湖北省干溪沟崩塌落石运动特征研究
许超 闫文静
摘 要：为了研究干溪沟崩塌落石运动特征变化规律，采用RocFall数值模拟的方法对危岩体失稳后落石的运动特征进行了模拟，通过模拟得到了落石运动过程中的弹跳高度、运动速度和冲击能量。模拟结果较好的反映了落石的运动状态，为治理工程的设计提供了理论支持，具有工程应用价值。
关键词：崩塌；落石；运动特征；RocFall
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.082
0 引言
崩塌是指位于陡坡或者悬崖临空面被若干组结构面切割，受重力、地震、水压力等外力地质作用的影响，失稳后随即发生一种突然且垂直位移急剧变化的动力地质现象。我国是一个崩塌灾害频发的国家，每年崩塌发生的次数均在1000次以上，造成巨大的经济损失，因此对崩塌的研究与治理尤为重要，而崩塌的治理必须结合落石的运动特征进行。刘慧明[1]研究了长白山天池地区龙门峰崩塌落石运动轨迹；丁冰冰[2]通过危岩落石室内试验研究了落石的形态对运动特征的影响，陈跃[3]采用RocFall数值模拟软件对云龙矿区崩塌落石运动特征进行了模拟分析。
本文以湖北省房县干溪沟崩塌为研究对象，对崩塌落石的运动特征进行综合研究，为治理工程的设计提供理论支持，具有一定的理论意义和工程价值。
1 崩塌简介
2017年10月2日上午8点30分左右，受强降雨影响，干溪沟坡体突发崩塌，至10月6日基本保持稳定，在此期间持续有碎块石滚落。根据调查走访结果，在干溪沟崩塌发生之前，未出现过大规模的山体崩塌，仅逢阴雨天气，会有少量的块石顺坡滚落，未造成过人员伤亡及财产损失。
2 工程地质条件
2.1 地形地貌
研究区主要属于构造溶蚀、侵蚀中低山区地形，海拔高程大多在1100～1500m相对高差约为400m，地形切割深度在400～1000m之间。区内山体相对较陡，一般坡度25～75°，山势走向多为北东至南西向。
2.2 地层岩性
根据现场勘查和区域地质资料，研究区出露的地层由老到新依次为志留系中统竹溪组灰岩（S2Z）和第四系松散堆积物（Q4）。
2.3 地质构造
干溪沟崩塌所在区域未见大型构造，结构面相对发育。现场调查结果表明，研究区内主要发育两组优势结构面，第一组结构面倾向为210～257°，第二组结构面倾向为325～355°。
2.4 水文地质条件
研究区地表水主要接受大气降水补给，季节特征明显，大气降水沿冲坡体表面直接排出，已崩塌区南北两侧各发育一条冲沟。研究区地下水按含水介质特征划分为上层滞水、碳酸盐岩裂隙岩溶水两种类型。
3 崩塌落石运动特征分析
3.1 RocFall软件介绍
RocFall是一款用于崩塌落石问题分析的实用型软件，该软件的基本原理是通过输入落石的位置、质量、数量、初始的运动特征以及坡面的法向与切向恢复系数和坡面摩擦角等参数来模拟研究落石在边坡上的运动规律，计算得到落石在运动过程中的弹跳高度、运动速度、冲击能量、落点位置等运动特征。
3.2 计算参数的确定
通过现场调查，根据坡面物质的组成以及植被的发育情况，取以下参数进行落石运动特征的模拟计算。AB段以崩坡积物和硬质土为主，植被较为发育，主要为矮小的灌木丛；BC段以第四系残坡积物以及耕植土为主，植被相对较少，主要以玉米等农作物为主。
3.3 模拟计算及分析
（1）研究对象选取。选取欠稳定状态的WY2-14为研究对象，WY2-14危岩所在的剖面为危岩体失稳后运动轨迹的计算剖面。
（2）计算结果。模拟危岩体失稳后落石的质量为120×103kg，模拟次数300次。图1～图2分别为模拟得到的弹跳高和冲击能量图。
模拟得到的危岩WY2-14失稳后落石的水平运动距离为307～357m，将近85%的落石集中分布在320～330m位置处. 落石在整个运动过程中，最大弹跳高度为2.86m，最大运动速度为39.48m/s，最大冲击能量为10.21×104kJ。
4 结语
通过对湖北省干溪沟崩塌落石运动特征的研究，得到了危岩体失稳后落石的最大弹跳高度、最大运动速度和最大冲击能量，为该崩塌治理设计提供了理论支持。RocFall软件能够较好的模拟落石的运动特征。对于国内类似工程的研究具有重要的指导意义。
参考文献：
[1]刘慧明.长白山天池地区龙门峰崩塌落石運动轨迹研究[D].吉林大学，2012.
[2]丁冰冰.岩质边坡危岩落石室内模型试验研究[D].西南交通大学，2015.
[3]陈跃.西藏玉龙铜矿崩塌落石运动特征及数值模拟研究[J].地质灾害与环境保护，2015，26（02）：105-108.
作者简介：许超（1993-），男，山东邹城人，硕士研究生，主要从事岩土体工程性质及稳定性分析方面的研究工作。
