伴随着西部大开发战略的推行，特别是“一带一路”国家战略的提出，西部山区近年来在规划和修建大量高等级公路。岩崩滚石作为山区最常见的公路边坡地质灾害之一，正日益引起人们重视。
滚石具有多发性、突发性、随机性等特点，其触发因素包括特殊的地质地貌条件、特殊的气候条件、地震活动及人类活动等，严重威胁其危害范围内人民的生命财产安全[1-4]。与崩塌、滑坡、泥石流三类地质灾害相比，针对滚石灾害开展的研究工作相对较少[5-7]。但在山区建设发展巨大需求推动下，滚石灾害相关研究将得到国内外学者越来越多的重视[8-9]。此外，越来越多的山区公路修建项目需要进行滚石灾害评价以确保车辆及行人生命财产安全[10-12]。目前，滚石分析方法主要可归纳总结为三种[13-15]，第一种是综合运用工程地质手段和地球物理技术的现场调查法；第二种是试验法，由室内测试和物理模型试验两部分组成；第三种是数值模拟法，即建立数值模型进行模拟计算分析。其中，现场调查法经常受到复杂地形地质条件的影响，并且需耗费较高的人力和物力，导致不容易开展；试验法由于物理模型制作过程复杂，成本高且影响滚石运动的因素具有不确定性，试验结果与实际情况常存在较大差距，故其适用性受到较大限制；而数值模拟法伴随着计算机技术的不断进步得到快速发展和完善，已成为滚石研究中最常采用的方法[16-17]。G219线吉木乃至和布克赛尔公路位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区和塔城地区境内。该公路地处我国西北寒旱区，冻融和物理风化作用强烈，其中乌克尔朝龙沟至松树沟段（对应里程桩号为K41+850 m～K53+500 m）处在发展中的多地质灾害高边坡上，可见冻融、崩塌、滑坡、泥石流、滚石等地质灾害，其中以岩崩滚石灾害尤为突出。
本文选择滚石灾害最为严重的乌克尔朝龙沟至松树沟段作为研究区进行评价。综合运用现场调查、室内试验和数值模拟等方法对研究区内高边坡滚石进行识别和模拟，根据滚石对预建公路通行车辆及行人的危害程度对滚石灾害进行评价和区域划分，并提出防护措施。
1 研究区地质背景
研究区位于萨吾尔山南侧山坡，高程为2 000～2 300 m，发育大量岩质高边坡[18]，山坡平均坡度为36°，个别边坡可达80°以上。坡脚沟谷发育有山区河流，是萨吾尔山南麓山前平原区地表径流主要发源地。河谷侵蚀作用强烈，基岩裸露，形成相对高差大于200 m的山间河谷地貌，谷宽20～100 m，仅见一级阶地发育，说明河谷地段仍处于连续侵蚀下切发育阶段。气象资料显示，区内最高气温32.7℃，最低气温-23.0℃，多年平均气温3.1～7.3℃，多年平均降水量143 mm，多年平均蒸发量为1 842.2 mm，属于典型的寒区旱区[19-20]。
研究区出露上古生界泥盆系中统萨吾尔山组（灰白色石英砂岩、灰黑色硅质岩及页岩）、石炭系下统萨尔布拉克组（深灰色安山岩、英安岩及凝灰岩）和新生界第四系上新统（黄褐色、红色砂质泥岩、砾岩）、上更新统-全新统（岩性为砂土和碎石土）（图1）。研究区在区域构造上位于准噶尔-北天山褶皱系（Ⅰ1）准噶尔优地槽褶皱带（Ⅱ1）萨吾尔复向斜（Ⅱ1-13）。萨吾尔复向斜轴部位于吉木乃以南，轴部发育下二叠纪断陷盆地沉积，南翼由泥盆系、石炭系组成，后期被华里西中期岩浆岩（岩性主要为石英二长岩、辉长岩和花岗岩等）侵入，导致北翼地层大部分缺失。研究区周边主要发育萨吾尔断裂和萨吾尔山前隐伏断裂，均与预建公路走向近乎正交。其中，萨吾尔断裂走向近东西，延伸约67 km，倾角70°～80°，为压扭性断裂。萨吾尔山前隐伏断裂几乎横贯萨吾尔山前，东段断续分布，距山前0.5～1.0 km，总体呈东西走向。两条断裂均为古生代断裂，未见新生代以来的活动断裂。自上新世以来，新构造运动使山区进一步扩大和抬升，地形起伏加大，盆地气候更加干旱，使中新生界抬升到较高的位置并产生褶皱断裂，从而使山区崩塌、滑坡和泥石流突发性地质灾害发育。
图1 研究区地质构造图
Fig.1 Geological map of the study area
2 研究区工程地质条件
