边坡危岩体稳定性评价（共4篇）
边坡危岩体稳定性评价 篇1
1 概述
危岩体是指陡峭边坡上被多组结构面切割，在重力、风化营力、地应力、地震、水体等作用下与母岩逐渐分离，稳定性较差的岩体[1,2,3]。破坏型式有滑塌、坠落和倾倒3种。
凤凰山危岩分布地段长约960m，共分布有15处危岩体，危岩总体积17989m3，危岩带下部为县城居民生活区、巫溪～陕西主干公路，厂矿、企业等。由于危岩位于斜坡中部及主干公路傍，经常产生剥落掉块现象，2004月12日29桥南129号掉石113m3，毁房4栋，面积1200m2，直接经济损失30万余元。目前危岩带稳定性差，且危岩带破坏稳定性的工程活动频繁并有加剧趋势，其治理是非常必要和紧迫的。
2 工程区地质概况[4,5]
2.1 地形地貌。
地势呈北高南低，西高东低，危岩带山体总体呈北西向南东转折。最高点位于垃圾处理场，标高452.46m，最低点位于大宁河岸边，标高197.23m，其下部危岩带北段公路标高为234.48～215.76m，危岩带南段公路标高为215.76～210.71m，陡崖相对高差10～220m。整个危岩带表现为上陡、中缓、下陡;下部陡崖带至其下部公路坡度一般大于80°，中部两陡崖带间坡度在30°～70°。上部陡崖高度约低于下部，地形坡度为80°左右。山顶地势呈平缓状。
2.2 地层岩性。
危岩带出露地层有三叠系下统嘉陵江组白云质角砾状灰岩(T1j)，第四系全新统冲洪积层(Q4a1+p1)，崩坡积层(Q4co1+d1)，残坡积(Q4e1+d1)及人工杂填土层(Q4m1)。
2.3 地质构造。
勘察区位于尖山～巫溪向斜的北翼，区内岩体主要为白云质角砾状灰岩组成，层面不明显，在危岩带北段收费站附近可见平直层面，另在山顶垃圾处理场及磷肥厂一带可见其岩层层面，其它地段层面不明显，地层产状为190～230°∠20～45°。受区域构造及次生重力卸荷临空面及河流切割临空面的影响，主要形成以下几组结构面：a.产状150°～200°∠55°～78°，较发育，形成危岩体侧缘切割面;b.产状250°～298°∠61°～79°，较发育，形成危岩体后缘切割面;c.产状310°～350°∠75°～90°，较发育，形成危岩体侧缘切割面。
3 危岩特征及稳定性评价
3.1 破坏方式及主要影响因素。
3.1.1破坏方式。
据区内危岩现状空间几何特征、结构面组合特征分析，危岩单体崩塌失稳方式为：坠落型、滑移型和倾倒型。危岩的失稳方式往往不是单一的，部分危岩有两种失稳的可能，最大可能性需通过分析危岩所处地质环境条件并进行计算后才能确定，通过调查分析及稳定性计算，勘察区危岩发生坠落型失稳有：W4、W6、W32;发生滑移型失稳有：W1、W2、W3、W5、W7、W9、W11、W12、W31;发生倾倒型失稳有：W8、W10、W30。3.1.2主要影响因素。危岩的存在必须有高、陡斜坡作为其载体，凤凰山危岩主要分布于大宁河切割形成的高陡岸坡。a.暴雨。暴雨是影响危岩崩塌的主要因素。主要的作用有三：一是水的物理化学作用降低了角砾状岩体的粘结力;二是在陡崖后缘的裂缝中的水柱形成静水压力;三是入渗滑塌体外倾结构面内形成的扬压力作用。都使得危岩在雨季的稳定性大幅下降，因而暴雨对危岩体的稳定性影响极大，凤凰山危岩带多数崩塌是在雨季发生的。b.风化作用。风化作用加速了危岩体裂隙的扩展，降低了岩体强度，加快了岩体的变形破坏。c.植物根劈作用。凤凰山陡崖带至其上部较陡斜坡地带，灌木较发育。根劈作用能降低岩体的稳定性，加快了裂隙的发育和溶蚀孔洞的扩展，为降雨入渗提供有利条件。d.昼夜温差的影响。温度的变化而使岩体膨胀、收缩，造成岩体微裂隙进一步贯通，加快了岩体的变形破坏。e.人类工程活动。工作区人类工程活动频繁，主要有修筑公路，开挖洞室及房屋等建构筑物的修建，破坏了危岩基座整体稳定性，加快了斜坡的变形破坏。
3.2 稳定性评价。
