渝黔铁路危岩落石防护研究设计

渝黔线多处分布有高陡边坡危岩及崩塌落石问题,对铁路施工、运营带来较大安全风险。本次研究设计专门对危岩落石建立了独立的一套评价体系,把定性评价转化为定量评价,并根据评价结果及计算数据选取最合适的防治措施,以达到消除或降低边坡危岩灾害的目的。     

路基高陡边坡稳定性有限元分析

利用有限元数值分析方法对长白山区路基高陡边坡岩体崩塌、落石的稳定性进行了研究 ,在分析路基高陡边坡岩体应力分布基础上 ,提出了由于边坡岩体软弱岩层在上覆硬岩的压力作用下产生蠕变 ,从而很大程度上影响整个边坡稳定性的结论 ,为以后的高陡边坡工程设计与施工提供参考依据     

三峡库区陡高边坡落石运动特性数值模拟分析

【目的】探究三峡库区陡高边坡落石运动规律和落石灾害的影响,为工程防治提供依据。【方法】以重庆市万州区天生城危岩落石为研究对象,基于概率统计、能量损失、碰撞回弹等理论,运用Rocfall危岩落石轨迹模拟软件,建立该危岩落石的二维数值模型,通过对已经发生的单体落石的数值模拟运动路径与理论计算的运动路径进行对比分析,确定有关数值模拟参数取值的合理性。【结果】通过数值模拟获得了落石运动特性的落石弹跳高度、平移速度、总动能图及不同质量落石停积位置概率;落石对坡脚公路和学校影响概率为100%。【结论】研究结果对三峡库区危岩落石防治工程中被动防治位置的确定以及落石的拦截高度、能量大小等参数的预测提供了重要依据。     

落石冲击作用下X80架空管道力学响应分析

长输管道穿越崩塌多发区域时，时常遭受落石等危岩体的冲击威胁，易造成管道冲击失效，影响管道生产安全运行。如何科学进行落石冲击下管道安全评价，是业界关注的问题之一。文章通过有限元仿真软件建立落石冲击架空管道的力学模型，研究落石形状、管道壁厚、管道内压等工程因素对管道应力应变的影响规律。结果表明，相同质量下，落石形状不同，对管道造成局部凹陷程度也不同，其中，楔形石块对管道伤害最大；落石冲击后的能量减少；落石的最大坑深随着落石冲击速度的增加而增加，随着管道内压和壁厚的增大而减小；此冲击过程中耗散能一直存在。分析结果将为长输管道的铺设和防护提供一定理论依据。     

岩质边坡块体崩塌运动路径分析研究

崩塌和落石是高陡边坡上经常发生的地质灾害现象.特别是在傍山建筑、道路边坡工程以及露天矿山边坡工程中,由于崩塌发生的突然而猛烈,对工程施工及人民生命财产造成巨大危害.同时,治理比较困难而且较为复杂,特别是对于大型崩塌,一般多遵循预防为主的原则.以岩质边坡滚石为研究对象,采用Rocfall数值模拟的方法,对滚石的运动特性、影响滚石运动轨迹的关键参数以及其确定、滚石灾害的防护等方面进行了系统探究.     

软岩高陡边坡的稳定性分析评价

本文以某软岩高陡边坡作为例子,针对软岩高陡边坡的前期变形破坏迹象、水文地质以及岩体结构特征等进行了介绍,从而对该边坡的可能破坏模式进行了判断,同时以此为基础,评价了软岩高陡边坡的稳定性。     

基于视频图像识别的崩塌落石监测预警系统设计与实现

为了提高视频采集设备在地质灾害监测预警中的智能化水平,采用工程地质学、图像处理、通讯技术相结合的方法,编写了一套基于视频影像的崩塌落石检测代码,并设计了相应的硬件搭载设备.崩塌落石检测程序写入野外视频采集装置内运行,仅回传危险发生时的视频片段和报警结果,以降低系统对网落带宽的要求.该系统是在灾害发生后的起始时刻捕捉危险信号并发出警报,提供了辅助灾前预报的第二道防线.给出了系统在公路边坡和居民区山坡中的布设原则.以人工模拟滚石的方式测试了系统对崩塌落石的检测效果,发现错报率31.0%,漏报率10.3%,说明系统灵敏度可满足要求,但抗干扰能力还有待提高.     

基于显著性特征的岩质边坡缺失岩块搜索方法

边坡上滑动后静止的岩块易再次诱发落石灾害.针对此，提出了一种基于显著性特征的缺失岩块搜索方法，该方法首先使用Background Matting算法对不同时刻的边坡图像进行差异分析，以检测由于岩块缺失所引起的图像变化区域；然后，采用YOLOv5s算法对变化区域中的岩块进行识别，确定缺失岩块的位置；接着，运用U2net网络剔除岩块背景噪声，并运用SURF算法提取岩块显著性特征（纹理、轮廓、面积）；随后，使用Sgmnet网络进行特征匹配，根据纹理、轮廓和面积三个方面计算岩块间的相似度；最后，根据相似度大小确定移动岩块间的关联关系.结果表明，基于显著性特征的缺失岩块搜索方法能够准确查找缺失岩块，准确率为85%，弥补了现有边坡落石监测方法的不足.     

