危岩崩塌灾害物理演进理论框架与灾害爆发时间

【目的】构建危岩崩塌灾害物理演进理论框架，分析崩塌灾害爆发时间以进一步推进危岩崩塌减灾基础理论研究。【方法】基于危岩崩塌减灾科学问题的前期研究，遵循地貌过程发育理念及危岩周期荷载，并通过典型危岩崩塌事件爆发时间统计分析，探索危岩崩塌灾害物理演进基础理论研究新方向。【结果】1) 构建了危岩崩塌灾害物理演进理论框架，即危岩聚集体地质成因机制、危岩荷载计算理论、危岩破坏断裂力学、危岩破坏激振理论和危岩破坏起崩动力学。2) 分析结果显示约70%的危岩崩塌灾害事件爆发在夜间尤其是凌晨；危岩崩塌灾害爆发与雨季没有明显关联性，在雨季爆发的灾害事件仅占总数的56%。3) 地月固体引潮力可增强倾覆点在危岩体重心外侧的第1类倾倒式危岩的稳定性，天然状态下稳定系数可提高6.21%～11.03%，对倾覆点在危岩体重心内侧的第2类倾倒式危岩的稳定性有显著劣化作用，天然状态下稳定系数降低幅度可达到10.33%～21.52%。【结论】研究结果为进一步开展危岩崩塌灾害减灾基础理论研究指明了方向，并有助于提升灾害监测预警水平，也为深入开展地月日固体引潮力和昼夜温差冻胀力两种危岩周期荷载作用下危岩破坏机制的研究提供了科学借鉴。     

三峡库区公路缓倾角岩层边坡崩塌机理及警报系统

危岩崩塌是我国山区公路主要病害类型,具有分布广泛、前兆不明、突变失稳、致灾严重等特征,防治难度大.以发生在2007年11月20日湖北巴东高阳寨国道318线K1405并导致1辆客车被掩埋和31人死亡的特大型崩塌灾害为背景,分析了三峡库区公路边坡崩塌灾害安全问题,揭示了缓倾角层状岩体边坡危岩群发性机理.研究发现群发性危岩一般由多层危岩体叠置而成,当顶部危岩体断裂失稳后,通常作为荷载直接施加在下部危岩体上,加速了下部危岩体的破坏过程;国道318线K1405崩塌源存在9个危岩块,按照3层叠置,其破坏过程符合危岩群发性破坏机理,已经崩落的第3层危岩顶部第4层危岩体目前已处于欠稳定状态;初步构建了公路边坡崩塌灾害警报系统,包括4个部分,即监测仪、预警仪、警示牌、无线传输和信号解译.最后分析了在公路建设及养护过程中高度重视地质安全的必要性.     

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。
     

桂林翻山危岩稳定性评价的离散元分析

危岩崩塌是一种常见的山区地质灾害,由于失稳机制极其复杂且难以预测,给灾害防治造成了极大困难.为了对桂林翻山危岩进行防护治理,基于离散元模拟法(3DEC)分析了桂林翻山Ⅱ区内危岩的发育特征和破坏情况,选取滑移式危岩和坠落式危岩为目标岩体,对目标岩体在重力和降雨作用下的破坏过程进行模拟并对模拟结果进行分析,结果表明:对岩块...     

中巴公路陡崖块状危岩群体崩塌前兆特征

为把握中巴公路边常见的陡崖块状危岩群体特征,通过对原有的振动台进行适当的改装,开展了地震作用下陡崖块状危岩破坏模型试验研究,以模型试验重点研究陡崖块状危岩节理倾角、危岩块度、危岩群体高度及地震强度等因素对破坏的影响。结果表明:节理倾角越大,危岩体越不稳,90°特殊垂直节理倾角表现得非常脆弱不稳,崩塌一般发生在危岩体1/3高度之上,之下几乎不发生崩塌;节理倾倒角从90°减到70°时使群体破坏模式从群体崩塌转为群体滑动破坏模式,更像是岩质边坡滑动加滚动破坏。可见以上因素对该区域危岩体崩塌起决定性作用并且具有一定的规律性前兆。     