3.2.1稳定性宏观分析。
通过现场对危岩的详细调查和各种勘探方法的揭露，危岩体裂隙较发育，这是危岩体的形成和破坏的决定性因素。因区内多数危岩体表部都存在松动块体，所以在此的宏观评价主要是对危岩体的整体稳定性评价。根据对区内危岩的调查，结合危岩体范围、规模、裂隙发育程度、危岩破坏模式及已经出现的变形破坏迹象，采用地质类比法对各危岩体的稳定性宏观判断如下：目前稳定的危岩体有：W8;基本稳定的危岩体有：W1、W2、W3、W5、W6、W7、W9、W10、W11、W12、W30、W31;现状工况欠稳定的危岩体有：W4、W32;暴雨工况基本稳定的危岩体有：W6、W10;暴雨工况欠稳定的危岩体有：W1、W2、W3、W4、W5、W7、W8、W9、W11、W12、W30、W31、W32。3.2.2计算分析。本次勘查中危岩单体崩塌失稳方式为：坠落式、滑移式及倾倒式三种。3.2.2.1计算工况。计算考虑现状工况(工况1)和暴雨工况(工况2)。3.2.2.2计算参数。计算参数的选择考虑裂隙的贯通程度、裂隙的填充程度及裂隙的结合情况，计算参数见表1。3.2.2.3危岩稳定性计算。a.倾倒式危岩。计算结果表明：在现状工况下，11个危岩体中，W10、W30稳定系数F=1.251、1.354，处于基本稳定状态，其余9个危岩稳定系数F=1.958～51.024，处于稳定状态;在暴雨工况下，危岩W8、W30稳定系数F=1.084～1.185，处于欠稳定状态，危岩W10稳定系数F=1.281，处于基本稳定状态，其余8个危岩体稳定系数F=10.表1危岩稳定性计算参数一览表245～33.735，处于稳定状态。b.坠落式危岩。计算结果表明：在现状工况，危岩W4、W32稳定系数F=1.024～1.062，处于欠稳定状态，危岩W5、W6稳定系数F=1.358～1.375，处于基本稳定状态;暴雨工况下，危岩W4、W32稳定系数F=1.020～1.058，处于欠稳定状态，危岩W5、W6稳定系数F=1.353～1.370，处于基本稳定状态。c.滑移式危岩稳定性计算;计算结果表明：在现状工况下，危岩体稳定系数F=1.204-1.737，处于基本稳定～稳定状态;在暴雨状态下，危岩体稳定系数F=1.009-1.482，危岩体稳定处于欠稳定状态～稳定状态。3.2.3稳定性综合评价。经过对勘察区危岩稳定性的定性分析与定量计算，勘察区15个危岩体的稳定性综合判断如下：现状工况稳定的危岩体有：W8;现状工况基本稳定的危岩体有：W1、W2、W3、W5、W6、W7、W9、W10、W11、W12、W30、W31;现状工况欠稳定的危岩体有：W4、W32。暴雨工况基本稳定的危岩体有：W6、W10;暴雨工况欠稳定的危岩体有：W1、W2、W3、W4、W5、W7、W8、W9、W11、W12、W30、W31、W32。经计算及综合分析，危岩体变形破坏模式最终确定为：W8、W10、W30危岩发生倾倒式失稳;W4、W6、W32危岩发生坠落式失稳;W1、W2、W3、W5、W7、W9、W11、W12、W31危岩发生滑移式失稳。裂隙水压力作用对危岩体的稳定性影响大，在发生暴雨的情况下，勘查区危岩体发生崩塌失稳的可能性大。同时，随着危岩风化裂隙加剧，危岩稳定性越来越差, 对人类生命财产构成的威胁大。
参考文献
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边坡危岩体稳定性评价 篇2
1 工程概况
危岩体在节理根劈作用下形成宽大缝隙,裂缝宽度达到5 cm左右,少量岩屑和粉土充填,可以见到树木根系,在垂直裂隙和层理的切割下形成危岩体,该危岩体宽度约1.45 m,长度约3.0 m,高度约3.0 m。根据野外地质调查结果,危岩体走向为东北西南向,倾向140°,坡度35°～80°,坡顶地形平缓,坡度5°左右,岩层产状为100°∠20°,岩层主要发育有两组优势构造节理:第J1组:倾向340°,倾角81°;第J2组:倾向350°,倾角85°。
