崩塌落石研究

�� � 年 !� 月增刊 铁 道 工 程 学 报 ∀# ∃ % & ∋ ( # ) % ∋ ∗(+ ∋ , − & . ∗& − − % ∗& . /# 0 ∗− 1 , 2 3 33 4 5 3 6 � � � / 7 8893 4 3 : ; 文章编号 < ! � � =一� ! � = >� � � ?增刊一 � ≅ Α Β 一 � 崩塌落石研究 胡厚田 ‘ >西 南交通大学 , 四川 成都 = !� � ≅ ! ? 提要 <崩塌落石是山 区常见的一种地质灾害 。 崩塌落石研究的成就主要包括以下内容 <对崩塌落石进行 了全面系统的研究 Χ 按崩塌的形成机理把崩塌划分为 个类型 , 倾倒式崩塌 、滑移式崩塌 、鼓胀式崩塌 、 拉裂式崩塌和错断式崩塌 Χ提出了各类崩塌稳定性的检算方法 Χ提出了崩塌落石综合预测方法 。 崩塌分 类和崩塌稳定性检算方法已被《岩土工程勘察 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 手册 》和《地质灾害勘查指南》等采用 。 关扭词 < 崩塌 Χ 落石 Χ 研究 中圈分类号 < 8= Δ � Ε �! 文献标识码 < ∋ ! 引言 崩塌落石是常见的地质灾害 , 是 山区三大地质灾害 >滑坡 、崩塌 、泥石流 ?之一 。 崩塌落石常给人类的生命 财产造成重大损失 。 据西安铁路局 ! Φ Α ! 年统计 , 宝鸡一天水 、宝鸡一上西坝线路总长 Δ ΦΔ Γ 4 , 有崩塌落石 Δ� � 处 , 总延 长 Β = �� 4 , 给铁路运营养护造成 极大 困难 。 特别是 宝成 线 略 阳一 上 西坝 一段 , 线路长 !� Β Γ4 , ! Φ Α ! 年暴雨期间出现较大病害工点 Α= 处 , 崩塌落石工点 �Β 处 , 占 ≅! Ε Δ Η , 后接长 明洞 !� 处 , 改建隧道 Δ 处 。 ! Φ Α � 年 = 月 , 湖北省盐池河磷矿发生灾难性大崩塌 , 高 ! =� 4 ,体积约 !� � 万 4 ≅ 的山体突然崩落 , 冲击气浪将 四层大楼抛至河谷对岸撞碎 , 崩落的土石冲向对岸 , 造成建筑物毁坏 , 有 � ΑΔ 人丧生 。 � � � � 年 月 日 , 四 川 绵竹县境 内的一辆大客车在鲍竹路遭到一块重余 !� ; 的巨石冲击 , 车上 Δ! 名乘 客 , 有 !Α 人死亡 、 !Δ 人受伤 。 � � � Δ 年 月 �Α 日傍晚 , 桂林市区难山一块近 �� 4 , 的巨石 , 突然从山上坠落 ,滚石将沿线公用设施损坏 , 所幸 无人员伤亡 。 �� 世纪 Α� 年代 以前 国内外学者对崩塌落石进行过许多研究 , 大多集中于崩塌形成条件 、规律及处理措施 等方面 , 在崩塌分类和稳定性计算方面很少有专门论述 Χ对崩塌落石预测的研究也少有报导 。 