DB61/T 1027-2016 公路滚石灾害防治设计规范

ICS93.080.01

R18

DB61

陕西省地方标准

DB61/T1027—2016

公路滚石灾害防治设计规范

Specificationforrockfalldisasterpreventiondesignofroad

2016-05-09发布2016-08-01实施

陕西省质量技术监督局发布

DB61/T1027—2016

前  言

本标准根据GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由中交第一公路勘察设计研究院有限公司提出。

本标准由陕西省交通运输厅归口。

本标准起草单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司、中国科学院水利部成都山地灾害与环境

研究所、西安中交土木科技有限公司、成都瑞可峰科技有限公司。

本标准主要起草人：彭泽友、何思明、翟敏刚、龙湛、吴永、施菁华、吴清、李新坡、杨安、苏凡。

本标准由中交第一公路勘察设计研究院有限公司负责解释。

本标准首次发布。

联系信息如下：

单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司

电话：029-88851152-2615

地址：陕西省西安市雁塔区科技四路205号

邮编：710075

I

DB61/T1027—2016

公路滚石灾害防治设计规范

1范围

本标准规定了公路滚石灾害防治的基本要求、灾害的识别、灾害的防治设计。

本标准适用于陕西省公路滚石灾害的识别、判定和防治设计。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T700碳素结构钢

