坏机制分析，综合纳雍县勺窝镇黄河社区崩塌隐患体的几何形态、裂缝发育状况、主要控制结构面的空间结构等，建立该崩塌隐患体定量计算模型，根据相关规范要求和大量工程实例，本设计主要考虑了二种不同情况进行分析和荷载组合倒开门崩塌隐患防治工程稳定性计算采用蒙特卡洛法，分别对天然或暴雨情况下和地震影响情况下的稳定性进行计算，考虑自重和暴雨时的裂隙水压力。天然或者暴雨状态下，高度小于8.0m的边坡，其稳定性较好，8.0米以上边坡其稳定系数小于安全系数，边坡稳定性差。在地震的影响下，发现边坡稳定性有明显降低，7.0m以上边坡稳定系数小于安全系数，稳定性差。

所以在防治工程中，7.0m以上边坡必须做好防护措施。本次倒开门崩塌防治不单独进行场平开挖形成边坡的防护设计。

1.1.5综合稳定性评价

综合宏观评价和失稳概率计算，纳雍县勺窝镇黄河社团倒开门崩塌现状整体是基本稳定的。崩塌隐患体在天然或者暴雨工况下整体仍然是基本稳定的，其在地震影响的情况下隐患体也处于基本稳定的情况，但在设计控制工况下，崩塌隐患体安全裕度不足，在校核控制工况下，崩塌隐患体为欠稳定~基本稳定，需要采取防治工程措施对其进行加固。

2.防治工程地质条件评价

2.1地下水的评价

2.1.1地下水埋藏条件

地下水位于地表以下10.0m左右，水量一般，承压能力较弱。地下水主要由大气降水，向低洼处排泄。勘察期间，测得地下混和稳定水位在地表下11.0-12.50米左右。大沽标高在182.08~185.08m左右。地下水年变化幅度为1.50~2.00米。

2.1.2岩性评价

岩性评价

耕土：工程性质差，强度低抗风化能力弱，节理裂隙发育。

淤泥质粉质粘土：工程性质差、强度低，

粉质粘土：工程性质较差、强度较低，

细砂：工程性质差、强度低，

圆砾：工程性质较差、强度较低，局部见分布，层薄。

全风化泥质粉砂岩：工程性质较差、强度较低，

强风化泥质粉砂岩：工程性质较差、强度较低，

中风化泥质粉砂岩：岩层的工程性质较好、强度较高，综合岩体较为完整，

综合得出：这个地方可以做被动防护网。

2.1.3场地地震效应分析及场地类别判定

根据《中国地震动参数区划图》划分，场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，地震分组为第二组。

3结论与建议

3.1结论

本文首先对下官营崩塌的相关工程进行了系统的整理和归纳，崩塌治理工程措施较多，组合可变性大，各种措施都有其相应的应用前提。我们在设计是要突出针对性、适宜性，经过充分比选后，进行合理的选择。确定合理的治理措施，以最少的投资取得最佳的工程效果。

3.2建议

(1)在防治工程的地质勘查上使用先进技术和设备，使隐患防治的勘察工作表现出来的质量和效率得到很大程度的提升。

(2)拟建场地靠近小河西侧，施工时应重视防水措施，做好工作区场地内的排水和防水的记录和监测。

(3)场地内上覆地层为第四系(Q)耕土，表面植被根系发育，施工时建议依照相关规范给予治理。

参考文献

[1]刘传正.崩塌滑坡灾害风险识别方法初步研究[J].工程地质学报,2019,(1).88-97.

[2]刘卫华.高陡边坡危岩体稳定性、运动特征及防治对策研究[D].成都：成都理工大学，2008

[3]胡厚田.崩塌落石研究[J].铁道工程学报，2005，增刊：387-391