能否把千差万别 的崩塌现象给予科学分类 , 能否对它的稳定性进行定量评价 , 这是广大工程地质工作 者多年来一直关注的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 �� 世纪 Α� 年代以后 , 胡厚 田等人收集了宝成 、宝天 、成昆 、贵昆等铁路沿线 主要崩塌工点 的资料 , 对宝成 铁路的崩塌工点进行 了较详细 的调查研究 , 对崩塌的分类及稳定性计算进行 了研 究 , ! Φ Α 年发表学术论 文《崩 塌分类的初步探讨 》, ! Φ Α Φ 年出版专著《崩塌与落石 》。 在 �� 世纪 Α� 年代末至 Φ� 年代 , 胡厚 田对崩塌落石预 测预报进行了研究 , 先后 发表 了学术论文《崩塌落石 区段 预测 的研究》和 《崩塌落石综合预测方法 的研究 》。 � � � ! 年 , 出版专著《边坡地质灾害的预测预报》。 � 崩塌落石研究的进展 � Ε ! 对崩场落石进行了全面 、 系统的研究 对崩塌落石的定义 、崩塌落石的形成条件和影响因素 、崩塌形成机理 、崩塌的分类 、崩塌体稳定性评价 、落 石及其计算 、崩塌落石的预测及报普 、崩塌落石地 区的选线 、崩塌落石的防治和崩塌落石地区 的勘测等 !� 个问 题进行了全面系统的研究 , !Φ Α Φ 年中国铁道出版社出版 了我国第一部有关的研究专著《崩塌与落石 》, 为深人 收稿 日期 < �� � 一 ! !一� Δ 胡厚田 教授 男 ! Φ ≅ Α 年 Φ 月出生 ≅ Α Α 铁 道 工 程 学 报 �� � 年 !� 月 进行崩塌落石研究和防治提供了重要参考 。 � Ε � 按崩场的形成机理对崩场进行了系统的分类 以往国内外对崩塌的分类有过一些研究 < 原苏联尼 · 米 · 罗依尼什维里 , ! Φ =� 年按组成崩塌的岩体或土体把铁路沿线 的山坡崩塌划分为以下类 型 < 岩体或石块崩塌 、土体崩塌 、混合性崩塌 Χ 日本的山田刚二等 , !Φ Β ! 年按地质情况 , 主要是按崩塌 的组成物质把山崩划分为 < 崩积土的崩塌 、表层土 崩塌 、沉积土的崩塌和基岩的崩塌 Χ ! Φ Φ 年 ,铁道部宝成线 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 资料按崩塌发生的原 因把崩塌划分为 < 断层崩塌 、节理裂隙崩塌 、风化碎石崩 塌和硬软岩层接触带崩塌 Χ ! Φ Β 年 ,铁道部第一设计院主编的《铁路工程地质手册 》, 把崩塌分为 < 崩塌 、坠石 、剥落 。 上述国内外关于崩塌的分类都是不完善的 , 而且比较混乱 , 不能反映崩塌的运动规律 。 因此 , 制订一个既 反映崩塌运动规律又便于应用的崩塌分类 , 是十分必要的 。 崩塌的突然产生是岩体长期蠕变和不稳定 因素不断积累的结果 。 崩塌体的大小 、物质组成 、结构构造 、活 动方式 、运动途径 、堆积情况 、破坏能力等虽然千差万别 。 但是 , 崩塌现象的产生都有一个孕育和发展 的过程 , 它们的发展都遵循一定的模式 。 按崩塌发展模式也就是按崩塌的形成机理可以把崩塌划分为 <倾倒式崩塌 、滑 移式崩塌 、鼓胀式崩塌 、拉裂式崩塌 、错断式崩塌 。 这个分类反映了崩塌形成发展的几个基本途径 。 