2 危岩体稳定性分析与评价
2.1 危岩体稳定性分析计算方法
危岩体稳定性受节理裂隙控制,根据其构造特征,可能发生平面滑动、楔形滑动和倾倒式崩塌。
根据GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范第5章,对危岩体先采用赤平极射投影法进行稳定性分析,对评价为不稳定结构的结构面,采用平面滑动法计算稳定性,对各种结构面组合形成的楔形体采用楔形滑动法计算稳定性,并进行倾倒式崩塌稳定性计算。稳定性计算时,还要考虑持续降雨和地震力的作用。各种计算方法计算公式如下:
1)平面滑动法计算公式如下:
其中,Ks为稳定安全系数;c为结构面的粘聚力,k Pa;φ为结构面的内摩擦角,(°);li为第i计算条块滑动面长度,m;A为结构面的面积,m2;V为岩体的体积,m3;θ为结构面的倾角,(°)。
2)楔形滑动法计算公式如下:
其中,Fs为稳定安全系数;W为楔形体重量;N1,N2分别为楔形体重量W作用在滑动面1,2上的法向分力。
其中,β1,β2分别为结构面1,2的倾角;βs为结构面交线的倾角;Ψ1,Ψ2分别为结构面1,2的走向;Ψs为结构面交线的走向;W1,W2分别为交线的法向和滑动面之间的夹角。
3)倾倒式崩塌稳定性计算公式:
其中,h0为水位高,暴雨时等于岩体高;h为岩体高;W为崩塌体重力;F为水平地震力;a为转点A至重力延长线的垂直距离,为崩塌体宽度的1/2,m。
4)地震力作用大小计算公式:
其中,Esi为作用于第i个土条的水平地震力,k N;Ci为地震作用重要性修正系数;Cz为地震作用综合影响系数;Kh为水平地震系数;αi为水平地震荷载沿墙高的分布系数取1.0;Gsi为第i个土条的重力,k N,有地下水时,包括地下水的重力。
考虑地震力作用时,地震力对抗滑力的贡献(分子):
其中,⊿T为水平地震力对滑弧的抗滑作用力,k N,作用方向为滑动反方向。
地震力对下滑力的贡献(分母):
其中,⊿P为水平地震力对滑弧的下滑作用力,k N,作用方向为滑动方向;R为滑弧半径,m;yc为圆心y坐标,m;yE为地震力作用位置y坐标,m。
2.2 岩土物理力学参数建议值
现场调查的构造结构面均为硬性结构面,结构面中层面结合好,其余结构面结合差,参考GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范表4.5.1并结合地区经验确定结构面的抗剪强度建议值见表1;白云质灰岩和石灰岩的岩体天然状态下重度取26 k N/m3,饱水状态下重度为27 k N/m3。
2.3 危岩体稳定性宏观分析
影响危岩体稳定性的因素一般可分为内在因素和外在因素,内在因素包括:地层岩性、地质结构、地下水及地形地貌等;外在因素包括:人类工程活动、地震、降雨等。危岩体稳定性宏观分析如下。根据节理裂隙调查结果,结合危岩体倾向,作出结构面赤平投影图(上半球投影),稳定性分析评价如下:
根据结构面产状赤平投影图分析,危岩体岩层倾向与坡向一致,夹角为80°,视倾角为3.5°,且层面抗剪强度较高,可视为稳定结构,J1,J2与坡向相反为稳定结构;危岩体整体稳定均较好,由于受风化裂隙和植物根劈作用的影响,边坡白云质灰岩(∈3g)段表层较为破碎,易发生落石,易发生倾倒式崩塌。
2.4 危岩体稳定性计算荷载组合与计算工况
2.4.1 荷载组合
1)自重。危岩体坡体无集中荷载,主要为危岩体自重。2)地下水作用力。根据对水文地质条件的调查,危岩体体内未见地下水,危岩体为透水不含水层,整体稳定性计算时未考虑静水压力和孔隙水压力对危岩体稳定性的影响。崩塌稳定性计算时考虑了裂隙充满水后的静水压力作用。3)地震力。考虑地震力作用时,主要考虑地震水平惯性力作用,场地地震烈度为Ⅶ度,地震动峰值加速度为0.15g,地震作用综合影响系数取0.25,地震作用重要性修正系数取1.1,水平地震系数取0.15。