危岩崩塌灾害研究现状与趋势

危岩崩塌是一种全球性泛生型山地灾害,传统地质灾害的3个组成部分之一,严重威胁着山区公路交通运输安全、城镇居民生命财产安全和矿山生产安全。通过对国内外研究文献的查阅分析并结合作者多年在三峡库区的研究实践,将危岩崩塌灾害的研究现状概化为危岩破坏机理与地貌演化、崩塌落石运动特性、危岩崩塌灾害防治技术等3方面,系统梳理了每个方面的研究情况,发现国内外学者多年来一直聚焦崩塌落石运动特性研究,目前逐渐重视对崩塌灾害发生前危岩破坏机理的研究,危岩崩塌灾害治理技术研发问题也得到部分学者的关注。指出了危岩崩塌灾害进一步研究应予以关注的3个科学问题,即危岩破坏的断裂力学表达、危岩解体力学过程和崩塌灾害应急安全警报。研究成果对于推动危岩崩塌灾害减灾理论与减灾技术研究有积极意义。
     

谈SNS柔性防护网的应用及施工安装方法和注意事项

山区铁路,大多地形险峻、地质复杂,易造成崩塌、落石等病害,严重危及行车安全.为了防治崩塌落石等病害,全面引进了SNS布鲁克柔性防护网技术,用于崩塌落石病害防治.该产品构件生产标准化,无需现场加工,易于施工安装,快捷简便,经济适用,与传统的钢筋混凝土、污工防护系统相比,可大量省工、省时、省钱且使用寿命长达20至50年.因此,该系统具有较大的推广价值.施工中,由于山高地险,对行车和人身安全构成较大威胁,同时不易对施工质量进行安全卡控,本论述根据施工经验,较为详细地介绍施工组织、方法及注意事项,以期对相关工程提供帮助.     

基于多轨道SBAS方法的露天矿高陡边坡形变监测

面向深凹露天矿形变监测,利用三组Sentinel-1数据对鞍钢集团大孤山铁矿进行小基线子集分析,研究了一种基于地形特征的坡向位移求解方法,将三组卫星视线(line of sight,LOS)方向形变转换为坡向位移.三组监测结果均与实测数据存在较高一致性,且与矿区降水量变化存在相关性.大孤山铁矿矿坑的形变区域主要集中在西北帮.研究表明:岩体结构、岩性与降水是影响露天矿坑边坡稳定性的主要因素.多轨道小基线子集法可作为常规监测手段来监测深凹露天矿潜在的形变,为防灾减灾、安全生产提供技术支持与依据.     

露转地逆倾分步开采对含断层高陡边坡稳定性的影响

以攀枝花某钒钛磁铁矿高陡边坡为工程背景,对逆倾分步开挖条件下含有断层边坡的稳定性问题进行了研究.通过现场踏勘、工程地质钻探方法,初步掌握岩层及断层分布情况,通过对现场钻孔岩块样品的测试,获取了岩层物理力学参数.在此基础上,运用FLAG3D软件数值模拟了有断层存在的情况下露天转地下逆倾分步开采对露天高陡边坡稳定性的影响,得出了该矿区露转地边坡内部应力及位移分布特征和边坡变形及破坏规律,揭示了F316、F317断层对边坡滑移模式与稳定性的影响,对于采矿安全和提前预警有重要意义,同时为正确确定合理开采方案和制定合理的安全治理技术措施提供了依据.     

陡倾顺层边坡地下开挖失稳模式分析

为了探究陡倾顺层边坡在地下开挖工况下的失稳模式,进行陡倾顺层边坡的地下开挖相似模型试验,并通过离散元软件(universal distinct element code,UDEC)数值模拟分析与相似模型试验互相验证,以极限平衡法为理论基础提出该失稳模式的稳定性分析方法,并以相似模型试验验证方法的可行性。试验结果表明,陡倾顺层边坡开挖后,其开挖区上方岩体将沿岩层层面发生剪切滑动,并导致边坡坡面产生塌陷,可见其失稳模式为"滑塌"破坏。通过计算边坡模型潜在滑塌岩体的抗滑力和下滑力,定义安全系数为其比值,得其安全系数为0.66。该稳定性分析方法可为边坡安全性评价提供新思路。     

露天高陡边坡三维固流耦合稳定性

为了研究地下水对露天高陡边坡稳定性的影响,采用三维有限差分数值计算方法对露天高陡边坡的稳定性进行了固-流耦合研究.通过与无地下水影响时的边坡稳定状况进行比较,阐述了地下水对边坡应力场、破坏场以及位移场的具体影响结果.计算结果表明,地下水在一定程度上降低了边坡的稳定性,成为边坡失稳的隐患.在判断边坡的稳定性时提出了一种新的判断方法,即运用边坡移动速度的变化趋势结合边坡的位移量以及破坏场范围判断边坡的稳定性,提高了数值计算分析的可靠性.     