各类崩塌 在岩性 、结构面特征 、地貌 、崩塌体形状 、岩体受力状态 、起始运动形式和主要失稳因素等方面都有不 同特点 , >见表 9 ? 。 裹 ! 崩场分类说 明裹 谕谕鹦鹦 岩性性 结构面面 地貌貌 崩塌体形状状 受力状态态 起始运动形式式失稳主要因素素倾倾倒式崩塌塌 黄土 , 石灰岩及及及 峡谷 , 直立立 板状 , 长柱柱 主 要 受 倾倾 倾倒倒 静水压力 、、其其其 它直 立 岩 层层层 岸坡 , 悬崖崖 状状 班 力 矩 作作作 动水压力 、、 面面面面面 等等等 用用用 地展力 、、重重重重重重重重重力力 滑滑移式崩塌塌 多为软 硬相 间间 有倾 向 临空 面面 陡 坡 通 常常 弓弓可能 组 合合 滑 移 面 主主 滑移移 重力 、、的的的岩层 , 如石灰灰 的结构面 >可 能能 大于 Δ ��� 厂厂戎各 种 形形 要 受 剪 切切切 静水压力 、、岩岩岩夹薄层页岩岩 是平面 、楔形或或或 ΙΙΙ伏 , 如 板板 力力力 动水压力力 弧弧弧弧形 ??????? 伏、 楔 状 、、、、、 团团团团团团团柱状等等等等等 鼓鼓胀式崩塌塌 直立的黄土 , 粘粘 上部垂直节理 ,, 陡坡坡 岩体高大大 下 部 软 岩岩 鼓胀伴有有 重力 、、 土土土 或坚 硬 岩石石 柱状节理 , 下 部部部部 受 垂 直 挤挤 下沉 , 滑移 、、 水的软化作用用 下下下 有较 厚软 岩岩 为近 水平 的结结结结 压压 倾斜斜斜层层层层 构面面面面面面面 拉拉裂式崩塌塌 多见 于 软硬 相相 多为 风化 裂 隙隙 上 部 突 出出 上 部 硬 岩岩 张拉拉 拉裂裂 重力力 间间间的岩层层 和 重 力拉 张 裂裂 的悬崖崖 层 以 悬 仲仲仲仲仲 隙隙隙隙隙隙 梁 形 式 突突突突突 出出出出出出来来来来来 错错断式崩塌塌 坚硬岩 石 , 黄土土 垂直裂隙发 育 ,, 大 于 Δ � 的的 多为板状 、、 自重 引 起起 错断断 重力力通通通通 常 无倾 向临临 陡坡坡 长柱状状 的剪切力力力力 空空空空 的结构面面面面面面面 表 ! 中列举了各类崩塌 Β 个方面的特征 , 其中岩体受力状态和起始运动形式是分类的主要依据 , 因为受力 状态和起始运动形式决定了崩塌发展模式 , 同时受力状态和起始运动形式也是其他特征共同形成的必然结果 。 用崩塌发展模式进行分类反映了崩塌发生发展 的规律 。 这个分类把千变万化的崩塌按其发展模式划分为 个 基本类型 , 每类都可以建立一个基本的稳定性检算公式来进行稳定性检算 。 增刊 胡厚 田 < 崩塌落石研究 ≅ Α Φ � Ε ≅ 创立了各类崩场稼定性的检算方法 � Ε ≅ Ε ! 倾倒式崩塌 倾倒式崩塌基本受力图式如图 ! 所示 , 一旦发生倾斜 , 将 以 ∋ 点为转点发生转动 。 在稳 定性检算时应考 虑各种可能的附加力的最不利组合 。 在雨季 , 张开裂缝可能为暴雨充满 , 应考虑静水压 力 Χ 当地震烈度超过 Βϑ 时 , 应考虑地展力 。 如果不考虑其它力 , 则崩塌的抗倾覆稳定性系数可按下列公式计算 < + 。 Κ >9?Λ一�)ΜΛ�一≅ Λ一<山一�� �工一式中 一 静水压力 !