基于丹寨县南皋二小危岩体的崩塌落石运动分析

臧朕

摘要： 丹寨县南皋二小危岩体破坏类型为倾倒式，运动形式为倾倒、坠落。根据南皋二小危岩体的实际情况，选择折线形公式进行落石运动速度计算，通过分析计算，危岩体发生崩塌坠落后，危岩崩塌体最大滚距达100m，但因崩塌物的相互碰撞，崩塌物一般滚距70～80m。也为其他崩塌区危岩体的崩塌落石运动分析提供一定的依据。

Abstract： The damage type of Nangao No. 2 dangerous rock mass in Danzhai County is dumping type. The movement form is dumping and falling. According to the actual situation of the Nangao No. 2 dangerous rock， the polygonal line formula was selected to calculate the rockfall velocity. After analysis and calculation， after the collapse of the dangerous rock body， the maximum rolling distance of the dangerous rock collapsed body was 100m， but due to mutual collapse collision， the general collapse distance is 70～80m. It also provides a basis for the analysis of the rockfall motion of the dangerous rock mass in other collapse areas.

關键词： 崩塌；落石；危岩体；运动分析；破坏类型

Key words： collapse；rockfall；dangerous rock mass；motion analysis；damage type

中图分类号：P642.21 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）12-0213-03

0 引言

丹寨县南皋二小崩塌区位于学校后山上部陡崖位置，山体下部为崩塌堆积体，崩塌区岩体非常破碎，形成带状危岩带，危岩带走向近似东西向，长约150m，高约43m，危岩体分布高程687.3m-731.77m，危岩体体积约6000m3，为小型崩塌。

1 典型危岩体分类

根据危岩体破坏类型，典型危岩体分为WY1和WY2。

危岩体WY1位于危岩带东端，顶部标高728m，底部标高718m。危岩体高10m，宽约4m，厚度约1.2m。危岩体整体呈板状，节理多为开口状，断面较粗糙，充填物为泥质或岩屑，充填率低于50%，裂隙贯通性较好，岩体结构类型为裂隙块状，岩体因节理相互作用，形成楔形体，危岩体破坏类型为倾倒式，运动形式为倾倒、坠落。危岩体WY1仰视图见图1。

危岩体WY2位于危岩带（带）东部，顶部标高716m，底部标高713m。危岩体高3m，宽约2m，厚度约0.8m。危岩体整体呈板状，节理多为开口状，断面较粗糙，充填物为岩屑，充填率低于30%，裂隙贯通性较好，岩体结构类型为裂隙块状，岩体因节理相互作用，形成楔形体。危岩体破坏类型为倾倒式，运动形式为倾倒、坠落。危岩体WY2剖面图见图2。

2 崩塌落石运动分析

根据南皋二小危岩体的实际情况，选择折线形公式进行落石运动速度计算，折线形山坡计算模型见图3。

最高一个坡段的落石速度根据式（1）进行计算。

式中：

H—落石崩落高度（m）；

？琢—山坡坡脚（°）；

g—重力角速度（m/s2）；

K—石块沿山坡运动的阻力特效系数，通过表1中公式计算。

其余坡段终端落石运动速度计算公式：

式中：

V0（i） —落石运动坡段的起点初速度；

当？琢i-1？酆？琢i时，V0（i）=Vj（i-1）cos（？琢i-1-？琢i）；

当？琢i-1？刍？琢i时，V0（i）=Vj（i-1）；

？琢i—计算坡段坡度角；

？琢i-1—前一段坡度角；

Vj（i-1）—前一坡段终端的石块运动速度。

根据南皋二小崩塌的地形情况，对危岩体WY1和WY2进行计算，落石运动速度计算结果如表2所示。

危岩带下部为南皋二小，危岩崩塌后运动的落距一般为70～90m，最大达100m；危岩带下部为植被稀少，坡度陡、有利于崩塌物滚动。由于危岩崩塌后呈许多块体相互撞击运动，多数崩塌物滚距为70～80m。

根据能量守恒定律，在物体下落过程中动能（Ek）的增加等于势能（Ep）的减少，机械能的总量保持不变。即：

Ek+Ep=恒量

（5）

根据地形剖面可计算出斜坡坡度（？茁）和碰撞时的切向速度（Vt）与法向速度（Vn），即：

Vn=V×sin？茁（7）

Vt=V×cos？茁（8）

落石与斜坡松散层坡面的法向碰撞可认为是塑性碰撞，所以Vn=0。切向损失率采用10%，即落石第一次在斜坡上碰撞后维持其继续运动的动能为

块石在斜坡上的继续运动是以滚动和滑动为主的综合形式运动，其摩擦角称为综合摩擦角。根据功能原理，落石的势能变化等于动能变化和克服摩擦所做的功：

∑mg？驻hi=）+∑mgconsditan？準Li（10）

式中：

Vi—落石在斜坡面上任意位置处所具有的速度；

di—各直线段斜坡的平均坡度；

？驻hi—各直线段斜坡的铅直高度；

？准—落石与坡面的综合摩擦角；

Li—各直线段斜坡的长度。

当末速度Vi=0 时，可求得？驻Li，而∑consdiLi就是崩塌的最大水平运动距离。

通过对南皋二小危岩带历史上多次发生的崩塌进行反算、类比，危岩带所发育的危岩体发生崩塌坠落后，危岩带危岩崩塌体最大滚距达100m，但因崩塌物的相互碰撞，崩塌物一般滚距70～80m。

3 结论

通过对丹寨县南皋二小崩塌区危岩体进行分析，根据危岩体破坏类型，典型危岩体分为WY1和WY2，危岩体破坏类型为倾倒式，运动形式为倾倒、坠落。根据南皋二小危岩体的实际情况，选择折线形公式进行落石运动速度计算，通过分析计算，危岩带所发育的危岩体发生崩塌坠落后，危岩带危岩崩塌体最大滚距达100m，但因崩塌物的相互碰撞，崩塌物一般滚距70～80m。也为其他崩塌区危岩体的崩塌落石运动分析提供一定的依据。

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