通过现场调查共发现危岩体边坡54处、碎石坡17处以及泥石流沟2处（图2）。对54处危岩体边坡按照地层岩性、岩体结构、岸坡结构和破坏模式进行统计分析（图3）可以发现：危岩体边坡主要发育在凝灰岩、英安岩和安山岩地层中，少部分发育在花岗闪长岩和石英砂岩中，全部为火成岩边坡；岩体结构以镶嵌结构为主，其次为块状结构和碎裂结构，主要是由于强烈的构造作用使岩体产生大量结构面；岸坡结构以斜向坡和顺向坡为主；潜在破坏模式以倾倒式和拉裂式为主，少部分为楔形体破坏和滑移破坏。根据数据分析，认为是由于重力作用导致岩体内形成卸荷型陡倾结构面，强烈的物理风化，尤其是冻融作用使其贯通导致岸坡发生破坏。
图2 研究区不良地质灾害分布图及现场危岩体边坡照片
Fig.2 Distribution of geological hazards in study area,and the example of rockfall in study area
图3 野外现场调查54处危岩体边坡分析统计图
Fig.3 Statistical results of 54 unstable slopes investigated in field
a.地层岩性；b.岩体结构；c.岸坡结构；d.破坏模式
研究区结构面十分发育，结构面延伸长度从几十厘米至十几米不等，未见破碎带，张开度小于5 cm，无充填，少数结构面表面可见泥膜，属Ⅲ级和Ⅳ级结构面[21]。结构面（不包括岩层层面）间距呈现良好的指数分布，平均值为0.28 m（图4）。岩层层理多为平直光滑，根据结构面表面平直及粗糙程度可分为平直粗糙、波状稍粗及波状粗糙三类，对应的粗糙度系数为6～8（4级）、8～10（5级）及10～12（6级）[22]。结构面干燥，未见地下水。结构面按照产状可主要分为4组（图5），其平均产状分别为174°∠70°，116°∠81°，28°∠42°和285°∠50°。前两组结构面倾向与边坡坡向（142°∠41°）接近，成为边坡失稳的潜在滑动面或滚动面。现场调查显示，结构面大多数为卸荷裂隙，部分为节理。
图4 结构面间距柱状图
Fig.4 Discontinuity spacing histogram
图5 研究区裂隙极点等密度图
Fig.5 Contour plot of the discontinuities surveyed in the study area
根据现场调查和室内分析认为54处危岩体边坡均可能发生滚石，大多数危岩体位于预建公路施工范围内（在公路修建过程中将被挖除）或预建公路下方，故不会对预建公路通行车辆和行人生命财产安全构成威胁。其中有5处危岩体边坡（表1）危岩体位于预建公路上方，当其受到地震、降雨或者人类活动（如爆破开挖、车辆行驶振动等）等诱发因素作用形成滚石灾害时，将严重威胁行人生命财产安全，同时影响预建公路的正常使用。
3 滚石运动模拟分析
为认识潜在滚石可能产生的危害，作者综合运用现场调查和数值模拟两种方法确定表1中5处危岩体边坡滚石初始位置（即危岩体位置）、滚石质量、运动轨迹、弹跳高度、动能和平移速度，对滚石灾害进行评价。
表1 规模较大5处危岩体边坡统计表
Table 1 5 unstable slopes selected to assess rockfall hazard in the study area
边坡编号W01 W02 W03 W04 W05结构面组号J1 J2 J3 J1 J2 J1 J2 J3 J1 J2 J3 J1 J2 J3平均产状115°∠86°23°∠81°40°∠35°120°∠74°297°∠50°164°∠60°260°∠56°43°∠53°175°∠73°295°∠56°40°∠43°195°∠80°225°∠58°13°∠47°迹长/m 15-20 9-12 4-6 8-12 2-4 4-5 5-7 2-6 10-15 2-5 4-6 15-25 5-8 4-6间距/m 0.4～1.3 0.3～0.4 0.3～0.4 0.3～1.0 0.3～0.5 0.5～1.0 0.6～1.5 0.2～0.3 4.0～5.0 0.2～0.5 0.2～0.5 5.0～8.0 0.4～0.8 0.2～0.5 JRC 13 7 69 77 6 57 9 61 5 8 7结构面类型卸荷型构造型构造型卸荷型构造型卸荷型构造型构造型卸荷型构造型构造型构造型构造型构造型风化程度中等风化中等风化中等风化中等风化中等风化中等风化中等风化中等风化中等风化中等风化中等风化强风化中等风化中等风化