GB/T706热轧型钢

GB/T8918重要用途钢丝绳

GB50021岩土工程勘察规范

JTGC20公路工程地质勘察规范

YB/T5294一般用途低碳钢丝

DB61/T973公路路堑边坡超前支护设计规范

3术语、定义和符号

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

滚石rockfall

岩石块体失稳并以倾倒或坠落等方式滚落的一种地质现象。

3.1.2

滚石运动过程rockfallmovement

滚石从边坡或陡崖表面失稳分离后，在重力作用下经下落、回弹、跳跃、滚动或滑动等一种或几种

组合运动方式沿着坡面向下快速运动，最后在较平缓的地带或障碍物附近停止下来的运动过程。

3.1.3

公路滚石灾害rockfalldisasterofroad

滚石在运动过程中给公路工程设施或交通安全造成的灾害。

3.1.4

遥感技术remotesensingtechnology

采用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息进行收集、处理，并最后成像，从而实

现对地面各种物体或现象进行识别的一种综合技术。

3.1.5

1

DB61/T1027—2016

遥感解译remotesensinginterpretation

根据遥感图像的几何特征和物理性质，识别物体或现象的质量和数量特征，测算某种指标的过程。

3.1.6

棚洞rockshed

构筑的顶棚架并回填而成的结构。

3.1.7

主动防护网activeprotectingnet

覆盖于斜坡上，控制于不稳定岩石块体运动的钢丝绳等柔性防护网系统。

3.1.8

被动防护网passiveprotectingnet

安置于坡脚或坡体上，拦截滚石运动的钢丝绳等柔性防护网系统。

3.2符号

下列符号适用于本文件。

a——滚石重心至倾覆点的水平距离，单位为米（m）；

amax——垫层材料的最大接触半径，单位为米（m）；

ay——垫层开始屈服时的接触半径，单位为米（m）；

CDI——滚石灾害识别指数，表征滚石灾害发生的可能性；

c——坡面覆盖土层的内聚力，单位为千帕（kPa）；

D——滚石与坡面的接触长度，单位为米（m）；

E——等效弹性模量，单位为千兆帕(GPa)；

e——主控结构面贯通段的垂直高度，单位为米（m）；

en——法向回弹系数；

et——切向回弹系数；

e1——主控结构面贯通段的垂直高度折减系数；

(e1)n——初始法向回弹系数；

(e1)t——初始切向回弹系数；

F——坡面对滚石的摩擦力，单位为牛（N）；

Fs——滚石灾害体的稳定系数；

Fti——第i次碰撞坡面对滚石的冲击力，单位为牛（N）；

flk——滚石抗拉强度标准值，单位为兆帕(MPa)；

f0k——滚石与基座之间的抗拉强度标准值，当基座为岩体时f0k=flk；当基座为软质岩层如泥岩

时取该软质岩石的抗拉强度标准值，单位为兆帕(MPa)；

g——重力加速度，单位为米每秒平方(m/s2)；

H——滚石坠落的高度，单位为米（m）；

Hi——滚石坠落计算坡段的高度，单位为米（m）；

hmax——滚石垂直于边坡坡面的最大的弹跳高度，单位为米（m）；

I——滚石的惯性矩，单位为米的四次方（mm4）；

2

DB61/T1027—2016

K——运动阻力特征系数；

Ki——第i坡段的运动阻力特征系数；

l——滚石沿陡崖走向方向的长度，单位为米（m）；

li——第i次碰撞后滚石沿坡面运动距离，单位为米（m）；

lb——底部主控结构面尖端至倾覆点的距离，单位为米（m）；

N——坡面对滚石的支撑力（N）；

M——滚石的质量，单位为千克(kg)；

M倾覆——倾覆力矩，单位为牛米（N•m）；

M抗倾——抗倾覆力矩，单位为牛（N）；

P——地震力，单位为牛（N）；

Pe——完全弹性条件下滚石的冲击力，单位为牛（N）；

Pep——弹塑性条件下滚石的冲击力，单位为牛（N）；

Py——垫层材料发生塑性变形的最小冲击力，单位为牛（N）；

Pmax——滚石的最大冲击力，单位为牛（N）；

Plim——滚石的极限冲击力，单位为牛（N）；

Q——裂隙水压力，单位为帕（Pa）；

R——滚石的半径，单位为米（m）；

Ri——第i个识别指标分级指数；

S——滚石的位移，单位为米(m)；

si——第i次冲击后滚石沿坡面的运动距离，单位为米(m)；

s〃——位移矢量对时间的二阶导数，即加速度，单位为米每秒平方(m/s2)；

ti——滚石第i次碰撞后经坡面回弹后在空中运动时间，单位为秒(s)；

V——滚石的运动速度，单位为米每秒(m/s)；

Vc——滚石在C点处的运动速度，单位为米每秒(m/s)；

Vcn——滚石在C点处入射速度的法向分量，单位为米每秒(m/s)；

Vcn’——滚石在C点处回弹速度的法向分量，单位为米每秒(m/s)；

Vct——滚石在C点处入射速度的切向分量，单位为米每秒(m/s)；

Vct’——滚石在C点处回弹速度的切向分量，单位为米每秒(m/s)；

Vcx——滚石在C点处x方向的运动速度，单位为米每秒(m/s)；

Vcx’——滚石在C点处回弹速度在x方向的分量，单位为米每秒(m/s)；

Vcy——滚石在C点处y方向的运动速度，单位为米每秒(m/s)；

Vcy’——滚石在C点处回弹速度在y方向的分量，单位为米每秒(m/s)；

Vd——滚石在D点处的运动速度，单位为米每秒(m/s)；

Vf(t)——滚石的最终速度，单位为米每秒(m/s)；

Vi——滚石第i次冲击坡面的速度，单位为米每秒(m/s)；

Vi’——滚石第i次冲击回弹的速度，单位为米每秒(m/s)；

Vn——滚石入射速度的法向分量，单位为米每秒(m/s)；

3

DB61/T1027—2016

Vn’——滚石回弹速度的法向分量，单位为米每秒(m/s)；

Vo——滚石在O点处的运动速度，单位为米每秒(m/s)；

Vox——滚石在O点处x方向的运动速度，单位为米每秒(m/s)；

Voy——滚石在O点处y方向的运动速度，单位为米每秒(m/s)；

Vt——滚石入射速度的切向分量，单位为米每秒(m/s)；

Vt’——滚石回弹速度的切向分量，单位为米每秒(m/s)；

Vy——坡面土体初始屈服时滚石的法向冲击速度，单位为米每秒(m/s)

