项文江

（北京市地质矿产勘查开发总公司，北京 100050）

崩塌属于规模大且破坏性较强的地质灾害问题，在发生时可能会对周边居民的房屋或是各项基础设施造成破坏。在国内地质灾害统计资料中有记录，山西省某地发生黄土崩塌地质灾害，崩塌体积2.5万立方米左右，厚度9米左右，灾害的发生造成了高达20余人的死亡。从此案例中便能够看出，崩塌地质灾害的重大危害性，为此，需要有关部门不断开展对此种灾害防治措施的研究。

1 崩塌地质灾害发生原因及危害性

1.1 内在因素分析

导致崩塌发生的内部因素包括三种：其一，岩土类型与结构。不同类型的岩土均有发生崩塌的可能性，但在崩塌特点上却存在着一定的差异性，例如，坚硬的碳酸盐是或是变质岩等的崩塌，其特点在于数量多、规模大；互层岩石与松土层等，基于风蚀等外部因素影响导致其耐受力会受到不同程度的影响，在发生崩塌时以坠落与剥落形式最为常见，危害性相对较轻。总结而言，岩土结构完整性与均一性与崩塌的发生率呈负相关[1]。其二，地质构造条件。巨大断裂发育的构造活动带，属于大规模崩塌的多发地带，此种结构面发育中斜坡越倾斜则崩塌发生的可能性越大。其三，地形地貌条件。从以往大量崩塌地质灾害案例来看，经常发生崩塌的地区多具有着坡度大、切割剧烈特征。

1.2 外在因素分析

引发崩塌的外在因素包括以下几种：其一，地震与火山等活动对边坡的稳定性造成破坏，从而增加崩塌发生可能性。其二，冰雪融化或是雨水较大的环境下，地表水会深入到坡体中，从而软化岩土与软弱面，促使其之间形成孔隙，此种孔隙便是属于崩塌的引发因素。其三，河湖、水库等地表水长时间浸泡与冲刷，导致坡体的支撑能力受到影响，致使边坡的稳定性降低，从而引发崩塌。其四，基于各项工程的建设，认为的进行爆破与开挖等，会导致周边地质环境的坡体稳定性受到破坏，比较容易引发崩塌。其五，岩土体中原本存在的裂隙在外部环境的侵蚀下进一步发展，加之昼夜温差的影响，在自身稳定性以及平衡性上均有所弱化，从而进一步增加了崩塌发生可能性[2]。

2 崩塌地质灾害治理方案分析

2.1 方案概述

（1）坍塌特征

坍塌地质灾害发生的山坡处于斜核处，属于自然环境下形成的陡坡，标高368m～410m，山体基岩出露，坡度为64°～81°，部分危岩体近直立状，高度为16m～33m，长度超出250m，陡崖山露岩层属于寒武系中统中厚层灰岩，表层岩石表现出的分化程度较大，且伴随着裂缝的发育[3]。基于种种外部因素的影响，此地区比较频繁的发生落石情况，周边存在居民区，在雨季时，崩塌灾害发生的可能性急剧上涨，促使村民的财产与生命安全受到极大威胁[4]。

（2）方案设计

针对悬崖位置的危岩、险石及时的给予清除；针对崖腔与空洞等给予支撑或是镶补；控制坡面岩土体的风化剥落，合理的应用SNS主动防护系统。结合当前所了解到的边坡信息，坡面没有出现明显的崖腔与空洞，支撑与镶补等措施不能够起到效果；陡崖受到风化侵蚀的面积较大，危岩与险石众多，若选择危岩与险石清除措施，则会面临着较大的工作量，且危险系数较高，无法在根本上对问题进行解决；锚固措施的应用比较合理，但应该完全的了解坡面的危岩与险石，实际工作执行会遇到诸多阻碍因素，且施工风险较大，为此，以上措施均存在着不合理之处[5]。SNS主动防护系统具有着一定的工程适应性与施工安装便捷性优势，结合工程实际情况，应用SNS主动防护系统左坡面加固不符合经济性原则，且施工条件不够理想，为此，主动防护系统也不适合应用。

2.2 方案对比选择

若处于落石的物源区范围过大，可能滑落或是坠落的石头数量过多的条件下，在中途对滚石进行拦截的方案有效性较强，为此，制定两种具体方案。

其一，拦石墙+落石槽。此方案的优势体现在对施工材料的要求不高，可就近取材，经济性较高，投入成本较小；劣势为用刚性的结构进行动力冲击的阻拦，可能会起到适得其反的作用，需要建造一个规模巨大的拦石结构。同时，基于工程规模的影响，导致施工过程所需时间较多，若在此过程中发生崩塌，则会导致施工人员面临着生命安全的威胁[6]。

