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乌鲁木齐石人子沟水库道路山体崩塌危岩体稳定性分析

文档作者：王保山王刚文档来源：新疆地矿局第三地质大队		更新日期： 2026年08月11日	点击数：
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上一篇：中小型水库安全管理建设要点

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M管理及其他 anagement and other
乌鲁木齐石人子沟水库道路山体崩塌危岩体稳定性分析
王保山，王刚
（新疆地矿局第三地质大队，新疆 库尔勒 841000）
摘 要：对乌鲁木齐市石人沟水库西岸崩塌危岩体进行三维扫描数据进行处理，获得危岩体的三维形态、尺寸及典型节理裂隙
信息。根据试验和经验值得到危岩体及结构面的物理力学参数，采用极限平衡法和三维整体稳定法对崩塌危岩体不同工况条件
下的稳定性进行评价。在此基础上，对崩塌危岩体进行落石轨迹分析，获得崩塌危岩体落石运动轨迹和分布规律，为后续防护
与治理措施提供理论依据。
关键词：石人子沟；山体崩塌；危岩体；稳定性分析
中图分类号：P642.2 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2018）10-0203-2
收稿日期：2018-10
作者简介：王保山，男 ，生于1988 年，汉族，新疆库尔勒人，研究生硕士，水工
环中级，研究方向：地质灾害勘查与防治、水文地质、工程地质。
随着社会经济的飞速发展，山区建设进程加快。山区的公
路、铁路以及水利枢纽的兴建使得危岩体灾害发生的频率越来
越高，人们也越来越重视对危岩体的防治。很多地区都存在着危
岩体的地质灾害隐患，而对危岩体进行稳定性分析，是消除这些
灾害隐患必不可少的工作。本文通过对石人沟水库西岸崩塌危
岩体进行三维扫描数据进行处理分析，并就该危岩体的稳定性
作出评价，为后续防护治理工作提供相应的理论借鉴[1]。
1 工程地质条件
1.1 地形地貌
研究区地貌属构造- 侵蚀形成的低山区，石人子沟河谷呈南
北向展布，两侧分布有陡坡，相对切割深度50-200m，受强烈的
风化剥蚀作用及水流侵蚀作用，而形成圆顶中低山，边坡及坡顶
植被较发育。由于道路切坡，在道路两侧分布有陡坎。研究区北
部斜坡微地貌特征明显，在斜坡前缘由人类切坡修路，破坏坡面
稳定性，前缘呈陡坎状，斜坡坡度一般在60°左右，坡面岩体突
兀，风化破碎。勘查区东部的石人子沟冲洪积形成的阶地，地形
平坦，坡降一般小于10‰。
1.2 地层岩性
根据野外调查及收集的资料，研究区出露地层为中生界二
叠系下统（T1+2cn）仓房沟群和第四系松散堆积物[2]。
1.3 地质构造与区域地壳稳定性
1.3.1 地质构造
对于研究区地质稳定性起控制作用的断裂为红雁池- 柳树
沟逆断层，为柳树沟箱状背斜的次生断裂构造，在石人沟入沟口
处呈斜角度分布，在地形上有明显反映，断层带上可见擦痕、岩
石破碎和透镜体化、绿泥石化明显，断层两侧石英脉和方解石脉
非常发育。
1.3.2 新构造运动
第四纪以来新构造运动时急时缓，一直在交替进行。在中更
新世末期新构造运动表现为山体上升盆地下降，中更新统地层
有较大升幅，至晚更新世末地貌轮廓已基本形成，进入全新世仅
稍加塑造，形成了现代的地貌格局。
1.3.3 地震及区域地壳稳定性
根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306 － 2015）
勘查区地震动峰值加速度0.20g，对应的地震基本烈度为Ⅷ度。
根据地壳结构、地震震级、地震基本烈度、地震动峰值加速度等
指标进行地壳稳定性划分，工作区地壳稳定性属次不稳定区。
2 崩塌危岩体稳定性评价
本项目中的崩塌危岩体的主要破坏模式为滑移式破坏楔形
体破坏。采用Slide 软件进行滑移式稳定性分析；采用Swedge 软
件进行楔形体稳定分析。
Slide 稳定性计算剖面采用三维激光扫描确定的地质剖面，
计算参数中岩体根据试验获得，裂隙面参数依据规范里的经验
参数。分别对13 个崩塌危岩体进行了天然工况、降雨及地震工