V0——滚石的初始速度，单位为米每秒(m/s)；

(V1)n——滚石初始冲击入射时的法向速度，单位为米每秒(m/s)；

(V1)n’——滚石初始冲击回弹时的法向速度，单位为米每秒(m/s)；

(V1)t——滚石初始冲击入射时的切向速度，单位为米每秒(m/s)；

(V1)t’——滚石初始冲击回弹时的切向速度，单位为米每秒(m/s)；

(V2)n——滚石第二次冲击入射时的法向速度，单位为米每秒(m/s)；

(V2)t——滚石第二次冲击入射时的切向速度，单位为米每秒(m/s)；

(Vi)n——滚石第i次冲击入射时的法向速度，单位为米每秒(m/s)；

(Vi)n’——滚石第i次冲击回弹时的法向速度，单位为米每秒(m/s)；

(Vi)t——滚石第i次冲击入射时的切向速度，单位为米每秒(m/s)；

(Vi)t’——滚石第i次冲击回弹时的切向速度，单位为米每秒(m/s)；

W——滚石的自重，单位为牛(N)；

α——边坡的坡角，单位为度(°)；

αi——第i个计算坡段的坡角，单位为度(°)；

β——岩体主控结构面倾角，单位为度(°)；

β’——滚石反射速度的方向与纵坐标间的夹角，单位为度(°)；

Δ——垫层的压缩量，单位为米(m)；

δmax——垫层最大冲击压缩量，单位为米(m)；

δy——垫层初始屈服时压缩量，单位为米(m)；

ε——摩擦力特征系数；

ε

I——第i个计算坡段的摩擦力特征系数；

γ3

w——水的重度，取9.81，单位为千牛每立方米（kN/m）；

ϕ——坡面覆盖土层的内摩擦角，单位为度(°)；

λi——降雨条件下第i个识别指标的修正系数；

μ——滑动摩擦系数，可根据现场摩擦试验或经验取值；

θ——碰撞切平面与x方向的夹角，单位为度(°)；

θ

I——滚石第i次入射方向与坡面的夹角，单位为度(°)；

ω

i——第i次冲击回弹后的角速度，单位为米每秒(m/s)；

Δω

i——第i次冲击时坡面冲击力作用下增加角速度，单位为米每秒(m/s)；

4

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4基本要求

4.1一般规定

4.1.1公路滚石灾害的防治设计，应遵循有效性、经济性、系统性、综合防治和保护环境的原则。

4.1.2公路滚石灾害防治工作的流程如下：

a)滚石灾害遥感识别；

b)滚石灾害局部识别；

c)滚石灾害体稳定性分析；

d)滚石运动过程分析；

e)滚石冲击力计算；

f)防治工程的选取和设计。

4.1.3公路滚石灾害防治设计前应进行工程地质勘察，具体参照JTGC20的规定执行。

4.1.4对于稳定性受主控结构面控制的危岩体，公路滚石灾害分析时应查明岩体的结构面特征，包括：

a)结构面的特性：壁面的起伏程度、张开程度和充填特征等；

b)结构面倾向与斜坡临空面倾向的方位关系；

c)多组结构面的空间组合分布特性。

4.1.5对于软硬互层岩体，公路滚石灾害分析时应考虑硬岩底部软岩的强度。

4.2公路滚石灾害的分类

4.2.1根据离开母岩的方式可将公路滚石灾害分为倾倒式、滑移式和坠落式三种类型，分类方法按表

1的规定执行。

表1滚石灾害分类表

类型特征描述

倾倒式滚石灾害体转动倾倒塌落

滑移式滚石灾害体沿软弱面滑移，在陡崖(坡)处滑落

坠落式悬空或悬挑式岩块拉断、切断塌落

5公路滚石灾害的识别

5.1一般规定

5.1.1公路滚石灾害识别应遵循从宏观到微观，从区域到局部的原则。

5.1.2公路滚石灾害宏观区域性识别时可采用遥感解译技术，提取滚石灾害体的特征信息。

5.1.3公路滚石灾害局部识别时应以现场地质调查为基础，根据滚石灾害体的特征进行识别，必要时

可辅以三维激光扫描获取灾害体的微观特征。

5.2滚石灾害宏观区域性遥感识别

5.2.1应根据滚石灾害体的遥感解译标志，圈定滚石灾害体发育的地点、范围，并根据地质、气候等

条件推测滚石灾害的频度和规模。

5.2.2对于遥感识别圈定的可能发育滚石灾害体的边坡应进行外业调查验证，调查方法按GB50021

的规定执行，典型滚石灾害体验证点不宜少于3个。

5

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5.2.3应根据遥感解译和验证结果编制滚石灾害体分布图，分布图上应标明灾害体的分布范围。

5.3滚石灾害局部识别

5.3.1公路滚石灾害局部识别工作流程如下：

a)危岩体现场地质条件调查；

b)滚石识别指标体系建立；

c)识别指标赋值；

d)滚石灾害定量识别。

5.3.2公路滚石灾害识别时选取斜坡坡度、岩体主控结构面倾角、结构面发育情况、坡面起伏特征、

岩性及组合特征和岩体完整性作为识别指标。

5.3.3滚石灾害识别指标赋值时可采用半定量专家取值法，赋值方法按附录A的规定执行。

5.3.4滚石灾害的识别指数按公式（1）计算。

CDI=++27.16R1233456618.08R17.69λR+++10.28R7.26R3.85λR……(1)