碳酸盐岩地区危岩成因机制与变形破坏特征

通过对重庆市武隆县铁矿乡大佛岩危岩地质背景、基本特征的分析,归结出碳酸盐岩地区危岩的形成机制和变形破坏特征.分析表明:此类危岩大多为高位大型危岩,降雨、风化、溶蚀作用是危岩形成的重要外部条件,其结构特征决定其破坏模式,强降雨是其发生崩塌的关键因素,同时地震也可以在瞬间诱发危岩的崩塌、破坏.危岩带存在顺层滑塌的危险,比危岩单体有更强的破坏性,影响规模更大,危害范围更广.此类危岩在广大的碳酸盐岩分布区,特别是西南地区的城市规划或工程建设中具有较强的代表性,对此类危岩的成因机制和变形破坏特征的研究可以为预防、治理此类危岩灾害提供地质依据.     

三峡库区公路陡高边坡拉裂-滑塌型危岩破坏机制分析

[目的]探究公路陡高边坡危岩的失稳破坏机制,对确保公路交通交通安全具有重要意义.[方法]针对三峡库区公路陡高边坡中受2组结构面切割控制形成的危岩,分析了首先受控于近水平层状第一条主控结构面逐渐受拉扩展,扩展至一定程度沿陡倾卸荷裂隙面第二条主控结构面滑移变形破坏的拉裂-滑塌型危岩地质模型.考虑危岩块间的相互作用,通过转角判断相邻危岩块的荷载传递;基于断裂力学方法构建了危岩体在 自重与振动荷载作用下第一主控结构面拉断裂方程与破坏判别式,利用极限平衡理论构建了第二主控结构面在自重与振动荷载下的滑塌失稳判别式.通过对发生2007年11月20日三峡库区宜万铁路高阳寨隧道口 20 m外的拉裂-崩塌型危岩破坏,分析了被2组结构面切割面形成的3块近临空面附近的危岩位于国道318线K1405上方,在自重与工程振动荷载作用下危岩失稳破坏机制.[结果]经计算发现,针对水平状第一主控结构面,底部危岩块与中间危岩块层面间受压,不会拉裂,底部与中间危岩块联合与顶部第三危岩块层面间也不会拉裂破坏,3块危岩块联合一体后顶部层面会被拉裂扩展,导致陡倾的第二主控结构面滑塌失稳破坏坠落解体.[结论]计算结果与实际情况基本吻合,验证了含两条主控结构面的拉裂-滑塌型危岩的稳定性分析法的合理性,为危岩防治提供了重要的理论依据.     

三峡库区公路陡高边坡拉裂 滑塌型危岩破坏机制分析

[目的]探究公路陡高边坡危岩的失稳破坏机制,对确保公路交通交通安全具有重要意义.[方法]针对三峡库区公路陡高边坡中受2组结构面切割控制形成的危岩,分析了首先受控于近水平层状第一条主控结构面逐渐受拉扩展,扩展至一定程度沿陡倾卸荷裂隙面第二条主控结构面滑移变形破坏的拉裂-滑塌型危岩地质模型.考虑危岩块间的相互作用,通过转角判断相邻危岩块的荷载传递;基于断裂力学方法构建了危岩体在 自重与振动荷载作用下第一主控结构面拉断裂方程与破坏判别式,利用极限平衡理论构建了第二主控结构面在自重与振动荷载下的滑塌失稳判别式.通过对发生2007年11月20日三峡库区宜万铁路高阳寨隧道口 20 m外的拉裂-崩塌型危岩破坏,分析了被2组结构面切割面形成的3块近临空面附近的危岩位于国道318线K1405上方,在自重与工程振动荷载作用下危岩失稳破坏机制.[结果]经计算发现,针对水平状第一主控结构面,底部危岩块与中间危岩块层面间受压,不会拉裂,底部与中间危岩块联合与顶部第三危岩块层面间也不会拉裂破坏,3块危岩块联合一体后顶部层面会被拉裂扩展,导致陡倾的第二主控结构面滑塌失稳破坏坠落解体.[结论]计算结果与实际情况基本吻合,验证了含两条主控结构面的拉裂-滑塌型危岩的稳定性分析法的合理性,为危岩防治提供了重要的理论依据.     

