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。     

山区铁路异物侵限监测技术应用研究

危岩落石是山区常见的一种不良地质现象,严重威胁着山区铁路建设及行车安全。虽然山区铁路设计中采取绕避方式,但由于山区山高坡陡地段覆盖范围广泛,仍然无法完全避免这种危险源。随着我国铁路建设的发展,危岩落石对铁路特别是高速铁路的安全影响越来越需要慎重考虑,因此,有必要采取监测等技术手段,实现提前报警,尽可能的在发生事故之前清楚危险或者降低损失,保障人民生命财产。本文通过对几种山区铁路路基边坡危岩落石异物侵限监测技术的介绍,包括光纤光栅技术、视频分析技术、雷达监视技术以及卫星定位技术等,分析其工作原理和技术特点。针对其各自的特点,结合山区铁路的特殊工程情况,提出可行性的建议方案,作为系统设计和建设的参考。     

SNS柔性主动防护系统在危岩和崩坍落石整治中的应用

随着SNS柔性防护系统的出现、发展,这种技术已在一些危岩和崩坍落石地质灾害整治中得到成功应用,现已广泛应用于公路、铁路、水利水电等工程中,文章介绍了SNS边坡柔性主动防护系统的机理、分类、构件及设计方法。     

高速铁路隧道洞口段危岩落石运动轨迹及冲击特性研究

1研究意义危岩是我国山区三大自然灾害之一,己成为我国西部开发和交通建设大发展的重要制约因素。危岩灾害包括危石、崩塌、落石、滚石等定义和内涵,落石是其下落的动态过程及形态。     

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.     

江坪河500kV输电线路某危岩的落石运动学分析

文章简要介绍了江坪河500kV输电线路中某危岩的破坏特征,并应用运动学原理分析了危岩落石的运动轨迹,结合落石的运动落距、运动速度、弹跳高度及能量变化等因素,通过分析计算得出了危岩体的影响范围,为输电线路选线提供了科学依据。     

深圳市地铁8号线车辆段高边坡稳定性研究

根据深圳地铁8号线车辆段高边坡地质资料,采用赤平投影法和有限单元法对边坡的稳定性及影响因素进行了分析。该场地存在5条小规模的断层,这5条断层对于边坡整体稳定性不起控制作用。但是会在局部造成危岩和落石等坡面病害。该边坡的节理裂隙主要有三组,经过分析该边坡内存在一组缓倾角节理面,为该边坡的不利结构面,其余组节理裂隙对边坡坡体存在切割作用。利用大型有限元模拟软件采用强度折减法对该边坡的应力场及应变场进行了分析。该边坡的安全系数为1．55,此时塑性区贯通。该边坡的滑动面为岩土体分界面。整个边坡的破坏模式是岩土体分界面的顺层滑动或土体的圆弧滑动。     

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。
     

桂林市某山危岩形成机制分析及稳定性评价

危岩是桂林市主要的地质灾害之一,区内降水丰沛,边坡坡度大,地形临空条件好,根劈作用较强,为危岩的发育提供了便利的条件。系统地研究了该区地层岩性、地形地貌、危岩特征、破坏模式及形成机理,最终对危岩的稳定性进行定性定量分析。结果表明:该区危岩欠稳定,有滑移和崩塌的可能。     

巴鹤公路K169+600～K169+800段边坡危岩稳定性及防治措施分析

实地勘察查明,巴鹤公路K169+600^K169+800段岩质边坡整体稳定,主要地质灾害问题为路基左侧上方边坡危岩失稳破坏问题。在详细分析了其发育特征及变形破坏模式等基础上对其稳定性进行评价,并提出针对性防治措施建议,具有实际工程指导意义。     

基于落石计算的危岩拦石土坝设计方法

结合黄石板岩山危岩体防治工程,根据现场地形地貌,为拦截落石和危岩削方爆破飞石,提出以拦石坝为主的三级防护布置方案.以落石和爆破飞石的运动特征为基础,探讨基于落石和爆破飞石计算的拦石土坝设计计算方法.首先计算落石爬坡高度,并以此为依据确定土坝高度,根据能量守恒定律计算土坝平均宽度,从而确定土坝的结构和尺寸.进而对土坝的抗落石冲击力、抗滑移和抗倾覆稳定性进行验算,同时对斜坡在施工和坝体砌筑加载情况下的稳定性进行了验算.     