况下的稳定性计算。计算结果表明，在天然工况下各崩塌危岩体
的稳定系数均大于1.2，均能满足规范要求。降雨工况下各剖面
稳定系数均小于天然工况，在降雨工况下大部分崩塌危岩体的
稳定系数小于1.1，比规范要求的稳定系数要低。在暴雨等工况
条件下，崩塌体岩性及滑裂面力学参数劣化，稳定系数降低。崩
塌危岩体应作为工程治理措施的重点对象。地震工况下各剖面
稳定系数均小于天然工况，在地震工况下大部分部分崩塌危岩
体的稳定系数小于1.1，比规范要求的稳定系数要低。在地震工
况条件下，崩塌体受水平地震力作用，稳定系数比天然工况有所
降低[3]。
Swedge 稳定性计算利用上述章节获得的地形、结构面及岩
层等信息，生成崩塌危岩体的三维地质模型，进而分析危岩体结
构面在空间上的相互组合及交切，确定楔形体的空间位置。利
用赤平投影软件分析得出潜在不稳定的结构面组合，分析结构
面组合条件下不稳定块体的破坏模式。分别对13 个崩塌危岩体
进行了天然工况、降雨及地震工况下的稳定性计算。计算结果表
明，在天然工况下各崩塌危岩体的稳定系数均大于1.2，均能满
足规范要求。降雨工况下各剖面稳定系数均小于天然工况；在
降雨工况下大部分崩塌危岩体的稳定系数均小于1.1，比规范要
求的稳定系数要低；地震工况下各剖面稳定系数均小于天然工
况，在地震工况下大部分崩塌危岩体的稳定系数小于1.1，比规
范要求的稳定系数要低。
Swedge 软件计算出了各种工况下的稳定系数较slide 软件计
算的偏低，主要是由于Slide 软件计算的为单面滑动，Swedge 软
件计算的为两个最不利结构面组合的楔形体滑动破坏。因此，大
部分危岩崩塌体的潜在失稳模式为不利结构面组合的楔形体滑
动破坏。
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M管理及其他 anagement and other
到理想的测量效果。
2.3 GPS 测绘技术在城市建设中应用
除上述应用外，该技术在城市建设中发挥着巨大的作用，该
技术能够进行全天候测量，影响因素较少，测站不需要进行通
视，在进行目标测量过程中，其上方无遮挡物存在，便可实现精
准测量，通常情况下双频GPS 接收机，能够实现5mm+1×10-6D
的基线解精度，该技术相较于红外仪有着很大的优势，可以进行
长距离的测量，效率高，而且居于非常高的精度。进行GPS 布设
控制网时，在30min~40min 便可实现各测站的测量，极大的提升
了工作效率。
2.4 GPS 测绘技术在公路测量建设中的应用
（1）绘制大比例尺地形图。通常而言，进行高等级公路选线
使可通过大比例尺带状地形图上来实现。过去进行测图工作中，
应当首先建立控制网，接着在开展碎部测量，这些工作完成后，
在绘制大比例尺地形图。
不仅需要投入大量的测绘时间和人力投入，而且测绘的效
率很慢。而GPS RTK 技术的应用，实现了动态测量，能够在很
多的时间内，获知各个坐标点，并将碎部测量的数据信息输入到
绘图软件，便可在室内完成此项工作。
（2）工程控制测量。静态测量是该技术进行控制网建立的最
精密手段，尤其适用于大型建筑物的测量。在公路工程建设中，
应用最多的是GPS 实时动态控制测量，在测量过程中能实时获
得定位精度，极大的提升了测绘的工作效率。
（3）公路中线测设。设计人员通过大比例尺带状地形图进
行公路定线之后，需要把公路中线进行有效的标定。此时，通过
GPS 实时测量技术的应用，仅需将中线桩点的坐标输入到GPS
接收机，便可通过接收机自动给出放样的点位。
（4）公路纵、横断面测量。利用绘图软件便可在公路中线确
定后的中线桩点坐标，绘制出公路的路线断面以及各桩点的横
断面。不必在进行现场测量，有效的降低了人工投入，提高了工
作效率。
3 结语
在经济社会高速的发展背景下，GPS 技术也获得了极大的
发展，不仅具有非常高的测量精和测量效率，同时其经济性也非
常明显，因此，应用前景广阔。特别是应用于工程测绘，该技术
的测绘精度极高，大大提升了测绘数据的可靠性，增进了工作效
率，降低了人力投入，避免了资源浪费，对确保测绘结果更好地
服务于建设项目具有非常重要的意义。
参考文献
[1] 张烈云. 关于测绘新技术在工程测量中的应用探讨[J]. 测绘技术，2016，03 ：126.