2.4.2 工况组合
1)正常工况:危岩体处于天然状态下的工况;2)非正常工况1:危岩体处于暴雨或连续降雨情况下的工况(危岩体岩土体饱和);3)非正常工况2:危岩体处于天然状态+地震力作用;4)非正常工况3:危岩体处于暴雨或连续降雨情况+地震力作用。
2.4.3 危岩体倾倒式崩塌稳定性计算
危岩体易发生倾倒式崩塌,按照上述计算公式,对危岩体的稳定性进行定量计算。稳定系数为1.58。
2.5 危岩体稳定性分析评价
崩塌稳定性安全系数尚无一个标准,根据计算结果危岩体稳定系数大于1.0,说明该危岩体不会发生倾倒式破坏,但该危岩体上方长有高大油松,油松根部已深入裂隙,在进一步根劈作用下,危岩体亦存在向外倾倒的趋势。
3 危岩体治理工程措施建议
为提高危岩体坡面的稳定性和局部危岩体的稳定性,根据危岩体场地工程地质条件、周围环境条件,从可行性、工程造价、施工难度及工期等方面综合考虑,建议采用锚杆支护+SNS防护系统,同时做好排水措施。
摘要：针对灵空山某处危岩体工程地质与水文地质调绘情况,采用赤平极射投影法、平面滑动法、楔形滑动法进行了稳定性计算,并对边坡的稳定性进行了分析评价,对不稳定边坡和危岩体的整治方案提出了可行性建议。
边坡危岩体稳定性评价 篇3
边坡稳定性分析与评价是当前边坡工程稳定性研究的重要内容之一。边坡系统是一个开放的复杂系统, 其稳定性问题是由地质因素和工程因素等综合决定的, 且多半具有随机性、模糊性、可变性等特点。岩体边坡的稳定状况将直接影响生产和安全。岩体边坡稳定性的破坏机理比较复杂, 且影响因素众多, 对其稳定性的评价方法也比较多。粗糙集理论在知识表达系统的基础上定义了知识约简的概念, 进而提供了分析多余属性的方法, 对样本中不必要或不重要的评价指标进行约简, 从而使评价指标得到简化, 此为岩体边坡稳定性的评价提供了新的途径。本文基于粗糙集和模糊集理论相结合的评价法[6], 对岩体边坡稳定性进行综合评价, 运用两种方法相互补充, 可简化评价过程和计算, 以便于工程界技术人员的实际运用和掌握。
1粗糙集理论简介
粗糙集 (Rough set) 理论是波兰人Z.Pawlak于1982年提出的, 它在处理不完整数据和不精确数据方面具有独特优势[7]。粗糙集理论的主要思想是利用已知的知识库, 将不精确的或不确定的知识用知识库中的知识来刻画, 删除其中不相关或不重要的知识, 从而使得评判指标得到了简化。
2基于粗糙集理论的岩体边坡稳定性评价模型
2.1 基本原理及评价流程
基于粗糙集理论的岩体边坡稳定性模糊综合评价基本原理:首先确定岩体边坡稳定性各个评价指标的标准, 以其中的某一个评价指标为标准, 对边坡稳定性的评价指标进行约简, 将评价指标的冗余项约去;计算约简后各评价指标的权重, 得到权重矩阵w0;构建隶属度函数, 并计算样本的隶属度矩阵R;最后通过模糊综合法基本的计算公式求出预测结果。
2.2 边坡稳定性评价指标知识约简
粗糙集理论在知识表达系统的基础上定义了约简的概念, 进而提供了分析多余属性的方法。一般是先删除每个实例中评价指标属性值相同的多余的评价指标, 然后对剩余指标的冗余 (或重要) 程度进行约简。
对于不同的属性指标a1, a2∈P, a1, a2若对于U上各对象的属性值都相同, 则称a1或a2是可约简的, 保留其中一个指标即可。假设a∈P, 若ind (P) =ind (P-{a}) , 则a在P中是冗余的或不重要的 (即可以约简的) 。否则, 称a是必要的不可约简的指标。
2.3 权重确定
设P∈A, U/ind (P) ={X1, X2, …, Xn}, 则P的信息量可定义为:
其中, card (Y) 为集合Y所包含的元素个数。
