Rocf al l 軟件在崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計中的應(yīng)用

郝建群

（遼寧省第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊有限責(zé)任公司，遼寧錦州121000）

1 引言

葉城縣果薩斯中小學(xué)北側(cè)存在崩塌隱患，該處崩塌隱患帶具有帶狀面積大、危巖清除難度大、不可能進(jìn)行常規(guī)的危巖清理及全面積的錨噴加固處置的特點，成為威脅山區(qū)農(nóng)牧民生命財產(chǎn)安全的重大隱患，如何評價處置這樣的崩塌隱患，使其取得最佳防治效果至關(guān)重要。因此，必須采用現(xiàn)代科學(xué)理論進(jìn)行、綜合分析，將經(jīng)驗與科學(xué)分析有機(jī)結(jié)合起來，研究地質(zhì)災(zāi)害的時空分布規(guī)律與成災(zāi)機(jī)理，從而形成崩塌災(zāi)害預(yù)測與模擬、評價與決策的綜合防治方法，并以此為依據(jù)進(jìn)行防治工程設(shè)計以保障民生命財產(chǎn)安全，防止大量土地資源被破壞并得以保護(hù)。

2 崩塌段工程概況及地質(zhì)條件

崩塌隱患段位于果薩斯中小學(xué)西北部山坡陡坡，該崩塌（隱患）段長10m，陡坡巖性為青灰色卵礫石、漂石。該崩塌段主要發(fā)育17#危巖體，由于下部巖土體塌落，形成高陡坡面高差60m。該崩塌段主要危害對象為坡腳下一戶5 人生命財產(chǎn)、房屋及移動通信基站安全以及部分耕地資源。

3 運(yùn)用Rocf al l 模擬軟件的環(huán)保應(yīng)用

3.1 Rocf al l 模擬軟件的原理

邊坡上部的危巖塊體相對邊坡中下部具有較大的勢能，危石在自然應(yīng)力的作用下從靜止危石向下運(yùn)動變成落石，速度以重力加速度增長，勢能轉(zhuǎn)換動能，當(dāng)落石與坡面接觸發(fā)生反彈時，根據(jù)法向彈跳系數(shù)和切向摩擦系數(shù)的不同，落石彈跳高度也不同。接觸坡面對落石產(chǎn)生消能作用，致使落石動能損失，直至為零[1]。

3.2 Rocf al l 模擬軟件建模及參數(shù)的確定

3.2.1 崩塌落石數(shù)值模擬分析

選取17#危巖體崩塌剖面圖，采用Rocscience 軟件系統(tǒng)中邊坡二維極限平衡分析軟件對斜坡表面漂石崩塌進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，還原崩塌落石的最大運(yùn)移距離、運(yùn)動速度、彈跳高度、動能等參數(shù)。

3.2.2 物理力學(xué)參數(shù)確定

防治區(qū)主要地層有卵石、砂巖、崩塌堆積物3 類，結(jié)合Rocfall 崩塌落石數(shù)值模擬軟件中提供的“bedrockoutcrops”“cleanhardbedrock”“taluscover”3 種材料屬性以及工程類比法，各類別地層物理力學(xué)參數(shù)如表1 所示。

表1 各類別地層物理力學(xué)參數(shù)取值一覽表

3.2.3 假定條件

計算模型采用落石質(zhì)量設(shè)定為400kg，為滿足模擬過程中的隨機(jī)概率分計算，落石數(shù)量設(shè)定為100 塊，從起始點以初速度為“0”的狀態(tài)開始滾落，在預(yù)設(shè)的崩塌點發(fā)生了落石，順坡面向下滾落至坡腳，其間發(fā)生拋擲與碰撞。采用Rocfall 模擬軟件對該隱患段進(jìn)行崩塌落石數(shù)值模擬運(yùn)動學(xué)分析。概化模型及運(yùn)動學(xué)模擬如圖1 和表2 所示。

圖1 崩塌隱患段剖面漂石滾落運(yùn)動模擬圖

表2 漂石滾落模擬參數(shù)統(tǒng)計一覽表

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，設(shè)計在陡坡坡腳下6m 處設(shè)置高3m、能級250kJ 被動防護(hù)網(wǎng)，以此為條件再進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果如圖2 和表3 所示。

圖2 設(shè)置防護(hù)網(wǎng)后漂石滾落運(yùn)動模擬圖

表3 漂石滾落模擬參數(shù)統(tǒng)計一覽表

3.2.4 計算結(jié)果

由模擬結(jié)果可以看出，在陡坡坡腳6m 處99%的巖石彈跳高度小于3m，最大動能68.9kJ，因此，在此處設(shè)置高3m、能級250kJ 的被動防護(hù)網(wǎng)可以有效攔截滾落下來的漂石。

4 結(jié)語

在崩塌地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計中科學(xué)合理應(yīng)用Rocfall 模擬軟件，為防治措施合理布置提供很好的依據(jù)?？驴藖嗋l(xiāng)果薩斯中小學(xué)崩塌災(zāi)害防治工程竣工近3 年，地質(zhì)災(zāi)害防治工程的實施起到了良好的防治效果，保障了農(nóng)牧民生命財產(chǎn)安全,收到了很好的社會效益。