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。     

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。     

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。     

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.     

浅谈山东三线电气化改造柔性防护在0既有铁路病害中的应用

柔性防护体系SNS是一种能拦截和防治各类斜坡坡面地质灾害和雪崩、岸坡冲刷、爆破飞石、坠物等危害的柔性安全防护系统技术。本文主要分析了SNS柔性防护系统的防护原理，根据危岩落石危害程度及坡面下既有铁路运营状况选择应用柔性防护方式，并且介绍了柔性防护体系SNS系统的施工工艺和施工要求。     

不同形状落石冲击砂垫层试验结果及分析

棚洞结构是山区公路抵抗落石冲击的重要工程手段,落石冲击响应的研究对落石灾害防护结构棚洞结构的设计至关重要。针对不同落石形状导致的冲击作用差异,通过3D打印模具,加工了5种不同形状的砂浆椭球体,研究了5种不同形状落锤对砂垫层的冲击效应。结果表明：不同形状落石的加速度时程曲线不同,达到峰值加速度的先后顺序为D₅、D₄、D₃、D₂、D₁,冲击持续时间为D₁>D₂>D₃>D₄>D₅;不同形状冲击力大小总有尖端椭球体(D₁、D₂)<球体(D₃)<扁平椭球体(D₄、D₅),以球体落石冲击力为基准,得到引入形状系数的冲击力计算公式;通过对冲击力结果的拟合分析发现下落高度对冲击力的影响相对独立,不随落石形状的变化而变化。     

江坪河水电站高陡边坡落石运动分析及防护措施

针对江坪河水电站厂房后边坡陡岩临空面倾角接近垂直、节理裂隙发育,可能发生崩塌落石灾害以至于威胁河谷部位地表厂房安全问题,在进行地质勘察的基础上,选取典型剖面建立落石运动分析模型,采用经验计算法定量分析落石运动特征,并以基于概率的运动学原理对落石进行数值仿真,探讨落石的落点分布、弹跳高度、运动速度及动能分布问题.计算结果表明,陡岩发生崩塌落石对电站厂房安全威胁巨大,需采取必要的落石防护措施.     

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。
     

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。     

落石撞击双柱式桥墩破坏模式及抗撞性能分析

基于非线性接触有限元数值模拟技术建立高精度落石-桥梁碰撞模型,对不同参数下桥墩的动态响应和破坏模式进行参数分析,主要研究的参数包括:桥墩上部质量、桥墩箍筋间距、落石质量与速度以及撞击位置.分析了我国规范给出的建议桥墩抗撞能力计算方法,并与实际抗撞能力对比.研究发现:落石高速撞击下桥墩的破坏形式以弯曲破坏为主,但是上部结构质量和落石速度的增加和撞击位置的改变会使桥墩的破坏形式由弯曲破坏向剪切破坏转变.落石冲击桥墩上部造成的破坏程度相比其他位置小,改变撞击方向会显著影响撞击点上方的桥墩侧向位移.我国公路桥梁抗震设计细则公式给出的计算方法低估了桥墩实际的抗撞能力,轴压力对桥墩的抗撞性能有明显提升,建议考虑在计算公式加入轴压力因素.     

框架型棚洞受落石冲击时的不同垫层缓冲效果研究

依托成兰线洞口落石防护研究项目,推导了落石冲击试验研究相似准则,并研制了响应的冲击设备,开展了室内落石冲击模型试验研究。通过设置不同的冲击高度、垫层材料及垫层厚度,研究了落石冲击的峰值冲击力规律,结果表明,落石峰值冲击力随着高度增加近似线性增加,采用普通土垫层时,其厚度不应小于14cm,否则缓冲效果不明显;EPS颗粒轻质土的缓冲效果相对于普通土垫层在较小冲击高度下较差,而在较大冲击高度下,EPS颗粒轻质土缓冲效果明显优于普通土。研究结果可供框架型棚洞的设计提供参考。     

铁路沿线崩塌落石的综合治理

对崩塌落石的日常维修工作应做到如下几点：定时清理落石平台及拦截网处的石块、碎屑、泥土、杂物；及时整修或更换拦截网损坏、锈蚀部分；清除污工建筑物上的杂草、灌木及岩石裂缝中的树根。     

基于弹性理论的块体冲击力和冲击能测算

针对冲击力计算模型无法准确地将接触力与局部变形联系起来的问题,进行了块体冲击的理论计算和实验研究,以提高落石的冲击力和冲击能的计算精度,进而对防护网进行优化设计。将弹性网视作弹性膜,引入狄拉克函数划分“单向均匀拉伸区”和“双向均匀拉伸区”,通过伽辽金法推导出了落石冲击力和冲击能的计算公式,最后对施加不同预拉力的弹性网进行冲击实验。将弹性网的变形量代入上述公式计算冲击力和冲击能,分析误差产生的原因。并提出修正系数对结果进行修正,修正后的冲击力、冲击能最大误差为2.8%、3.9%。与现有的落石冲击力和冲击能测算方法相比,所提测算方法更为简化,可用于模型试验中测算落石的冲击力和冲击能,为落石防护的优化设计提供基本依据。     

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.     

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.     

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.     

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。     

柔性防护系统在城市公路高边坡中的应用研究

柔性防护系统作为一种新技术,与传统的锚喷、格构梁等边坡支护措施有很大区别,具有适应性好、施工快捷、经济、生态效益好等优势.本文介绍了柔性防护系统的概念、类型及作用原理,以贵州某道路高边坡为例,采用软件计算落石弹跳高度和位置,并以此为依据,选择了主被动防护系统型号和参数,为此类工程的设计提供一定的参考.