对于属性指标a (a∈A) 的重要性可定义为:SA=|I (A) -I (A-{a}) |, 即在属性集A中用去掉属性指标a之后所引起的信息量变化的大小来衡量其在A中的重要性。设A={a1, a2, …, am}, 则ai (i=1, 2, …, m) 的权重定义为:
2.4 隶属函数
运用模糊数学中的隶属度来描述事物间的模糊界限, 通过建立代表隶属度和指标之间关系的隶属函数, 将代测因子值代入计算得到隶属度。本文采用“降半梯形”分布来确定隶属函数[8], 即:
其中, x为待测岩体相关的因子实际值;S1, S2, S3, S4, S5分别为代测因子在五种稳定状态下对岩体影响的边界值。将样本指标实测值代入隶属函数, 即可求出各个样本的隶属度函数值, 以建立模糊评判隶属度矩阵R。
2.5 评判模型
对于岩体边坡稳定性的模糊综合评价的结果计算, 就是对各个评价指标的权重与各个样本的隶属度矩阵值进行综合运算, 建立评判模型。岩体边坡稳定性模糊综合评判模型构建如下:
B=w0×R (4)
其中, B为模糊算子, B= (b1, b2, …, bn) , 根据b1, b2, …, bn的大小, 确定边坡稳定性的评价结果。
3应用
本文采用文献[4]中的数据来验证构建模型的正确性, 将边坡的稳定性分为稳定Ⅰ、较稳定Ⅱ、基本稳定Ⅲ、不稳定Ⅳ、极不稳定Ⅴ五个等级, 实例岩体边坡的实测数据见表1。为便于简化过程, 可以将边坡稳定性中等稳定 (Ⅲ) 的指标值作为各最初评价指标的阀值, 则可得出最初评价指标信息。
从样本最初评价信息表中可以看出S, RQD, Kr三项指标对U上各对象的属性值完全相同, 故只要保留其中一个指标即可, 假设留S, 这样就使得原来的五个评价指标约简到三个指标, 大大简化了后续计算量, 便可得到代测岩体评价因子的初步约简信息表。由表可知, 设A={S, a, β}, U={1, 2, 3, 4, 5, 6}, 对表中的各个评价指标进行冗余 (或重要性) 程度的知识约简:U/ind (A) ={{1, 2}, {3}, {4, 6}, {5}}, U/ind (A-{S}) ={{1, 2, 3}, {4, 6}, {5}}≠U/ind (A) , U/ind (A-{a}) ={{1, 2, 4, 6}, {3}, {5}}≠U/ind (A) , U/ind (A-{β}) ={{1, 2, 5}, {3}, {4, 6}}≠U/ind (A) , 由计算得知S, a, β三项评价指标是不可约简的, 即最终将五项评价指标约简为三项, 这样就使得评价指标减少, 计算量减少了2/5, 从而可以看出粗糙集约简为后续计算工作带来的方便, 充分体现了粗糙集独特的优越性。
设知识A={S, a, β}, 评价集U={1, 2, 3, 4, 5, 6}, 根据式 (1) , 式 (2) 容易计算出S, a, β的权重:wS=0.25, wa=0.5, wβ=0.25, 由此得到权矩阵w0=[0.25, 0.5, 0.25]。将表1中的实测数据带入式 (3) 以各类稳定状况值为标准计算出隶属度函数Ri (i=1, 2, 3, 4, 5, 6) 的值, 再利用式 (4) 便可预测出各个样本的稳定状况, 预测结果见表2。
从表2结果可知, 样本2～6与可拓聚类方法预测结果吻合, 但样本1的预测结果为两个极端, 出于安全考虑确定为Ⅴ级, 而可拓聚类[4]预测的结果为Ⅲ级, 相差了两个级别, 两种方法预测的结果基本上相同, 说明本文方法对岩体边坡稳定性的评价是可行的, 但是本文运用了粗糙集约简使得计算得到了简化, 在这方面还是优于其他方法的, 实用性很强, 便于工程上的实际运用, 更易于工程技术人员的实际操作和掌握。
4结语