3.1 滚石初始位置确定
确定滚石初始位置是进行滚石灾害评价的重要部分。离散单元法是研究结构面发育的非连续岩体稳定性的常用方法之一[23]。本文采用UDEC（Universal Distinct Element Code）软件对5处危岩体边坡二维剖面的稳定状态和变形破坏过程进行模拟。危岩体边坡岩体内主要发育结构面组数及参数通过现场调查获得（表2）。岩体物理力学指标按照国际岩石力学学会试验规范[24]通过室内试验和现场试验测得（表3）。结构面力学指标则通过查询文献获得[25]（表4）。
表2 岩体内结构面组数及参数
Table 2 Numbers and parameters of the discontinuity sets in 5 unstable slopes
编号W01 W02 W03 W04 W05里程桩号K43+120～K43+220 m K43+600～K43+672 m K43+700～K43+780 m K44+520～K44+640 m K50+152～K50+366 m高程/m 2 157 2 158 2 138 2 095 1 914岩性花岗闪长岩安山岩安山岩英安岩石英砂岩岩体结构镶嵌结构镶嵌结构镶嵌结构镶嵌结构镶嵌结构岸坡结构斜向坡顺向坡顺向坡顺向坡斜向破破坏模式倾倒式倾倒式倾倒式倾倒式倾倒式体积/m3 31 758 23 520 43 000 13 772 43 125
表3 岩体物理力学指标
Table 3 Mechanical properties of rock
编号W01 W02 W03 W04 W05密度/g/cm3 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7内聚力/MPa 2.5 1.9 1.9 1.6 1.9摩擦角/°45 43 43 42 41弹性模量/GPa 25 23 23 20 9泊松比0.25 0.24 0.24 0.23 0.22
表4 结构面力学指标
Table 4 Mechanical properties of discontinuity
编号W01 W02 W03 W04 W05摩擦角/°35 32 32 30 35内聚力/MPa 0.48 0.23 0.23 0.15 0.43法向刚度/GPa/m 16.9 15.6 15.6 12.0 11.4切向刚度/GPa/m 7.5 6.3 6.3 5.0 4.4
5处危岩体边坡二维地形剖面从叠加预建公路设计线路数据的地形图（比例尺1/1000）中提取获得。利用现场调查、室内试验及文献查询获得的岩体结构面参数及岩体、结构面力学指标对危岩体边坡二维地形剖面进行网络剖分及UDEC模拟，将危岩体边坡二维剖面边坡位移矢量最大的位置确定为滚石初始位置（A-E，图6）。模拟结果与根据现场危岩体调查结果确定的滚石初始位置基本一致，故认为将5处危岩体边坡二维剖面UDEC模拟结果中边坡位移矢量最大的位置确定为滚石初始位置是可靠的。
图6 5处边坡二维剖面位移矢量及滚石潜在位置（A-E）
Fig.6 Displacement vectors and potential rockfall initial positions(A-E)for the 5 slope profiles
3.2 滚石质量选取
