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。
     

基于权重合成-TOPSIS法的重庆公路洪灾危险性评价研究

【目的】针对重庆市公路洪灾特点,对重庆市公路洪灾危险性进行评价研究。【方法】选取重庆市38个区、县城市年均降雨量、公路沿线人口密度、洪水重现期、淹没面积和淹没天数共5个致灾因子作为评价指标建立危险性评价指标体系,构建了基于熵权法和复相关系数法的权重合成模型,得到了各评价指标的合成权重,并运用TOPSIS法对致灾因子进行了评价。【结果】极高、高、中、低和微度危险5个危险区面积比重分别为22.53%,28.6%,7.24%,18.09%和23.54%。【结论】研究结果与公路洪灾实际情况一致,可为重庆市公路洪灾防灾减灾工程提供科学依据。     

山洪冲击荷载下路基响应特性模型试验研究

山洪冲击公路路基产生破坏是山区常见的灾害之一,也是防灾减灾研究的重难点,针对这一科学问题,以平川泥石流为原型修建了试验模型,选定0.2cm,0.5cm,1cm和3种粒径混合的4种固相颗粒粒径组;1.034t/m3,1.067t/m3,1.10t/m3 3种容重组,进行12组工况的山洪冲击路基模型试验,选取量程为50kPa的土压力盒、DH5923采集系统和SONY高速摄像机等测试仪器进行数据和图像采集,获得了800余万测试数据.试验结果显示:山洪在行进过程中产生超高现象,山洪冲击在不同位置的动力响应曲线呈现差异,山洪冲击作用在各测点时长和冲击力均不相同,山洪冲击力最大值不完全随颗粒粒径和容重的增大而增大,平均值大小与容重、粒径大小呈正相关关系.     

隧道施工爆破对地表滑坡稳定性的影响

基于爆炸地震波衰减过程将作用在滑体上的动荷载修正为随时间变化的波动应力,并将其引入传递系数法中,提出了考虑施工爆破荷载影响的滑坡传递系数法.利用该方法分析了宝鸡-天水高速渭河2号大桥17号桥台码头隧道洞口滑坡稳定性在隧道爆破施工中的变化特性.结果表明:隧道爆破施工产生的振动荷载使地表滑坡的稳定系数围绕天然条件下的稳定系数呈现衰减型波动变化;隧道爆破施工荷载作用下地表滑坡稳定系数衰减到天然工况量值所需时间及稳定系数变化值与所使用的爆破药量有关,药量越大,衰减时间越长,滑坡稳定系数变化值越大;码头滑坡在隧道施工爆破药量超过1000 kg后,滑坡稳定系数最小值降低到1.15以下,滑坡体在隧道爆破施工期间易于失稳,据此提出了隧道单炮施工药量取750kg的优化方案,实践证明该药量对该滑坡的稳定性未造成劣化影响.研究成果为有效评估隧道施工爆破对地表地质环境尤其是滑坡安全性具有积极意义.     

水库岸坡排水降压模拟研究

库水位骤降对造地型填土岸坡渗流及稳定性具有重要影响,该文通过geo-studio模拟软件对巫山宁江岛岸坡进行排水管设置的数值分析研究,提出了水位骤降下的填土体岸坡与护岸结构的同步排水技术,通过模拟发现在靠近岸坡底部设排水管,排水降压效果更明显,利于降低岸坡体内因水位骤降而产生的强大渗透力,并最终分析得到在设计工程中可以采用"下密上疏"的布置原则设置排水管,为岩土减灾的科学发展及社会经济建设安全研究提供了重要的参考价值.     

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.     

美姑河流域牛牛坝公路泥石流灾害防治

牛牛坝公路泥石流属于粘性泥石流,沉积区洪积扇典型,沉积物淤埋厚度12～25 m,泥石流在沉积区冲淤变动、加积特性显著,爆发周期3～5a.提出了泥石流隧道治理技术,拟定了治理结构方案,并进行了结构计算.以泥石流隧道附近的泥石流沟为对象,运用流-固耦合有限元数值模拟方法,分析了泥石流初始状态及峰值流量状态泥石流隧道及邻近泥石流沉积物内大主应力的变化规律,发现泥石流隧道顶部泥石流峰值流量出现8s以后沉积物及隧道结构内的大主应力才达到峰值.治理工程于2003年底修建完成,4a来经历了2次泥石流检验.现场观测发现,该防治工程治理效果显著.     

生态文明视角下地质灾害防治新常态

【目的】地质灾害防治已由“基础减灾阶段”进入生态文明视角下的“康养减灾阶段”，阐述地质灾害康养减灾的科学内涵。【方法】采用地貌演进过程与生态景观研究方法，探讨生态文明视角下地质灾害防治新常态。【结果】从4个方面进行生态文明视角下地质灾害防治：1） 充分发挥灾害体自愈能力，实施地质灾害物理演进模拟理论研究；2） 着眼于景观保护与生态修复，研发环境友好型地质灾害减灾新技术；3） 遵循山水林田湖一体化保护原则，实施地质灾害治理与国土资源再造；4） 面对海量地质灾害防治工程，进行生态文明视角下地质灾害防治工程服役性能综合研究。【结论】融合治理工程安全与生态文明建设于一体的地质灾害防治已成新常态，研究结果对广泛开展的地质灾害防治工作有积极指导意义。     

三峡库区灰岩地区岩质边坡危岩座裂演化机制研究——以重庆市金佛山甄子岩为例

【目的】灰岩地区的危岩表现为危岩聚集体,具有类砌体结构特征;危岩座裂解体是灰岩地区危岩破坏的核心科学问题。【方法】以在三峡库区具有代表性的重庆市金佛山甄子岩为例,采用现场连续观测和地貌学方法,研究灰岩地区边坡的发育机制问题。【结果】危岩的形成与破坏是灰岩地区边坡演化的主要动力学机制,甄子岩危岩体下座过程中基座的碳质页岩表现出显著的压裂喷射现象,类砌体结构底部快速解体;甄子岩坡脚碳质页岩自然风化速度约 48mm · a-1 ,甄子岩危岩形成过程的地貌学解译可概化为 3 个阶段,每个过程边坡后退 35~40m ,所需时间在 600a 左右;灰岩地区岩质边坡演化在较短时间尺度(如甄子岩在 600a 左右)具有局部后退特征,但在较长时间尺度(如甄子岩在 1200a 以上)表现为平行后退。【结论】研究成果对于科学解译三峡库区边坡地貌演化规律、防治灰岩地区危岩崩塌灾害有积极意义。
     

类土质岸坡雪崩式破坏机制研究——以三峡库区龚家方岸坡为例

【目的】水库岸坡破坏机制是库岸地质减灾的重要科学问题。【方法】以三峡库区龚家方岸坡为例,采用现场勘查和模型实验方法,探讨类土质岸坡破坏机制问题。【结果】现场勘查结果表明,类土质岸坡破坏的地质基础包括两方面:一是岸坡由灰岩、泥灰岩、白云岩、页岩、片麻岩、板岩等并富含蒙脱石和伊利石亲水性矿物的碎裂岩体组成;二是岸坡卸荷作用强烈,卸荷结构面岩桥区段是岸坡破坏的关键环节。模型实验结果表明,类土体渗透性良好,水库蓄水初期库水进入岸坡后地下水在类土体空隙内产生明显的紊流作用,孔隙水压力波动特征明显。【结论】水库蓄水浸泡条件下岸坡卸荷结构面岩桥区段抗剪强度参数劣化作用和水库蓄水初期岸坡内孔隙水压力波动作用是类土质岸坡发生雪崩式破坏的物 理机制。