岩体边坡的稳定性受到诸多因素的影响, 这些因素对边坡的稳定状况影响程度各不相同, 其中有些因素对边坡的稳定性状况起决定性作用, 而有些因素则对其只有极小的影响, 只要抓住主要的影响因素便可确定岩体边坡的稳定状况。本文利用粗糙集和模糊集相结合的方法来综合评判了岩体边坡的稳定性问题, 运用粗糙集理论中知识的约简, 将边坡稳定性评价指标中冗余指标进行删除, 从而使评价指标得到了减少, 大大降低了处理信息的维数和计算特征值的工作量, 也降低了系统的复杂程度。该方法对岩体边坡稳定性的评价取得了较好的预测结果, 结果表明该方法理论上比较严谨, 且计算简单, 在工程实际中具有很好的实用性。
摘要：基于粗糙集理论探讨了岩体边坡稳定性的模糊综合评价方法, 即利用粗糙集中的知识约简方法来挖掘评价指标, 应用信息量概念确定评价指标的权重, 实例应用结果表明该法进行岩体边坡稳定性评价是可行的, 且操作简单, 结果可信。
关键词：岩体边坡稳定性,粗糙集,知识约简,预测
参考文献
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绿春坝隧道高边坡危岩体处理 篇4
渝利铁路绿春坝隧道进口端山顶存在大量危(悬)石，隧道施工过程中存在极大的安全风险，如果不彻底地清除，会给将来铁路的运营留下风险和安全隐患。经对当地村民的调查，该区域山顶经常塌落滚石，曾发生山顶滚石砸死在山间砍柴的村民和砸坏房屋的重大安全事故，已危及下方江马公路行人及行车安全。为避免今后滚石伤人毁物事件的发生，有必要讨论在复杂环境条件下边坡危石处理技术及安全防护措施。本文从控制危石处理过程中可能出现飞石、滚石等情况的角度出发，进行优选确定施工爆破方案，重点介绍露天台阶倾斜深孔爆破技术及安全防护措施。
1 工程概况
渝利铁路绿春坝隧道洞顶危岩体整治区位于山脊上，与地面相对高差达140 m～250 m，靠绿春坝村一侧边坡上部为陡立的岩壁，坡度70°～90°，中下部为岩块掉落形成的岩堆堆积区，坡度30°～60°，坡前平缓地带集中分布有大量民房及耕地，村民背靠陡崖而居，三建中学靠山侧围墙距陡崖约300 m，靠龙河一侧为倾斜向下的山脊，坡度约45°，龙河左岸局部有少量农房及耕地;危岩体山体背后为顺层缓坡，坡度约30°～60°。江马公路从坡脚通过，沿公路布设高压线、通信电缆，公路内侧分布民房、敬老院、预制厂。地理条件及施工环境造成绿春坝危岩体整治爆破开挖及边坡防护施工危险性较大。绿春坝危岩体非爆、爆破区段划分示意图见图1。
2 施工工艺介绍
总体施工方法:沿山脊顶部散落危石及部分倒悬体采用人工清撬+劈裂机或静态非爆施工。倒悬体部分若节理、卸荷裂隙发育，则采取从倒悬体后一次性潜孔爆破将倒悬体清除，以避免机械、人员在其上部施工存在整体滑塌风险。倒悬体后坡面间大部分岩体采取小爆破控爆施工。边坡面部位采取光爆施工，以增加坡面平整度及岩体整体性。
3 爆破方案选择
从现场地形环境来看，山脚下为村庄和江马公路，分布大量民房，均距爆破点在300 m范围内，这给爆破飞石安全防护带来极大的挑战，要有效地控制爆破飞石和坡面滚石是确保施工安全和工期要求的先决条件。
3.1 爆破方式对比
3.1.1 浅眼爆破
采用SY-28型风动凿岩机钻孔，孔径42 mm，孔深2 m～5 m。1)优点:使用较灵活，换孔方便(2人可完成)。2)缺点:卡钻耗材严重，钻孔效率不高，炮孔利用率低，补炮时间多，耗时长，爆料块度大挖机难挖掘。3)安全管理:爆破频率高(约2次/d～3次/d)，安全警戒避炮时间长，工效低，村民意见大难管理，飞石较多难控制，安全风险极高不可控。
3.1.2 深孔爆破
采用履带式(风动)潜孔钻机，孔径90 mm，孔深5 m～15 m。1)优点:钻孔快、效率高、耗材小、炮孔利用率高，爆量大，松动效果好，爆粒块度适中，挖掘时省力，工作效率高，炸药单耗省0.35 kg/m3。2)缺点:钻机重，移位时较费力费时(5人可完成移动)。3)安全管理:爆破频率不高约1次/周，避炮安全警戒易管理、可有效控制飞石(飞石不远)、安全风险小可控。