滚石质量是进行滚石灾害评价的基本参数之一，其直接影响滚石的动能大小。滚石质量选取方法主要有实地量测和结构面密度估算两种方法[26]。本研究中，由于危岩体边坡过于陡峭导致无法直接量测危岩体尺寸，作者通过统计分析已发生滚石事件块石尺寸的分布范围，反推得到危岩体的尺寸分布范围，利用室内试验测得的岩石密度计算得到危岩体质量分布范围，并在分布范围内选取6个不同质量作为代表值进行滚石运动模拟。现场调查发现5处危岩体边坡坡脚均散落堆积大量早先发生过滚石事件的块石，对其尺寸进行统计（图7）。W01边坡滚石尺寸主要集中分布在0.005～0.100 m3，室内试验测得岩石密度为2.7 g/cm3，计算可知滚石质量范围为13.5～270 kg，选取10 kg、50 kg、100 kg、150 kg、200 kg和300 kg作为该处边坡滚石质量代表值进行滚石运动模拟计算。同理可以确定并选取其余4处危岩体边坡滚石尺寸主要分布范围和滚石质量代表值（表5）。
图7 块石尺寸统计频率图
Fig.7 Statistical results of block size ranges of 5 unstable slopes
为保证选取的滚石质量具有可靠性与代表性，利用边坡岩体中结构面密度对危岩体尺寸进行估算，计算结果与上述统计所得尺寸分布范围基本一致，表明通过统计已发生滚石事件块石尺寸而选取危岩体尺寸的方法可靠有效，该方法可为今后滚石研究工作提供参考。
3.3 滚石运动模拟
滚石运动特征是进行滚石灾害评价的基础条件。滚石运动特征取决于边坡剖面几何形态、边坡植被生长情况、边坡表层岩性、岩屑粒度、摩擦度、初始速度以及滚石块体形状与尺寸等因素[27]。滚石运动特征可以通过经验判断和数值模拟两种方法获得[28-29]。本文采用数值模拟方法建立5处危岩体边坡二维剖面数学模型并运用RocfallⅤ.4.0对滚石在边坡上的运动轨迹、弹跳高度、能量和平移速度变化进行模拟。该数值模拟需要的参数包括边坡二维剖面、滚石质量及法向与切向阻尼系数等。边坡二维剖面利用CAD软件从叠加预建公路设计参数的1/1 000矢量化地形图上提取获得。滚石质量通过统计分析已发生滚石事件块石尺寸反推并采用结构面密度进行估算验证的方法确定（表5）。法向与切向阻尼系数受边坡物理特性、边坡植被生长条件及块石形状及尺寸等因素影响[30-31]，可通过现场试验法[32]、反演分析法[33]、理论估算法[34-35]及文献查询法[36]四种方法获取，由于缺少大量历史滚石事件的记录资料以及现场试验受限的原因，在本研究中前三种方法不适用。因此，本文通过经验查表法获得5处危岩体边坡的法向与切向阻尼系数（表6）。由于本区边坡多以裸露基岩为主并且边坡坡度大于50°，故粗糙度选为0°，初始速度为0 ms-1，而摩擦角初步确定为30°（表6）。RocfallⅤ.4.0滚石运动模拟的输出结果包括滚石在边坡二维剖面上的运动轨迹、弹跳高度、动能及平移运动速度等，对滚石灾害防护措施的确定与评价具有指导意义。
表5 滚石运动模拟块体质量取值表
Table 5 Representative values of rockfall mass used in the simulation of rockfall
编号W01 W02 W03 W04 W05滚石尺寸/m3 0.005～0.100 0.010～1.000 0.005～0.500 0.050～1.000 0.005～0.100密度/g/cm3 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7滚石质量代表值M1/kg 10 50 10 100 10 M2/kg 50 100 50 500 50 M3/kg 100 500 100 1 000 100 M4/kg 150 1 000 500 1 500 150 M5/kg 200 2 000 1 000 2 000 200 M6/kg 300 2 500 1 500 2 500 300
表6 滚石运动模拟参数选取表
Table 6 Parameters used for the rockfall simulation