∀ # ∃ , % & ∋ 。一 水位高 , 暴雨时等于岩体高 ! ( ∃ ) ∋一 岩体高 ! ( ∃ ) ∗ 一 崩塌体重力!∀ # ∃ ) +一 水平地震力 !∀ # ∃ + 一 ∗ · 川 ,一 水平地震力系数 ) − 一 转点 . 至重力延长线的垂直距离 ! ( ∃ , 这里为崩塌体宽的 / 01 。 将式 ! 2∃ 整理后得 3 4 − 5 /6 ∋言7 8+∋ ! 1 ∃ 1 � 8 � 1 滑移式崩塌 滑移式崩塌有平面 、弧形面 、楔形双滑面三种 , 这类崩塌的关键在于起始滑移能否形成 , 因此可按抗滑稳定 性检算 。 1 � 8 � 8 鼓胀式崩塌 这类崩塌下部为较厚的软弱层 , 常为断层破碎带 、风化破碎岩土体及黄土等 。 在水 的作用下 , 这些软弱层 先进行软化 , 当上部岩体压应力大于软弱岩层的无侧 限抗压强度时 , 则软弱层将被挤 出 , 即发生鼓胀 。 上部岩 体可能产生下沉 、滑移或倾斜 , 甚至发生突然崩塌 。 情况如 图 1 所示 。 因此 , 鼓胀是这类崩塌发生 的关键 。 稳 定性系数可用下部软弱层的无侧限抗压强度与上部岩体在软岩顶面产生的压应力的比值来计算 3 9 ∗ 0 . . · 9 ! 8 ∃ 式中 3 ∗ 一 上部潜在崩塌体重量 ) .一 上部潜在崩塌体底面积 ) 9 一 下部软弱层天然状态下的无侧限抗压强度 。 ≅ Φ � 铁 道 工 程 学 报 �� � 年 !� 月 � Ε ≅ Ε Δ 拉裂式崩塌 拉裂式崩塌的典型情况如图 ≅ 所示 。 以悬臂梁形式突出的岩体 , 在 ∋ 0 面上承受最大的弯矩和剪力 , 梁状 岩体顶部受拉 , 底部受压 , ∋ 点附近拉应力最大 。 在长期重力作用与风化作用下 , ∋ 点附近的裂隙逐渐扩大 , 并 向深部发展 。 一旦 ∋ 点处拉应力超过岩石 的抗 拉强度 , 悬臂状岩体就会发生崩塌 。 因此 , 这类崩塌的关键是 最大弯矩截面 ∋ 0 上的拉应力能否超过岩石的抗拉强度 。 故可用拉应力与岩石允许抗拉强度的比值进行稳定 性检算 。 假设突出的悬臂梁岩体长度为 9 , 岩体等厚 , 厚度为 Λ , 宽度为 9 4 >取单位宽度 ? , 岩体重度 为 Ν 。 当 ∋ 0 断面上未出现裂缝时 , 则 ∋ 点上的拉应力为 < , Ο 竺卫甘 ∋拉 一 ∗ >Δ ? 式中 <旅∋Π 面上的弯矩 , Θ 一 琴ΝΛ Χ乙 Λ一�’一Ν ∗一∋ Π 面上的转动惯量 , , 一 黑。! 乙 整理得 <气拉 Ρ ≅ !� Ν 稳定系数 Σ Ο 坠创 Ο 些 氏拉 · 〔∀ 拉 〕 ≅ !� Ν 丁ΤΤΤΤ9为Τ9ΤΤΤ!1Λ土 . 0 曰曰曰川日曰∋Υ−) 卜一一ς 圈 ≅ 拉裂式崩场 圈 Δ 错断式崩姗 � Ε ≅ Ε 错断式崩塌 图 Δ 表示错断式崩塌的一种情况 , 取潜在崩塌体 ∋ Υ 0 2 来分析 , 如果 只考虑岩体自重 + 的作用 , 与沿铅 直方向成 Δ � 角的 − 0 方向上将产生最大剪应力 。 如果 0 2 高为 Λ , ∋ 2 宽为 Κ , 岩体重度为 Ν , 则岩体 0 − ∋ 2 的重量 + 一Κ> Λ一ΚΩ � ?