3.2 深孔爆破优势
深孔爆破作业主要优越性表现在:深孔具有均匀装药，各炮孔炸药微差分段起爆，具有爆破的作用力均匀，震动小，爆破量大，爆破效果好，炮孔利用率高，爆破次数减少，飞石不远，对安全警戒管理较容易。爆堆相对集中，爆破后的边坡基本没有浮石等优点。因此，采用多孔微差爆破的深孔爆破技术，改变了传统爆破方式的弊端，从根本上提高了爆破安全系数，可以有效预防和控制爆破事故的发生。
本方案重点为解决爆破飞石和坡面滚石的安全问题并处理其与施工进度指标之间的关系。通过对现场实际可操作性和经济效益等对比分析，不断地优化调整施工方案。最终采用“露天台阶倾斜深孔爆破技术”来进行组织施工。
4 爆破技术控制
4.1 台阶倾斜深孔爆破技术要点
在露天深孔的孔向有垂直深孔与倾斜深孔两种。虽然垂直深孔打钻比较方便，而垂直深孔从爆破效果看问题比较多，如:
1)易产生根底，不利装碴且导致二次爆破，增加爆破费用;2)不易于爆堆高度的控制，不利于提高采装效率;3)台阶顶部易出现突悬部分，即所谓的倒坡，不但影响第一排孔抵抗线的量测，而且雨天有坍塌的危险，直接危及机械和施工人员的安全等;4)垂直深孔不便于设计边坡成型质量的控制，因此现场采用倾斜深孔的布孔方式进行施工。
4.2 台阶构成要素
台阶构成要素主要有:台阶高度H、前排钻孔的底盘抵抗线W1、孔边距B、钻孔超深h、排距b、孔距a、孔深L(H+h)、炮孔倾角A、堵塞长度L1等。
台阶深孔倾斜爆破构成要素及技术指标如图2，表1所示。
4.3 炮孔布置形式
4.3.1 布设原则
为减轻爆破震动的影响，要确定爆破方向，改变爆破地震波传播方向，尽量使爆破主地震波传播方向朝非保护对象的方向。
4.3.2 孔位的布设
1)孔位布设通常分为单排布孔和多排布孔两种形式。当开挖工作面较长或较多、台阶高度较大、单排孔爆破能确保有一定的方量且满足装运要求时，在安全允许的条件下可采用单排布孔。
2)在工作面少、台阶高度较低、单排孔爆破的爆落方量不能满足挖掘要求时，多采用多排布孔形式。多排布孔又分为矩形和三角形(或称梅花形)两种形式。从能量均匀分布的观点看，以等边三角形布孔最为理想。
为满足施工进度指标要求(爆破开挖量在800 m3/d)，通过对现场多次爆破后，最终采用三角形(梅花形)多排布孔方式施工。
4.4 钻孔机具和布孔的技术指标
1)现场采用3台简易支架式潜孔钻机和1台履带式液压潜孔钻机进行爆破眼孔的钻设。2)孔径90 mm，台阶高度按每茬炮15 m计算，爆破孔的设置孔距3 m～3.5 m，排距2.5 m;光面爆破孔距小于1.2 m，排距1.8 m。3)为了准确布孔，必须精确测出并定位两孔间的孔距、排距。确保单孔炸药量的准确性，现场采用全站仪测出精确的孔位坐标(X,Y)及孔位高差，以此计算倾斜角度和钻孔深度以及总爆破方量和炸药用量。具体是现场对每次钻孔都做到测量定位，对每个光面爆破孔放出所对应的发线方向点，在钻孔时按“四个确保”的技术要点进行严格控制，才能有效地控制坡面的成型和超欠挖，以保证爆破质量满足设计坡度(即:眼孔定位要准确、摆钻方向要正确、起钻角度(坡度)要精确、钻孔深度要明确)。
4.5 装药结构
4.5.1 连续装药结构
施工简单，但由于孔的上部不装药段(即堵塞段)较长，这一部分岩体爆破后容易出现大块，特别是台阶较高、坡面较陡、上部岩石坚硬时，大块率较高。这种装药结构适用于台阶较低、孔深小、表面岩石比较破碎或风化严重、上部抵抗线较小的深孔爆破。
4.5.2 间隔装药结构
采用间隔装药可以改善爆破质量，提高装药高度，减少孔口不装药部分的长度，降低大块率。采用间隔装药时，应该把大部分炸药装在台阶爆破阻力最大处，孔中不装药部分要选择在距台阶坡面最近之处(即抵抗线小的地方)，或爆炸气体可能沿裂隙逸出的地方。