其二，SNS被动防护系统。此系统应用中结构支撑为钢柱，拦石结构具有柔性特征，其优势体现在整体的柔性较强，能够有效的分散动力冲击力，同时此系统对地形的适应性较强，且所应用的材料具有环保属性。另外，此方案的施工便捷性优势较为明显，施工过程不会受到过多因素的干扰，实现快速安装，快速施工效果，避免在施工过程中发生崩塌情况。

2.3 防护网设计

（1）参数设置

为确保SNS防护系统应用安全性，在方案设计中根据最不利参数组合进行计算，陡崖段高度取最大值，坡度根据直立进行计算，斜坡取最大度数。山坡参数为：陡崖段：90°，坡高31m，坡脚长度256m；斜坡段：坡度42°，坡高50m，坡脚长度340m。落石参数：落石体积为1m3。岩体参数：岩性：中厚层灰岩；密度：2.76g/cm3。

（2）落石运动计算

图1 落实运动简图

陡崖段坡面危岩体，脱离母体下落，运动轨迹可分为三个阶段：坠落-碰撞弹跳-滚动。陡崖段危岩在坠落后会形成自由落体运动，后在下落的过程中与突出的岩壁发生接触，接触后改变原有的运动轨迹，且出现碰撞的次数不固定，之后会向居民区方向运动。落石运动计算分析将落石视为球体，从坡体最高处位置（H-82m）出现崩塌落石，计算方式如图1所示，落石的初始速度为v0=0m/s，重力加速度为d=9.8m/s2，落实碰撞弹跳发生在斜坡段，斜坡表面多有植被覆盖，表层多为风化岩石与碎石土，因为接触面为风化岩石或是碎石，常规法向阻尼系数为0.35.法向阻尼系数Rn取值为0.35，切向阻尼系数R1取值为0.85。设定落石在陡壁崖坠落，坠落高度为32m，结合公式1、2能够计算出落石坠落阶段耗费时间为2.56s左右，碰撞斜坡坡面前的速度为25.04m/s。

落实坠落段：加速度：g=9.8m/s2

弹跳段：落石触底后再次弹跳初始速度分量如下：

公式3：v1=R1(vxcosθ-vysinθ)

vn=Rn(vxsinθ+vycosθ)

公式4：vx=vcosθ-vsinθ

vy=-(v1sinθ+vncosθ)

公式中vx是落石触底前水平方向速度分量；vy是落石触底钱竖直方向速度分量，速度向上为正，向下为负。

落石碰撞后接触地面历时与水平运动距离为：

公式5：t=2(vxtanθ+v'y)/g

公式6：L=vxt

（3）SNS被动防护网设计

首先，防护网型号的选择需要结合落石的计算结果而定，同时，基于落石形状的差异性，其运动过程存在着诸多不可控因素，为此，需要在落石运动能的基础上乘以1.2的系数来近似考虑其运转功能。其次，防护网高度设计过程中，需要结合多次落石运动情况以及计算结果而定，取最终所获取到的弹跳最高值。

3 结语

从本文中引入的案例来分析，在条件不够理想的环境下，以往所应用的拦石墙+落石槽方案不能够达到最佳效果，为最大化的控制崩塌危害性，最终选定SNS被动防护系统，其所表现出来的优势也较为明显。将SNS被动防护系统应用到崩塌防治中，能够辅助明确防护设施的位置，同时也能够经由计算明确拦石网的最高位置，以及落石的运动速度与轨迹等，将这些参数融入到方案设计中，促使整个方案的可靠性有明显提升。

[1]彭景亮.SNS防护系统在某危岩带防治中的应用初探[J].山西建筑，2017，43(25):72-74.

[2]刘占梅.辽宁省喀左县道虎沟山坡崩塌地质灾害防治工程设计[J].地质灾害与环境保护，2017，28(02):16-20.

[3]赵立峰，赵树伟.浅析崩塌灾害的成因、治理及应急措施[J].四川水泥，2016(08):228-123.

[4]李玉雯，王妮妮，朱明.青岛崂山风景区崩塌地质灾害防治措施探讨——以大平岚危岩体崩塌治理工程为例[J].岩土工程技术，2015，29(03):144-148.

[5]窦波元.SNS被动防护系统在龙滩水电站进场专用公路边坡防护中的应用[J].企业科技与发展，2012，05(12):57-60.

[6]楼莉莉，王洪林.SNS柔性防护系统在高边坡地质灾害治理中的应用[J].四川水力发电，2012，31(02):177-179.