式中：

Ri——根据附录A的规定取值；

λi——根据表2的规定取值。

表2降雨条件下识别指标的修正系数λi

修正系数修正系数取值识别指标状况描述

1.5岩体结构松散，结构面张开程度大、有大量的泥质充填

λ31.2结构面明显张开、贯通性好，控制性结构面局部充填

1结构面多闭合、无充填

1.5岩体破碎、极破碎(岩体呈镶嵌、碎裂结构)

λ61.2岩体较完整(岩体呈次块状、薄层状结构)

1岩体完整(岩体呈块状，厚层、中厚层状结构)

5.3.5根据识别指数可将公路滚石灾害等级分为三级，分级标准按表3的规定执行。

6

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表3公路滚石灾害等级划分表

等级识别指数CDI定性描述

Ⅰ＞140易发生大范围滚石灾害

Ⅱ90～140易发生局部滚石灾害

Ⅲ＜90易发生单个滚石坠落

5.4滚石灾害体的稳定性评价

5.4.1滚石灾害体稳定性评价分为定性评价、半定量评价和定量评价三种，区域性滚石灾害评价宜采

用定性评价方法，局部滚石灾害评价宜采用半定量评价和定量评价方法。

5.4.2滚石灾害体稳定性状态定性评价应综合考虑其发育的边界条件、主控结构面发育特征、新近变

形破坏迹象等因素，根据野外判据可将滚石灾害体分为不稳定、基本稳定和稳定三个状态，评价准则按

附录A的规定执行。

5.4.3滚石灾害体稳定性状态半定量评价时可采用赤平投影法，分析岩体主控结构面与边坡临空面的

空间关系，评价依据按表4规定执行，评价方法按DB61/T973的规定执行。

表4滚石灾害体稳定性赤平投影法评价依据

失稳方式β范围α、β、ϕ三者关系

滑移式≤60°主控结构面与边坡临空面走向、倾向一致，满足ϕ≤β≤α。

主控结构面与边坡临空面倾向相反，且两者夹角≥120°，破坏区域一般为(120°-α)