露天矿高陡边坡岩体参数获取与稳定性评价方法研究

针对露天矿高陡边坡岩体参数难获取和稳定性易变化的问题,本文以攀枝花露天矿高陡边坡为研究对象,采用非接触式无人机摄影测量技术获取研究区域的三维模型,统计结构面的分布情况,结合室内岩石力学试验数据,采用国家BQ标准进行岩体质量分级,并给出边坡岩体强度力学参数建议值。在此基础上,通过有限单元法分析了矿区在开采条件下边坡的稳定性动态演化特征,并对开挖过程边坡的稳定性做出了评价。结果表明:随着矿区的开采,边坡在开挖面附近由于卸荷作用发生位移回弹,最大位移增量为33.2 mm;塑性区主要集中在断层和矿岩界面附近,以剪切屈服为主;边坡稳定性随着矿区的开采逐渐降低,直至达到临界稳定状态。采用锚索对边坡进行加固,并采用塑性区面积占比对加固前后的稳定性进行评价,评价系数α由加固前的0.4降低至加固后的0.05,证明了加固措施的有效性。本文相关研究可为露天矿高陡边坡岩体参数取值和稳定性评价提供参考。     

高陡边坡滑坡的潜在影响因素分析及安全评价

针对厂坝露天矿高陡边坡滑坡的可能性和影响因素的不确定性,根据现场调查资料及监测数据,首先分析了影响边坡滑坡的五个潜在影响因素,并通过正交实验找出了关键影响因素,分析了影响滑坡的关键作用路径;然后进行回归分析,获得了影响因素与位移矢量间的拟合函数,并在极限状态下数值计算得出一系列岩体强度参数及其对应的位移和安全系数.最终获得了岩体参数和位移矢量之间以及安全系数和位移矢量之间的拟合函数.研究表明,该边坡安全系数在1左右,处于较不稳定状态,应加强监测.     

基于PFC离散元的多层岩质陡坡危岩崩落序列研究

以三峡库区重庆万州青草背后山多层危岩边坡为研究对象,结合离散元仿真技术建立PFC3D颗粒流多层岩质陡坡危岩崩落的过程,并根据区域颗粒岩块位移、速度、荷载指标进行对比分析,分析了多层岩质陡坡危岩崩落序列规律及层间荷载变化规律。结果表明：该方法能合理呈现危岩陡坡的崩落规律,从曲线可以得到岩体峰值运动速度会随崩落时间逐渐衰减,崩落速度受力链断裂的影响较大,第1层力链影响速度峰值最大可达2.5m/s,下部危岩体对上部的回弹作用导致力链断裂速度由500st/p加快至167st/p。力链在每个崩落的峰值强度时刻都有明显的衰减,且随崩落时间推移衰减逐渐增大。该方法模拟的危岩崩落过程更加简便直观,为以后研究岩质陡坡危岩的破坏预测提供了重要手段。     

皇甫川流域丘陵沟壑区陡沟坡植被特征初探——以准格尔旗境内陡沟坡为例

皇甫川流域陡沟坡面积不断增加,水土流失严重,陡沟坡植被的建设在水土保持工作中具有重要作用,而陡沟坡植被特征对林草植被建设具有指导意义.对皇甫川流域陡沟坡植被的调查研究表明:1)研究区以多年生中旱生草原植物种为主,区系地理成分以达乌里—蒙古成分、东亚成分为主;2)阴坡植被有中生化的趋势,阳坡植被表现出旱化的特点,坡面植被灌丛化.因此,在陡沟坡植被建设与恢复中,应以这些特征为依据进行物种的选择和配置.     

土工格栅在高陡路堤边坡防护中的应用

以北福高速公路高陡坡段路堤边坡防护工程为依托,介绍了土工格栅在高陡路堤边坡防护中的应用。以此解决公路在跨越地形较陡路段时的边坡稳定问题,从而保证施工安全、边坡稳定及工程质量。而且在减少土石方量的同时能在缩短工期、少占农田等方面取得较好的经济效益和社会效益。     

评价高边坡断层的直接约束方法

为正确评价断层对于岩石高边坡安全稳定性的影响,采用接触力学的求解方法——直接约束法模拟断层的滑移和脱开等不连续行为。重点分析了岩体中断层不同的接触性状(如考虑断层与岩体的滑移脱开)。应用弹塑性有限元方法对彭水水电站船闸高边坡分步开挖过程进行了数值仿真分析。通过不模拟滑移脱开与模拟滑移脱开的对比研究,模拟滑移脱开后断层的变形和塑性区显著增大,在断层处变形较大以致于有滑坡的可能。该项研究在岩石高边坡稳定分析中具有重要的意义。