编号W01 W02 W03 W04 W05路面法向阻尼系数0.37±0.03 0.34±0.03 0.34±0.03 0.33±0.03 0.37±0.03 0.40±0.04切向阻尼系数0.87±0.04 0.86±0.04 0.86±0.04 0.85±0.04 0.87±0.04 0.90±0.04摩擦角/°30±2 30±2 30±2 30±2 30±2 30±2粗糙度/°0 0 0 0 0 0初始速度/ms-1 0 0 0 0 0 0
对W01危岩体边坡6种不同质量滚石各进行1 000次滚石运动模拟计算得到滚石从初始位置下落到运动终止过程中在边坡二维剖面上的运动轨迹、弹跳高度、动能和平移速度变化情况（图8）。结果表明，不同质量滚石的运动轨迹、弹跳高度和速度散点折线图变化趋势基本相同，数值大小接近，只存在局部较小的差异，而动能散点折线图变化趋势相似，极值出现位置基本相同，但峰值大小存在很大差距，且动能峰值比值与滚石质量比值基本一致，表明在同一边坡滚石质量对滚石运动轨迹、弹跳高度和速度三个参数影响较小，可忽略不计，但对滚石动能的影响巨大，不可忽略。该处边坡预建公路道路中线距离滚石初始位置水平距离为52.0 m，公路宽度为11.6 m（其中，路面宽度为8.8 m，路面两侧排水沟宽度合计2.8 m）。
图8 W01边坡滚石模拟结果散点折线图（a）运动轨迹、（b）弹跳高度、（c）平移速度、（d）动能
Fig.8 Rockfall simulation for W01 slope
运动轨迹图和弹跳高度图显示，滚石从边坡初始位置开始下落在公路上方护坡、路面及下方边坡等位置发生多次碰撞弹跳。不同质量滚石的最大弹跳高度均约为13.0 m，距初始位置水平距离均为44.9 m。从运动轨迹图中提取滚石运动终点数据分析可知，滚石运动距离为44.2～136.5 m，平均值为60.5 m，99%集中在44.2～68.1 m，只有1%分布在68.1～136.5 m。对于6种不同质量滚石按质量从小到大的顺序，滚石堆积率即运动终点位于公路范围内的滚石占模拟滚石总数的百分比分别为14.74%、15.63%、13.47%、14.33%、11.66%和12.76%。
速度和动能散点折线图反映了滚石从初始位置开始下落到运动停止过程中的速度和动能变化情况。本边坡速度和动能散点折线图均有两个峰值，第一个峰值是滚石与公路路面发生第一次碰撞时对应的最大速度和最大动能，距离初始位置约49.7 m；第二个峰值是滚石从公路所在平台外侧边缘（距离初始位置约69.0 m）下落到堆积过程中的最大速度和动能，距离初始位置约95.5 m。不同质量滚石（按质量从小到大的顺序）最大速度、最大动能及对应位置依次为22.2 m/s、2.62 kJ、49.7 m，22.1 m/s、12.84 kJ、49.7 m，22.2 m/s、26.30 kJ、49.7 m，22.1 m/s、39.05 kJ、49.7 m，22.2 m/s、51.91 kJ、49.7 m和22.1 m/s、78.13 kJ、49.7 m。
运用上述方法对其余4处危岩体高边坡进行相同的滚石运动模拟得到相应的运动轨迹、弹跳高度、动能和平移速度变化曲线图，使用相同的统计分析方法得到5处危岩体高边坡二维剖面上不同质量滚石的运动距离、最大弹跳高度及位置、最大速度及位置、最大动能及位置和堆积率等数据结果（表7）。
从表7中可以发现，W04和W05危岩体高边坡二维剖面上滚石最大平移速度、最大动能和最强烈碰撞回弹位置均不在公路范围内，而是在公路上方的边坡上。滚石运动距离和公路范围两列数据表明，5处边坡上公路均位于滚石影响区域内。其中，W01-W04高边坡二维剖面上公路位于滚石运动距离最大值和最小值之间，一旦滚石发生公路受到滚石灾害作用的可能性极大，而W05高边坡二维剖面上公路一部分位于初始位置和滚石运动距离最小值之间，另外一部分位于滚石运动距离最小值和最大值之间，一旦发生滚石公路将肯定会受到滚石灾害作用。
表7 滚石模拟计算输出结果统计表
Table 7 Maximum values for each parameter extracted from rockfall simulation for 5 unstable slopes
