1300 岩 土 工 程 学 报 2007年
滚石运动状态以跳跃为主，局部有滚动和滑动的可能。滚石跳跃时，受多种因素作用，跃起高度有所不同，表4为运动到坡脚的滚石在坡面跳跃的最大高度、最小高度以及平均高度的统计。
表4 滚石跳跃高度分析表
Table 4 Analysis of jumping height of rockfall
最大高度/m
最小高度/m
平均高度/m 一 二 三
一 二 三
一 二 三 FH段 4 5 8 0 0 0
0.61.73.3
8 1 2 HI段 3.5 5 15 0 0 0 1.32.1
2 8 4
LM段 2.3 2.5 3.8 0 0 0
1.21.51.7
4 7 5 MN段
3.5 3.8 4.7 0 0.5
0.1.52.22.3
8 0 1 5 说明：表中一、二、三分别表示第一、二、三组试验。
由表4可见，岩块跳跃时，跃起的高度最高可达15 m，一般为2～3 m。在同一记录点，滚石跳跃的最大高度和平均高度按第一、二、三组试验依次增加，而这三组试验中，岩块的初始滚落点（E，C，A点）与记录点距离以第一组最近、第二组次之、第三组最远，即滚石运动到某一记录点的速度按第一、二、三组试验依次减小，这说明滚石的跳跃高度与滚石碰撞前的速度有关，碰撞前速度越大，跳跃高度越大。然而，在同一组试验中，跳跃高度并不随滚石初始滚落点与记录点的距离增大而增大，这说明跳跃高度，除了与碰撞前，滚石的运动速度有关外，还与碰撞处的坡面状况有关。另外，从力学的角度看，碰撞前速度方向与接触面交角越大，碰撞后跳跃的高度越大。 2.4 滚石破碎情况
滚石在坡面运动，与坡面不断碰撞，在此过程中，部分破碎，部分保持完整。滚石破碎与否取决于滚石的硬度、结构面的发育情况、碰撞时的速度、接触面的特征和接触的角度等。本试验的256块岩石中的有114块破碎，占总数的44.5%。
破碎的滚石半数以上全部停留在坡面上，部分落入坡底。落入坡底的部分由于质量大为减小，单个的动能大为降低。
3 各影响因素的正交试验分析
滚石在坡面上运动，影响其运动特征的因素多种多样，如果能够确定各因素哪个影响较大，哪个影响较小，各因素依什么样的水平搭配起来影响最大或最小，就可以在危岩体的治理设计中区别对待各个因素，将重点放在对危岩体运动影响较大的因素上，使治理方案设计更安全、更经济。而正交试验设计[8-11]是解决这一问题的有效工具。正交试验设计是用于多因素试验的一种方法，用这种方法可判断出较优的试验条件，如果对试验结果进行直观分析，还可更全面、更
系统地掌握试验结果，做出正确的判断。
3.1 正交试验设计
影响滚石运动的因素很多，要在一次试验中考虑所有的因素是不太现实的，因此选取3个因子：滚石的质量，滚石的形状和坡面状况（包括坡角以及与坡角相关的坡表覆盖层）。根据各次试验岩块的形状（主要有薄片状、块状和长条状）以及岩块质量和坡面条件，每个因子分别取3个水平，如表5所列。
表5 正交试验的因素及水平 Table 5 Factors and levels of orthogonal tests A岩块
B岩水平质量块形C边坡坡度和覆盖层状况 m/kg 状 1 9.5≤m<15 薄片坡度39°，碎石土和煤渣浮于坡面 (坡面EF段) 15≤平均47.5°，大部分基岩裸露，2 m<21 块状部分，碎石土和煤渣，松散(坡面CE段)
3
21≤平均59.6°，基岩基本裸露 m<27
长条
(坡面AC段)
由于A，B，C都是三水平的因子，可以选L49(3)表安排因素影响分析的试验方案，试验内容见表6。表中的第四列空着，作为估计试验误差。
在实际试验中，满足表6中所列的各组试验分别进行了多次，将各次试验作为该组试验的平行试验，计算其运动的平均时间，并以此作为该组试验分析的基础。
表6 试验方案 Table 6 Test schemes
试验号 1(A) 2(B)3(C)
41 1(9.5≤1(薄1[坡度39°，碎石土浮于坡m<15)片) 面(EF)]
12 1(9.5≤2(块2[平均47.5°，大部分基岩m<15)状) 裸露，部分，碎石土和煤渣，2松散 (CE)]
3 1(9.5≤3(长3[平均59.6°，基岩基本裸m<15)条) 露 (AC)]
34 2(15≤1(薄2[平均47.5°，大部分基岩m<21)片) 裸露，部分，碎石土和煤渣，3松散CE]
5 2(15≤2(块3[平均59.6°, 基岩基本裸m<21)状 露 (AC)]
16 2(15≤3(长1[坡度39°，碎石土浮于坡m<21)条) 面(EF)]
27 3(21≤1(薄3[平均59.6°，基岩基本裸m<27)片) 露 (AC)]
28 3(21≤2(块1[坡度39°，碎石土浮于坡m<27)状) 面 (EF)]
39
3(21≤3(长2[平均47.5°，大部分基岩m<27)
条)
裸露，部分，碎石土和煤渣，1
松散 (CE)]
由于相同质量的岩块的运动速度越大，对建(构)筑物的威胁越大，同时岩块以初速度为零开始运动，