Ν , 在岩体横截面 )〔石 上 的法向应力为 >Λ 一 Κ Ω � ?Ν , 所以 , 在 − 0 面上的最大剪应力 止 Ν , , Κ 、6Ε 大 刀万>∗Ξ 一百 ?ϑ 故岩体稳定性系数 Σ 可用岩石 允许抗剪强度【6Ψ 与 Ζ 6〕 6 最大 玩大 的比值来计算 < Δ〔6〕 Ν>ΞΛ 一 Κ ? > ? � Ε Δ 崩场落石综合预测方法的应用 山区铁路的崩塌落石分布点多 , 发生频率高 , 运动速度快 , 有防不胜防的特点 。 工务养护部门特别关心各 段线路崩塌落石的严重程度 。 在对铁路沿线崩塌落石大量调查研究资料统计分析的基础上 , 采用信息量统计 预测方法 , 首先从宏观上对崩塌落石进行区段预测 , 用以确定崩塌落石的危险 区段 , 以便对其进行重点巡查和 看守 , 防止突然的崩塌落石造成重大灾害 。 在区段预测的基础上 , 从微观上对每个崩塌落石工点 , 采用模糊综 合评判等方法进行稳定性预测 , 以便确定最危险的崩塌落石工点 , 为制订整治 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 , 确定投资重点提供资料 。 增刊 胡厚 田 <崩塌落石研究 ≅ Φ ! 这种预测方法在宝成线和黔桂线应用取得了良好效果 , 在上述两条线路上的崩塌落石预测研究分别获铁道部 科技进步二等奖和四等奖 。 � Ε 崩塌分类及崩塌稳定性检算方法等成果的推广 ! Φ Φ = 年林宗元主编的《岩土工程勘察手册》、 � � � � 年刘传正主编的《地质灾害勘查指南》、 �� � ≅ 年《甘肃省 地质灾害防治工程勘察设计技术要求 》等书 中都采用 了崩塌分类和各类崩塌稳定性检算方法研究成果 。 在 � � �! 年出版的《铁路工程勘察规范》中也采用 了这种按崩塌形成机理的分类 。 此外 , 高等学校有关的教材 、专 著等书中也引用了有关崩塌分类和稳定性计算的内容 。 ≅ 崩塌落石研究展望 随着我国西部大开发战略的实施 , 铁路 、公路和其它各项工程不断向山区延伸 , 高陡边坡越来越多 , 边坡崩 塌落石灾害也不断增加 。 崩塌落石研究已被许多研究者关注 。 近年来 , 研究者多主要集 中在以下两方面研究 崩塌落石 < ≅ Ε ! 崩场落石动力学参数和运动规律的研究 由于影响崩塌落石运动轨迹和运动规律的因素很多 , 情况又十分复杂 , 以往有关崩塌落石的研究虽然国内 外很多 , 但对崩塌落石动力学参数和运动规律的研究还不深人 , 不成熟 。 近来 , 随着崩塌落石灾害的增加 , 国内 有一些研究者 已着手从事这方面的研究 。 这是 当前研究的方 向之一 。 ≅ Ε � 崩场落石防治新技术的研究 传统的崩塌落石防治技术已 比较成熟 , 在铁路上应用的也 比较多 。 �� 世纪 Φ� 年代以来 , 瑞士布鲁克公司 在 中国推行的崩塌落石的柔性防护系统也得到了一定发展 。 防治新技术仍是 目前研究的方向之一 。 最近中科 院张路青等人提出用废 旧轮胎做成防落石 的拦 网 、栅栏 、挡栅等 , 用以防治落石 , 目前正在研究之中 。 % − /− ∋ % 0 [ # & 1 [ − 0 # ( ( ∋ 8 /− ∋ & 2 )∋ ( ( ∗& . /1 # & − [ ∃ [ ϑ 7Ρ ;∴Κ : /ϑ 7 ;Λ] 3 ⊥; ∀∴Κ ϑ ; ϑ : _ ∃ : ∴⎯ 3 6 ⊥ ∴;Ν ∋ 5 ⊥;6Κ 3 ; < 0 ϑ 99Κ 8⊥ 3 Κ : α βΚ 99∴: _ ⊥ ;ϑ : 3 Κ 6 3 β6 3 χ 7 3 : ; _ 3 ϑ 9ϑ _ ∴3 Κ 9 Λ Κ δ Κ 6 α ⊥ Ε / ; 7 α Ν∴: _ ;Λ 3 Κ 3Λ ∴3 ⎯ 34 3 : ; ⊥ ϑ : 3 ϑ 99Κε ⊥ 3 ⊥ Κ : α βΚ 99∴: _ ⊥ ; ϑ : 3 ⊥ 4 Κ ∴: 9Ν 3 ϑ : ⊥∴⊥ ; ⊥ ϑ β βϑ 99ϑ ] ∴: _ 3 ϑ : ;3 : ; < 3 ϑ 99Κ ε ⊥ 3 ⊥ Κ : α βΚ 99∴: _ ⊥ ; ϑ : 3 ⊥ Κ 6 3 ⊥ ; 7 α ∴3 α ⊥Ν ⊥ ; 3 4 Κ ;∴3 Κ 99Ν 书 Κ 3 3 ϑ 6 α ∴: _ ; ϑ 3 ϑ 99Κ ε ⊥ 3 βϑ 6 4 Κ ; ∴ϑ : 4 3 3Λ Κ : ∴⊥ 4 , ∴; ! 3 9Κ ⊥ ⊥ ∴β∴3 α ∴: ; ϑ β∴⎯ 3 5 Κ ⊥ ∴3 ;Νε 3 ⊥ < ;ϑ ε ε 9∴: _ , ⊥9∴α ∴: _ , α ∴⊥ ; 3 : α ∴: _ , ε 7 99一 ⊥ ε 9∴; ; ∴: _ Κ : α ⊥ 97 _ _ 3 6 3 α 3 ϑ 99Κ ε ⊥ 3 ⊥ Χ ;Λ 3 3 Κ 93 7 9Κ ;∴: _ 4 3 ;Λ ϑ α ⊥ βϑ 6 ;Λ 3 ⊥ ; Κ 5 ∴9∴;Ν ϑ β ⎯ Κ 6 ∴ϑ 7 ⊥ ;Νε 3 ⊥ ϑ β Π ϑ 99Κ ε ⊥ 3 ⊥ Κ 6 3 Κ α ⎯ Κ : 3 3 α Χ ;Λ 3 ⊥ Ν: ;Λ 3 ; ∴3 Κ 9 ε 6 3 α ∴3 ;∴ϑ : 4 3 ;Λϑ α ϑ β 3 ϑ 99Κ ε ⊥ 3 ⊥ Κ 6 3 Κ α ⎯ Κ : 3 3 α Χ ;Λ 3 3 9Κ ⊥ ⊥ ∴β∴3 Κ ; ∴ϑ : 4 3 ;Λϑ α ⊥ Κ : α ;Λ 3 3 Κ 93 7 9Κ ; ∴: _ 4 3 ;Λ ϑ α ⊥ βϑ 6 ;Λ 3 ⊥ ; Κ 5∴9∴; Ν ϑ β 3 ϑ 99Κ ε ⊥ 3 ⊥ Κ 6 3 7 ⊥ 3 α 5 Ν . 3 ϑ ; 3 3 Λ : ∴3 Κ 9 ∗: ⎯ 3 ⊥ ; ∴_ Κ ; ∴ϑ : Κ : α 2 3 ⊥ ∴_ : Θ Κ : 7 Κ 9 Κ : α . 3 ϑ 9ϑ _ ∴Π Κ 9 [ Κ δ Κ 6 α ⊥ ∗: ⎯ 3 ⊥ ; ∴_ Κ ; ∴ϑ : . 7 ∴α 3 Ε Σ 3 Ν ] ϑ 6α ⊥ < 3 ϑ 99Κ ε ⊥ 3 Χ βΚ 99∴: _ ⊥ ; ϑ : 3 Χ ⊥ ; 7 α Ν