倾倒式≥30°

～90°。

坠落式≥65°沿控制结构面组中的一条结构面发生破坏，并满足ϕ≤β≤α。

注：α为边坡临空面倾角；β为岩体主控结构面倾角；ϕ为结构面内摩擦角。

5.4.4滚石灾害体稳定性的定量评价应按附录C的规定执行。

6公路滚石灾害的防治设计

6.1一般原则

6.1.1公路滚石灾害防治设计应在滚石灾害的识别和稳定性评价的基础上进行，选择合适的防治措施。

6.1.2公路滚石灾害防治设计应注重滚石的运动特征分析。

6.1.3公路滚石灾害防治工程主要包括棚洞防治工程和防护网防治工程等。

6.2滚石的坡面运动过程和冲击力计算

6.2.1滚石沿坡面的运动过程计算按附录D的规定执行。

6.2.2滚石的冲击力计算按附录E的规定执行。

6.3棚洞防治工程

6.3.1棚洞设置时应顺应地形，同时满足防治滚石灾害和保护自然环境的要求。

6.3.2棚洞设置时可采用锚喷支护与棚洞结构相组合的傍山隧道结构形式。

6.3.3棚洞设计应避免由于大开挖引起的各类边坡灾害。

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DB61/T1027—2016

6.3.4应按照滚石运动过程和冲击力计算结果，根据相关规范对棚洞结构进行设计。

6.3.5棚洞设计方案应采用数值模拟和荷载方法进行对比验算。

6.3.6棚洞设计时应考虑防排水措施，棚洞内、外应形成完整的防排水系统。

6.4防护网防治工程

6.4.1防护网防治滚石灾害的基本方式包括覆盖和拦截两种，按作用方式的不同可将其分为主动防护

网和被动防护网两类。

6.4.2防护网的类型和设置方式应根据危岩体的地形特征、分布特征和稳定性条件选定。

6.4.3防护网主要采用金属柔性网，包括钢丝绳网、钢丝格栅和环形网。

a)钢丝绳网采用钢丝绳编制，并在交叉结点处用专用“十”字卡扣固定；

b)钢丝格栅的钢丝不应有明显的机械损伤和锈蚀现象。高强度钢丝格栅端头应至少扭结一次，扭

结处不应有裂纹；

c)环形网的单个网环应由单根钢丝盘结而成，两端头间搭接长度不应小于100mm；除边缘环孔外，

每环应与其周边的4个临环相扣联。

6.4.4防护网原材料选择时的技术要求应满足表5的规定。

表5防护网原材料的技术要求

材料用途原材料技术要求

钢丝绳钢丝应符合GB/T8918的规定，强度不宜低于1770MPa。

钢丝格栅钢丝

应符合YB/T5294的规定。

环形网钢丝

钢柱钢材应符合GB/T700和GB/T706的规定。

注：防护网原材料均应进行热镀锌或锌铝合金镀层处理。

6.5其他防治工程

6.5.1根据滚石灾害的具体环境，可选用拦石墙、支顶、锚喷支护等工程措施。

6.5.2拦石墙设置在滚石运动路径上，墙背处宜回填砂砾等缓冲材料，拦石墙的结构尺寸应根据滚石

冲击力的大小进行设计。

6.5.3支顶主要用于加固大块危岩凸起体和悬倒体，采用支顶加固时应保证基础的稳定性。

6.5.4对于局部不稳定的危岩体可采用锚喷支护进行局部加固；对于膨胀性岩质和具有严重腐蚀性的

边坡不宜采用锚喷支护。

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AA

附录A

（规范性附录）

滚石灾害体稳定性的定性评价依据

A.1滚石灾害体稳定性的定性评价依据

滚石灾害体稳定性的定性评价依据见表A.1。

表A.1滚石灾害体稳定性的定性评价依据

滚石灾害体稳定性

失稳模式

不稳定基本稳定稳定

边界条件清晰；边界条件不清晰；

边界条件较清晰；

发育缓倾坡外结构面；倾坡外结构面闭合；

发育缓倾坡外结构面；

滑移式结构面张开或为软弱结构面，且基结构面连通率不高；

结构面闭合但连通率较高；

本贯通；变形破坏现象较轻，无新近变形

有变形破坏现象。

变形破坏迹象明显。破坏迹象。

边界条件清晰；边界条件不清晰；

后缘陡倾裂隙发育，根部裂隙发育边界条件较清晰；后缘发育有陡倾闭合裂隙，根部

或发育缓倾坡外结构面；后缘陡倾裂隙发育，根部有裂纹或尚未发育明显裂隙或缓倾坡外

主控结构面基本贯通，后缘裂隙基发育缓倾坡外结构面；结构面；

倾倒式

本张开；主控结构面尚未贯通，后缘裂隙局主控结构面连通率较低，滚石体

变性破坏迹象明显，岩体有向坡外部张开，滚石体重心尚在原位；重心尚在原位；

移动趋势，周围有新的变形破坏迹有一定的变形破坏迹象。变形破坏现象较轻，无新近变形

象。破坏迹象。

边界条件清晰；边界条件较清晰；

边界条件不清晰；

后缘发育有陡倾张开裂隙；后缘发育有陡倾闭合裂隙；

后缘陡倾裂隙不发育；

坠落式结构面基本贯通；主控结构面连通率较高，且局部张

主控结构面连通率较低；

变性破坏迹象明显，岩体周围有新开；

无新近变形破坏迹象。

的变性破坏迹象。新近变形破坏迹象不明显。

9

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BB

附录B

（规范性附录）

滚石灾害识别指标半定量专家取值法

B.1滚石灾害识别指标半定量专家取值法

各识别指标应按表B.1～B.6的规定进行取值，其中取值为0代表该识别指标对于滚石灾害发生概率

的贡献很小，1代表有贡献，2代表贡献很大。

表B.1斜坡坡度R1

序号取值取值准则

10坡度≤30º

2130º＜坡度＜60º

32坡度≥60º

表B.2岩体主控结构面倾角R2

序号取值取值准则

10倾角≤25º

2125º＜倾角＜65º

32倾角≥65º

表B.3结构面发育情况R3

序号取值取值准则

10闭合或微张、无充填、不贯通

21张开约1cm～5cm，局部夹泥

32张开＞5cm、夹泥严重、贯通好

表B.4坡面起伏特征R4

序号取值取值准则

10平均深度＜0.5m，规模较小

21深度约0.5m～1m，规模中等