基于降维理念与无量纲解法的落石冲击力推导

落石灾害是我国三大地质灾害之一，防护结构合理设计的前提即是准确解析落石最大冲击力。为探索更为有效的冲击力算法，本研究根据降维理念，结合落石冲击垫层力学特性、几何关系及能量守恒原理，提出了一种落石冲击力的MDR算法。基于室内模型试验及无量纲理念提出了一种无量纲算法。通过杨其新试验算法与扩大系数理念，分别提出了落石冲击力的三角形修正算法、正弦修正算法、数值模拟修正算法。经研究表明：针对某在建特长铁路隧道洞口危岩落石情况，本文5种算法结果整体具备一定吻合度与可靠性。相较而言，日本、瑞士算法结果或适度偏高，这可能由于二者均未考虑垫层参数影响所致。杨其新算法结果整体相对偏低。通过Pichler野外落石冲击试验及彻底关大桥冲击灾害实例，再次验证了本研究算法可靠性，研究成果可为落石防护工程设计提供借鉴参考。     

基于无线传感器网络的滑坡地质灾害预警监测系统研究

自动实时的边坡危岩变形失稳监测是预测滑坡等地质灾害发生的有效手段,有助于掌握其规律,及时分析并作出安全量性评价,使边坡灾害的概率及损失减到最小,甚至避免发生.为此,采用ZigBee无线传感器网络技术对边坡危岩的倾角和水位信息变化进行实时采样监测,通过无线通信和网络传输进行远程信息交互,实现滑坡等地质灾害的监测和预警.对该监测系统结构体系、无线传感器网络拓扑结构、无线传感节点的结构和软硬件设计、系统的性能和应用情况等方面进行了设计与测试.相比传统的岩土工程灾害监测系统,优点有实时监测及维护简便、系统成本低、节点简单及易布设、监控区域展扩方便等.     

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。
     

落石运动旋转速度计算方法

落石旋转速度是落石冲击力设计与运动路径计算往往忽略的关键问题.针对落石自由坠落、滑动、斜抛运动、碰撞以及滚动的5个运动过程,分析了5个过程对落石旋转速度的响应,推导了滚动与碰撞条件下落石旋转速度公式,并以万州天生城福建小学危岩落石为例进行了算例分析,初步得到以下结论:忽略空气阻力的条件下,落石旋转速度仅与自由坠落、碰撞以及滚动过程相关;碰撞过程落石旋转速度与初始旋转速度、碰撞周期、坡面坡度、落石质量正相关,而与落石半径、碰撞冲击摩擦系数以及法向恢复系数负相关;而滚动过程落石旋转速度与初始旋转速度、滚动周期、坡面坡度正相关,而与落石半径、滚动摩擦系数负相关;算例分析得出,采用本文算法和Rocfall程序计算得到的旋转速度曲线变化趋势一致,平均误差仅为5.5%,完全满足工程设计计算需求.     

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48 mm·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1 200a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。     

危岩楔形块体变形破坏机理研究

本文从影响危岩楔形块体发育的因素着手，首先应用静力解析法、赤平极射投影法分析某危岩楔形块体在重力、地震力和裂隙水压力作用下的动力稳定性，然后再应用FLAC3D对此危岩楔形块体变形破坏机理分析，通过分析得出如下结论：1、危岩楔形块体变形最大出现在危岩楔形块体和岩质边坡接触面附近；2、危岩楔形块体发生破坏的位置也是危岩楔形块体变形最大的位置；3、如果危岩楔形块体发生变形失稳一定沿着危岩楔形块体和岩质边坡接触面发生。静力解析法（定量）、赤平极射法（定性）和数值模拟法三种模拟方法有机结合在一起，从而有效的明确危岩楔形块体体的变形破坏机理。     

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。     

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.     

套孔应力解除法在危岩边坡地应力测量中的应用

为了研究边坡岩体的稳定状况并为某危岩边坡的治理工程设计与施工提供可靠理论依据,在边坡表面打进水平钻孔进行地应力测量.测量采用空心包体应力计完全温度补偿技术和自动化实时记录系统进行,通过实验数据整理并应用地应力专用计算程序计算分析得出了某危岩边坡地应力的大小、方向、倾角以及分布的基本特征,为边坡危岩治理工程设计与施工提供了理论依据,并在现场实施,收到了良好的社会、安全、环境、经济效益.