Page 14 - 2022年第53卷第4期

知，此时的有效轴压达到了 15.615 MPa，当由干燥工况转到饱和工况时，有效轴压超过了 9 次干湿循
环下岩体的饱和抗压强度，危岩体将发生失稳破坏。
对图 12 进行分析可知，随着干湿循环次数的增加，危岩体的稳定性逐渐降低，在第 9 次干湿循
环由干燥状态转至饱和状态的过程中到达危岩体的临界值，将发生整体的失稳破坏。由于岩体干燥
状态与饱和状态下的强度差异，在干湿循环作用的前期，所引发的岩体稳定性波动极大，随着干湿
循环次数的增加，这种波动逐渐减小。
与常规静力学分析对比可知，在倾倒式破坏或者滑移式破坏的静力学评价标准下，30 次干湿循
环之后，危岩体仍然保持稳定。若引入损伤变量进行定量评价之后，危岩体将在 9 次干湿循环前后发
生失稳破坏。该定量评价方法所得到的理论值与实际监测曲线的契合度很高，并且将危岩体的稳定
性从持续稳定推进到了 9 次干湿循环的临界状态（图 13）。此外，引入损伤变量的定量评价方法，不
仅可以将库区水位周期性涨落下的时间关联定量化，还实现了岩体损伤与宏观强度的跨尺度分析，
而这两个方面是危岩体静力学评价及溃屈破坏评价未曾涉及到的 ［24-25］ 。

库水位

基座压应力/MPa

图 13 三峡水库水位升降下箭穿洞危岩基座压应力和稳定性变化趋势

这种基于损伤劣化至溃屈失稳的稳定性评价方法，很好地表征了高陡岸坡的宏观塌落、变形和
应力非线性增加等状态，为三峡库区峡谷区高陡危岩体风险管控决策和防治工程实施提供了支撑。
4.3 防护工程及效果分析 根据箭穿洞危岩体上硬下弱的二元易滑结构特征和底部溃屈失稳机理，
针对性地制定了危岩体治理方案 ［26-27］ ，主体工程是对基座劣化岩体进行补强加固和防护，为了控制施
工期间对危岩体可能的扰动，在危岩体中上部设置了锚索加固辅助工程（图 14）。具体措施简要如下：
（1）主体工程—基座劣化岩体补强加固。基座平硐采用 C30 钢筋混凝土键体充填支撑，基底设置
3 排锚桩，锚桩间距为 1.75 m、2.25 m，锚桩孔径为 150 mm，锚固段长度为 6.00 m，基座涉水岩体的
表面采用板肋式锚杆挡墙。
（2）辅助工程—危岩体上部预应力锚固工程。在危岩体中上部布置 6 排 2000 kN 级锚索，水平夹
角为 15°，水平及竖向间距均为 6.00 m，锚索为 16φs15.2 mm，锚固段总长度为 17.00 m（按 3.00 m、
3.00 m、2.50 m、3.00 m、3.00 m、2.50 m 分 6 段设置）。
软弱基座补强加固后的抗压强度约为 30 MPa。根据预测公式，2019 年劣化带岩体的有效应力为
11.721 MPa，将有效应力代入方程（7）后，得到此时的稳定系数为 2.56。防护过程中，水泥灌浆可以
填充劣化带岩体的裂缝，增加基座岩体的整体性。因此，其有效应力应小于 11.721 MPa，防护后危
岩的抗溃屈失稳稳定系数将大于 2.56，可以保持岩体长期稳定状态。竣工后，对箭穿洞危岩的治理
效果进行了长期监测（图 15），监测曲线表明，危岩的基座压力变幅稳定，防治工程达到了预期目标。

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