注：No.-危岩体边坡编号；RC-公路范围(m)；M-滚石质量(kg)；MD-运动距离(m)；L-位置(m)；BH-弹跳高度(m)；TV-平移速度(m/s)；TKE-动能(kJ)；DR-滚石堆积率(%)
No.W01 W02 W03 W04 W05 RC/m 46.2～57.8 28.1～39.7 42.2～53.8 50.8～62.4 7.2～18.8 M/kg 10 50 100 150 200 300 50 100 500 1 000 2 000 2 500 10 50 100 500 1 000 1 500 100 500 1 000 1 500 2 000 2 500 10 50 100 150 200 300 MD/m 44.2～133.0 44.2～136.5 44.2～130.8 44.2～133.4 44.2～131.2 44.2～132.7 26.1～46.6 26.1～46.5 26.1～48.1 26.1～47.1 26.1～47.1 26.1～46.8 40.1～62.8 40.1～61.9 40.1～63.3 40.1～63.3 40.1～63.1 40.1～63.4 48.6～64.6 48.6～64.6 48.6～64.6 48.6～64.6 48.6～64.6 48.6～64.6 11.2～20.4 10.4～21.2 11.7～20.8 10.8～20.5 10.5～20.5 11.8～21.2 L/m 44.9 44.9 44.9 44.9 44.9 44.9 26.4 26.4 26.4 26.4 26.4 26.4 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0 49.4 49.4 49.4 49.4 49.4 49.4 1.32 1.32 1.32 1.32 1.32 1.32 BH/m 13.75 12.84 13.98 17.22 12.88 13.61 10.48 9.65 9.95 10.29 10.07 10.06 13.13 12.94 12.91 12.86 12.76 13.02 18.81 19.27 19.98 19.25 18.33 18.09 4.42 4.44 4.42 4.42 4.38 4.41 L/m 49.7 49.7 49.7 49.7 49.7 49.7 31.7 31.7 31.7 31.7 31.7 31.7 42.4 42.4 42.4 42.4 42.4 42.4 39.5 39.5 39.5 39.5 39.5 39.5 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 TⅤ/m/s 22.2 22.1 22.2 22.1 22.2 22.1 16.1 16.0 16.0 16.1 16.1 16.0 26.0 25.9 26.0 26.0 25.9 25.9 26.1 26.3 24.3 24.1 24.5 26.3 15.8 16.1 16.0 15.9 16.0 15.8 L/m 49.7 49.7 49.7 49.7 49.7 49.7 34.3 33.0 33.0 34.3 33.0 34.3 42.4 42.4 42.4 42.4 42.4 42.4 39.5 39.5 39.5 39.5 39.5 39.5 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 TKE/kJ 2.62 12.84 26.30 39.05 51.91 78.13 7.65 14.79 74.22 156.36 295.91 383.77 3.51 17.43 34.88 175.49 348.61 525.52 36.47 184.72 323.23 478.44 659.18 920.78 1.65 8.51 16.86 25.17 33.92 49.31 DR/%14.74 15.63 13.47 14.33 11.66 12.76 29.53 31.83 28.63 27.53 28.93 30.13 9.41 12.51 11.41 10.91 9.31 11.11 9.41 10.01 8.71 8.41 9.51 8.91 98.60 96.00 93.49 97.70 96.20 97.00