拉剪型危岩发育过程的模型试验

拉张破坏和剪切破坏是拉剪型危岩发育的主要力学机理,基于平面应变假定,文通过室内模型试验对拉剪型危岩发育过程进行了试验研究,得到了该类危岩在荷载作用下的损伤断裂破坏是从陡崖脚部逐渐向陡崖顶部发育,危岩失稳破坏具有突发性,主控结构面在受荷初期表现为拉张破坏,当主控结构面端部扩展至距离危岩体底部一定距离后主控结构面的破坏型式表现为剪切破坏等结论,为深入进行危岩发育机理研究提供了重要的试验依据。     

九寨沟景区“8.8”震后崩塌灾害发育特征及影响因素

2017年8月8日四川省阿坝州九寨沟县发生里氏(Ms)7.0级地震,震中据九寨沟景区仅5 km,地震诱发大量崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害,严重威胁景区正常运营。通过对景区则查哇沟两岸8处重大崩塌灾害点深入调查,统计分析崩塌(危岩)规模、分布及变形破坏特征,并结合景区的地质环境,研究地形地貌、地质构造、岩性及地震对崩塌发育的影响。结果表明:该区多发育中、高位崩塌,低位较少;中、高位崩塌具有"归槽效应",形成的崩塌流呈面状破坏,危害性较大。研究结果对防治景区震后崩塌灾害有借鉴价值。     

拉剪倾倒型危岩失稳影响因素研究

运用断裂力学分析危岩中的倾倒变形破坏,基于岩石拉剪断裂试验,研究裂纹在载荷作用下起裂、扩展规律,探索断裂过程中裂纹的扩展行为,并探讨裂纹长度、宽度、倾角与荷载位置对危岩失稳模式与稳定性的影响。以重庆万州太白岩危岩为例,利用有限元软件ANSYS计算不同裂纹条件下裂纹尖端的应力状态,并讨论其与联合断裂应力强度因子的关系,模拟裂纹扩展的动态过程。结果表明,拉剪倾倒型危岩在受力破坏过程中,裂纹尖端出现拉应力集中,危岩的开裂从张拉破坏开始,下部出现压剪破坏,危岩稳定性的影响因子敏感性从大到小依次为:荷载位置、裂纹长度、裂纹倾角、裂纹宽度。     

地震荷载作用下倾倒式危岩体动力失稳机理研究

目的研究地震作用下倾倒式危岩体的动力响应规律及稳定性.方法以金沙江下游溪洛渡水电站14岩流层内1#危岩体为例,利用离散单元法对倾倒式危岩体进行全时程动力分析.结果倾倒式危岩体在地震荷载作用下发生破坏后,落石的主要运动可分为三个阶段,即启动准备阶段、倾倒、翻滚阶段和减速滞留阶段.结论揭示了地震荷载作用下危岩体的失稳规律,为危岩防灾减灾提供了理论依据,可以为类似工程提供参考和借鉴.     

基于离散元地震作用下块状危岩群体崩塌前兆特征研究

本文利用离散元软件UDEC建立多个块状危岩群体的模型,通过破坏群体最顶角的块体进行竖横向位移检测,重点研究危岩块度、危岩高度、节理倾角、外力振动强度等4个因素对崩塌时间的影响,从而说明各个因素的改变对崩塌的影响情况;对应着个体倾倒角,取横向位移与竖向位移比值,定义为位移角,以位移角变化率为判定是否出现崩塌的依据,同时观察不同情况下崩塌破坏位移角的取值,得到块状危岩崩塌破坏的位移角临界值范围在10°~15°的结论。     

压剪滑动型危岩失稳破坏准则研究

根据危岩的受力特点,建立了压剪滑动型危岩力学模型;分别求出了作用于危岩体上的重力、裂隙水压力(天然工况和暴雨工况)和地震荷载计算表达式。将作用在危岩上的荷载沿主控结构面法线和切线方向分解,得到法向力和切向力计算式;采用D-P破坏准则,建立了用主控结构面法向力和切向力表达的压剪滑动型危岩的失稳破坏准则。工程实例验证表明该准则具有一定合理性。     

压剪滑动型危岩失稳破坏准则研究

根据危岩的受力特点,建立了压剪滑动型危岩力学模型;分别求出了作用于危岩体上的重力、裂隙水压力（天然工况和暴雨工况）和地震荷载计算表达式。将作用在危岩上的荷载沿主控结构面法线和切线方向分解,得到法向力和切向力计算式;采用D-P破坏准则,建立了用主控结构面法向力和切向力表达的压剪滑动型危岩的失稳破坏准则。工程实例验证表明该准则具有一定合理性。
     