[2] 杜飞宁. 工程测量中测绘新技术的应用与实践[J]. 现代测量，2016，06 ：
100+103.
[3] 赵勤丽. 探讨绘新技术在工程测量中的应用[J]. 测绘研究，2016，06 ：102-104.
[4] 刘烨，朱新军. 绘新技术在工程测量中的应用分析[J]. 科技信息，2017，27 ：6.
（上接203 页）
3 崩塌危岩区整体稳定性评价
在GIS 平台中进行二次开发，嵌入无限边坡分析模块，假定
滑动面深度为5m，在天然与降雨工况下，对乌鲁木齐市石人子
沟水库道路山体崩塌危岩区整体稳定性进行评价。
在GIS 平台中进行二次开发，嵌入无限边坡分析模块，假
定滑动面深度为5m，在天然与降雨工况下，崩塌危岩区整体稳
定性进行了评价。整体稳定性计算结果表明，天然工况下，绝大
数区域稳定系数大于1.2，满足规范的稳定要求。在降雨工况下，
区域稳定系数显著下降，部分坡度较陡区域稳定系数小于1，不
稳定崩塌危岩体范围明显增大，与前面章节二维极限平衡计算
结果基本一致。稳定系数较小的区域需作为防治措施的重点区
域，为后续防护与治理措施提供依据。
4 崩塌危岩体落石轨迹模拟
对于不稳定岩质边坡崩塌危岩体，特别是表面风化常有落
块的地区，工程中最关心的就是如下几个问题：(1) 落石的落距；
(2) 落石的最大弹跳高度。
采用Rocfall 软件对研究区崩塌危岩体落石估计进行了模
拟。着重对稳定系数较低的危岩体B2、B6、B7 进行了分析。研
究结果表明，在不设任何阻拦的情况下，落石均能滚落到公路
上，其中B2 有小部分落石堆积到公路，B6 和B7 有大部分落石
堆积到公路；落石在滚落过程中，最大弹跳高度为12m。在未
设置挡墙前，危岩体在预设挡墙处的弹跳高度为0 ～ 2m，因此
建议设置的挡墙高度为2m。根据落石的运动特征及公路走向情
况，建议在公路上方斜坡小平台上设置挡墙以拦阻上部落石。加
设挡墙之后，落石基本被拦在挡墙之内，为后续防治工程的设计
提供理论依据。
5 结论
本项目中的崩塌危岩体的主要破坏模式为滑移式破坏楔形
体破坏。采用Slide 软件进行滑移式稳定性分析；采用Swedge 软
件进行楔形体稳定分析。
（1）Swedge 软件计算出了各种工况下的稳定系数较slide
软件计算的偏低，主要是由于Slide 软件计算的为单面滑动，
Swedge 软件计算的为两个最不利结构面组合的楔形体滑动破
坏。因此，大部分危岩崩塌体的潜在失稳模式为不利结构面组合
的楔形体滑动破坏。
（2）在GIS 平台中进行二次开发，嵌入无限边坡分析模块，
假定滑动面深度为5m，在天然与降雨工况下，崩塌危岩区整体
稳定性进行了评价。稳定系数较小的区域需作为防治措施的重
点区域，为后续防护与治理措施提供依据。
（3）采用Rocfall 软件对研究区崩塌危岩体落石估计进行了
模拟。根据落石的运动特征及公路走向情况，建议在公路上方斜
坡小平台上设置挡墙以拦阻上部落石。加设挡墙之后，落石基本
被拦在挡墙之内，为后续防治工程的设计提供理论依据。
参考文献
[1] 陈家兴, 周倍锐, 黄开勇. 山体危岩崩塌成灾机制及稳定性分析[J]. 施工技
术,2015(s1):630-632.
[2] 曾繁华, 刘洋, 李振团. 某山区公路边坡危岩体成因、破坏模式及稳定性分析
[J]. 甘肃水利水电技术,2013,49(1):39-42.
[3] 梁海涛. 某国道沿线典型坠落式危岩体的稳定性分析[J]. 价值工
程,2017,36(23):137-138.

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