Rocf al l 软件在崩塌地质灾害防治工程设计中的应用

郝建群

（辽宁省第一水文地质工程地质大队有限责任公司，辽宁锦州121000）

1 引言

叶城县果萨斯中小学北侧存在崩塌隐患，该处崩塌隐患带具有带状面积大、危岩清除难度大、不可能进行常规的危岩清理及全面积的锚喷加固处置的特点，成为威胁山区农牧民生命财产安全的重大隐患，如何评价处置这样的崩塌隐患，使其取得最佳防治效果至关重要。因此，必须采用现代科学理论进行、综合分析，将经验与科学分析有机结合起来，研究地质灾害的时空分布规律与成灾机理，从而形成崩塌灾害预测与模拟、评价与决策的综合防治方法，并以此为依据进行防治工程设计以保障民生命财产安全，防止大量土地资源被破坏并得以保护。

2 崩塌段工程概况及地质条件

崩塌隐患段位于果萨斯中小学西北部山坡陡坡，该崩塌（隐患）段长10m，陡坡岩性为青灰色卵砾石、漂石。该崩塌段主要发育17#危岩体，由于下部岩土体塌落，形成高陡坡面高差60m。该崩塌段主要危害对象为坡脚下一户5 人生命财产、房屋及移动通信基站安全以及部分耕地资源。

3 运用Rocf al l 模拟软件的环保应用

3.1 Rocf al l 模拟软件的原理

边坡上部的危岩块体相对边坡中下部具有较大的势能，危石在自然应力的作用下从静止危石向下运动变成落石，速度以重力加速度增长，势能转换动能，当落石与坡面接触发生反弹时，根据法向弹跳系数和切向摩擦系数的不同，落石弹跳高度也不同。接触坡面对落石产生消能作用，致使落石动能损失，直至为零[1]。

3.2 Rocf al l 模拟软件建模及参数的确定

3.2.1 崩塌落石数值模拟分析

选取17#危岩体崩塌剖面图，采用Rocscience 软件系统中边坡二维极限平衡分析软件对斜坡表面漂石崩塌进行运动学分析，还原崩塌落石的最大运移距离、运动速度、弹跳高度、动能等参数。

3.2.2 物理力学参数确定

防治区主要地层有卵石、砂岩、崩塌堆积物3 类，结合Rocfall 崩塌落石数值模拟软件中提供的“bedrockoutcrops”“cleanhardbedrock”“taluscover”3 种材料属性以及工程类比法，各类别地层物理力学参数如表1 所示。

表1 各类别地层物理力学参数取值一览表

3.2.3 假定条件

计算模型采用落石质量设定为400kg，为满足模拟过程中的随机概率分计算，落石数量设定为100 块，从起始点以初速度为“0”的状态开始滚落，在预设的崩塌点发生了落石，顺坡面向下滚落至坡脚，其间发生抛掷与碰撞。采用Rocfall 模拟软件对该隐患段进行崩塌落石数值模拟运动学分析。概化模型及运动学模拟如图1 和表2 所示。

图1 崩塌隐患段剖面漂石滚落运动模拟图

表2 漂石滚落模拟参数统计一览表

根据现场实际情况，设计在陡坡坡脚下6m 处设置高3m、能级250kJ 被动防护网，以此为条件再进行模拟。模拟结果如图2 和表3 所示。

图2 设置防护网后漂石滚落运动模拟图

表3 漂石滚落模拟参数统计一览表

3.2.4 计算结果

由模拟结果可以看出，在陡坡坡脚6m 处99%的岩石弹跳高度小于3m，最大动能68.9kJ，因此，在此处设置高3m、能级250kJ 的被动防护网可以有效拦截滚落下来的漂石。

4 结语

在崩塌地质灾害防治工程设计中科学合理应用Rocfall 模拟软件，为防治措施合理布置提供很好的依据。柯克亚乡果萨斯中小学崩塌灾害防治工程竣工近3 年，地质灾害防治工程的实施起到了良好的防治效果，保障了农牧民生命财产安全,收到了很好的社会效益。