在间隔装药中，上部药包顶至孔口的垂直距离不能小于孔边距。间隔装药段不宜过多，在台阶高度小于15 m时可分2段～3段，中间不装药部分的长度为1 m～2 m，一般情况下，为了提高装药高度，进行间隔装药时分两段间隔即可，下部装药量要大于上部装药量。
在多孔爆破中，还可采用孔间交错间隔装药，即每孔间隔装药的不装药部分位置互相交错。间隔装药的中间不装药部分一般用砂、岩粉等堵塞，不用捣固，只要倒入即可，但要注意控制好堵塞段的长度。上下装药段可以用导爆索串联起来，也可以分别用两个雷管同时起爆。间隔装药的中间不装药部分也可以不堵塞，也就是空气间隔装药。
4.6 多排孔微差爆破
过去普遍使用单排孔齐发爆破，效果较差。可改成微差爆破又称毫秒爆破。它是在深孔内以毫秒级的时间间隔，按一定顺序起爆的一种起爆方法。这种方法具有降低爆破地震效应、改善破碎质量、降低炸药单耗、减小后冲、爆堆比较集中等明显优点。
若排数适宜，可有效地为后爆孔增加新的自由面、应力波的相互迭加作用和岩块之间的碰撞作用，使被爆岩体获得良好的破碎，并相应提高了炸药能量的利用率。本工程排数取3排～5排，通常取4排。排数过多，一是震动大，二是爆破效果差;排数过小，重复作业多，不经济且爆破效果相对较差。
4.7 微差时间的选取
确定合理的微差爆破间隔时间，对改善爆破效果与降低地震效应具有重要作用。在确定间隔时间时主要考虑岩石性质、布孔参数、岩体破碎和运动的特征等因素。微差间隔时间过长则可能造成先爆孔破坏后爆孔的起爆网络，微差间隔时间过短则后爆孔可能因先爆孔未形成新的自由面影响爆破质量。
根据工程中的施工经验，本工程选择毫秒非电雷管段差延时取25 ms～75 ms，最佳值为50 ms。段数有1段～17段，延期时间达2 300 ms。根据工程不同作业条件从中选取。本工程应警戒范围300 m附近有居民建(构)筑物，通过现场试验对比，为减小爆破飞石的危害，只能逐排孔起爆，且为保证足够的爆破效果，段数均控制在1段～17段。
4.8 网络设计及连接
随着开挖工程规模的不断扩大，大区多排孔微差爆破愈加显示其优越性，为保证达到良好的爆破质量，必须正确选择起爆方案。起爆方案是与深孔布置方式和起爆顺序紧密结合的，根据岩石性质、裂隙发育程度、构造特点、对爆堆要求和破碎程度等因素进行选择。现场起爆方案为梅花形布孔，排间微差起爆，见图3。
5 安全防护措施
为保证施工安全，项目部制定有严格的安全防护措施。每次爆破前均设立安全警戒，张贴“施工公告”，提示周边村民、车辆、行人配合警戒工作，同时发出警戒信号。通过对施爆区域进行划分，在施爆区域设置6个警戒点。在起爆前30 min，各警戒点均安排一名工作人员上岗执勤，警戒人员必须手持红旗和喊话筒(或口笛)，以便显示标志和传达信号。设置在公路上的警戒人员要放置移动式安全警示牌，封闭警戒区域，及时疏导过往行人、车辆远离警戒区，并随时与爆破人员进行联系，报告警戒情况。在未接到解除警戒指令前，警戒人员应坚守岗位，不准非检查人员进入爆破警戒范围。每次起爆前10 min，指挥人员应与起爆点、各警戒点使用对讲机保持通讯联络，随时协调指挥施工现场人员、机械撤离危险区域外。
6 结语
通过现场对爆破技术方案的不断优化和完善，台阶倾斜深孔爆破对该工点危岩整治工程的爆破质量有了很大改善和有效控制、提高了机械设备装运效率，并取得了良好的经济和社会效益。
摘要：为消除隧道洞口上方高大边坡危岩体对隧道施工的影响,从控制危石处理过程中可能出现飞石、滚石等情况的角度出发,对施工爆破方案进行了比选,重点介绍了露天台阶倾斜深孔爆破技术及安全防护措施,以确保处理后的边坡满足铁路运营期间的稳定与安全。
关键词：高边坡,危岩体,爆破,安全防护
参考文献
[1]张新洲.高阳寨隧道高陡边坡处理[J].隧道建设,2012,32(1):115-120.
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