川藏铁路折多山隧道进口岩崩运动特征及防治措施

川藏铁路折多山隧道进口沟槽两侧岩屑坡大量发育,岩屑坡失稳破坏形成崩塌滚石灾害,严重威胁铁路安全。通过现场调查、理论分析、数值模拟以及力学分析综合评价洞口岩屑坡的形成因素、运动特征及危害,提出了可行的治理方案。为预测和评估折多山隧道进口上部危岩崩塌体的运动过程及影响,基于三维真实地形,考虑不同位置的岩体崩塌运动,建立了危岩体三维离散元模型,得到了洞顶危岩崩塌体的运动特征以及最危险的岩屑坡整体失稳的运动特征。此外,基于数值模拟的结果,通过理论分析,计算了最不利情况下的崩塌落石路径及冲击能量,得到了隧道洞口的危岩体的影响范围。最后,根据隧道洞口危岩及岩屑坡的分布区域及运动特征,提出了"以防为主,防挡结合"的综合治理方案。     

岩质高边坡动力稳定性评价方法与应用

以上海地区天马山采石深坑岩质高边坡为研究对象,围绕岩质高边坡工程中的动力抗滑稳定性问题,通过室内试验和现场试验,对影响岩质高边坡稳定性的地质构造、场地工程条件等内在因素进行分析.采用有限元动力分析法对高边坡在地震载荷作用下的动力响应特性进行分析,探讨地震荷载作用下,影响岩质高边坡稳定性的因素、地震荷载与岩质高边坡失稳破坏之间的关系,并采用动力有限元法与强度折减法相结合的方法进行动力抗滑稳定性研究.结果表明：地震荷载作用下的水平推力对深坑酒店的稳定性影响很大,边坡顶部岩体存在向坑内整体倾覆的危险;边坡动力失稳及动力安全系数的确立可采用位移突变的方法.
     

贵州开阳某危岩失稳形成堰塞湖影响范围分析

在峡谷河流区,危岩失稳产生的崩塌堆积体堵塞河道形成堰塞湖,进而甚至出现溃决行成洪水,是崩塌重要的次生灾害链之一。对特定的某一崩塌而言,分析其未来发生时可能形成的堰塞湖规模及其影响范围就显得尤为重要。本文结合贵州开阳某危岩实例,在阐述危岩所处地质环境条件和危岩特征基础上,计算分析了可能形成的堰塞湖高度、水体体积、回水影响范围,以及一旦溃决形成洪水可能影响的范围,取得的成果可直接用于该处地质灾害风险评价中。     

西南山区大型危岩体灾害地震稳定性数值模拟分析

危岩体灾害在我国西南山区分布广泛,开展地震作用下危岩体的稳定性研究是进行灾害风险评价和工程治理措施的前提,具有重要的意义。本文以重庆市武隆县庆口危岩为研究对象,在对危岩体地质环境和变形破坏特征野外详细调查的基础上,运用GeoStuido数值模拟软件,分析了危岩体在自然工况和不同地震动(小震、中震和大震)作用下危岩体的稳定性变化。结果表明:在自然工况下,庆口危岩处于欠稳定状态,在地震工况下,随着输入地震动峰值加速度的增大,危岩体稳定性逐渐降低。在小震作用下,庆口危岩降低至不稳定状态;在中震和大震作用,危岩体稳定性则会明显下降,安全系数最大降低幅度可达33%,危岩体可能会产生剧烈滑动。     

重庆市三峡库区地质灾害长寿区凤城危岩发育特征及治理措施

风城危岩地形复杂,由于受地层岩性、地质构造、地震及雨水作用,2000年以来,该危岩带不时出现崩塌、掉块、落石迹象.为防止危岩发生大规模的崩塌变形破坏,威胁人民生命财产安全.文章对凤城危岩发育特征及形成机制进行系统分析和定性评价,得出了危岩体处于基本稳定～欠稳定状态.提出了采取以锚固、支撑为主要措施,并辅以排水工程、封闭凹腔、局部清危及配合长期监测进行综合治理方案.