4 滚石灾害区域划分及防护措施
滚石灾害区域划分有助于滚石防护措施的选取。国外学者提出根据滚石动能大小可以将受滚石影响的区域划分为低强度区、中强度区和高强度区[37]。国内学者提出根据滚石运动距离最小值和最大值将受滚石影响的区域划分为高危险区、危险区和安全区[38]。由于滚石具有动能，滚石通过公路时将对正在公路上行驶的车辆和行人造成强烈冲击，严重威胁通行车辆及行人的生命健康及财产安全，此外滚石与公路发生摩擦或碰撞也将影响其使用寿命；而滚石堆积将严重影响公路正常使用，加重道路落石清理任务，严重影响过往车辆和行人正常通行。所以，本研究中基于滚石运动模拟得出的滚石动能和滚石堆积率对滚石影响区域（即位于初始位置与滚石运动距离最大值之间的区域）进行划分。根据滚石动能将滚石影响区域划分为三个强度区：低强度区，指滚石动能不大于30 kJ的区域；中强度区，指滚石动能大于30 kJ并且不大于300 kJ的区域；高强度区，指滚石动能大于300 kJ的区域。根据滚石堆积率将滚石影响区域划分为三类堆积区：滚石堆积率不大于30%的区域定义为低堆积区，滚石发生后滚石堆积在公路上的可能性不大于30%，对公路正常通行影响较小；滚石堆积率大于30%并且不大于70%的区域定义为中堆积区，滚石发生后滚石堆积在公路上的可能性介于30%-70%，对公路正常通行影响较大；滚石堆积率大于70%的区域定义为高堆积区，滚石发生后滚石堆积在公路上的可能性大于70%，对公路正常通行影响极大。综合采用上述2种划分原则，滚石影响区域可以划分为9个区域。本研究中5处高边坡上公路分别位于中强度低堆积区、高强度中堆积区、高强度低堆积区、高强度低堆积区和低强度高堆积区。
滚石运动模拟分析结果显示5处高边坡上公路均位于滚石影响区域内，滚石区域划分结果表明5处高边坡上公路设施正常使用、通行车辆及行人生命财产安全均受到滚石灾害不同程度威胁。由于滚石灾害具有突发性，依靠目前普遍应用的岩石工程技术无法对滚石灾害进行及时预测。因此，为提高边坡稳定性避免意外事故发生，非常有必要采取滚石灾害防护措施。常用的滚石灾害防护措施包括修筑挡土墙、路堤、拦截屏障、拦截沟、拦护网、锚杆以及在坡脚平坦部分铺设垫层等[39-42]，其中，挡土墙、路堤、拦截屏蔽和拦截沟等有效防护措施需要在坡脚有足够的修筑空间，常用拦护网一般都具有100kJ的能量吸收能力，铺设缓冲吸能垫层要求坡脚相对平坦。在本研究中可以采用以下不同防护措施：（1）在进行边坡开挖时需采取控制爆破，尽可能减小施工扰动；（2）对于W01和W05高边坡上不稳定块体进行人工清除，或使用拦护网对不稳定块体进行拦截；（3）对于W02、W03和W04高边坡上的较小不稳定块体同样进行人工清除或者使用拦护网拦截，对于较大不稳定块体使用锚杆对其进行加固，并在坡脚修筑挡土墙和拦截沟。
5 结论
本文研究区G219公路乌克尔朝龙沟至松树沟段位于西北寒旱区高边坡，边坡岩体中发育有大量卸荷型结构面，物理风化强烈，滚石灾害频发。综合运用现场调查、室内试验和数值模拟等方法，共识别出5处危岩体高边坡，当其受到地震、降雨或者人类活动（如爆破开挖、通行车辆振动等）等诱发因素作用时极可能失稳形成滚石。
根据滚石动能和堆积率等两个指标对滚石影响区域进行滚石灾害区域划分，结果表明5处高边坡上公路分别位于中强度低堆积区、高强度中堆积区、高强度低堆积区、高强度低堆积区和低强度高堆积区，严重威胁通行车辆及行人生命财产安全，影响预建公路使用寿命。
为减小滚石灾害避免意外事故发生，可采取以下防护措施：边坡开挖时采取控制爆破，减小施工扰动；对于高边坡上的较小不稳定块体可进行人工清除或者使用拦护网拦截；对于高边坡上的较大不稳定块体可使用锚杆进行加固，并在坡脚修筑挡土墙和拦截沟。
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