落石冲击被动防护系统能量衰减规律分析

介绍了被动防护系统的基本原理,建立了RXI-050型被动防护系统的有限元模型,采用LS-DYNA软件分析了不同直径、不同初始动能的落石冲击被动防护系统时落石能量衰减规律。分析结果表明:落石冲击被动防护系统反弹时,在初始动能相同时,落石能量随直径增加衰减时间变长;当落石穿透被动防护系统时,在落石尺寸相同时,随着初始动能增加,落石能量衰减值减少,衰减时间变短。该结论可以为被动防护系统改进提供一定的参考,也可为落石防护设计提供依据。     

辽宁省喀左县道虎沟山坡崩塌地质灾害防治工程设计

近年来,辽宁西部低山丘陵区崩塌落石地质灾害频繁发生,喀左县道虎沟村崩塌地质灾害为典型的上部陡崖危岩崩落下部斜坡落石滚动崩塌地质灾害。辽西地区常用的崩塌地质灾害防护结构多为圬工结构,圬工结构存在很多缺点,综合考虑道虎沟村崩塌的地质环境条件,分析崩塌地质灾害特征,通过多种治理方案比选,确定采用SNS主动防护系统和被动防护系统联合使用的治理方案,通过分析和计算确定主动防护系统和被动防护系统型号。本文为类似崩塌地质灾害治理方案选择及SNS防护系统选型提供参考。     

SNS被动防护系统在崩塌地质灾害治理中的应用

朝阳市位于辽宁西部低山丘陵区,近年来,崩塌落石地质灾害频繁发生,瓦房子镇团山子为典型的软硬岩接触导致的陡崖崩塌落石地质灾害。朝阳地区常用的崩塌地质灾害防护结构多为圬工结构,圬工结构存在材料用量大搬运困难、施工强度大、施工进度缓慢、原始生态环境破坏大、不美观等缺点。综合考虑瓦房子镇团山子崩塌的地质环境条件,分析崩塌地质灾害特征,通过多种治理方案比选,确定采用SNS被动防护系统治理。该系统克服了圬工结构的缺点,能够有效地拦截落石,在受力上具有以柔克刚的优点。通过对瓦房子崩塌落石运动轨迹计算,给出了一整套计算边坡落石运动轨迹的公式,为类似崩塌地质灾害治理方案选择及落石运动轨迹计算提供了参考。     

生态防护在高速公路护坡中的应用研究

在系统总结国内外常用护坡方法的基础上,提出了要将工程护坡和植被护坡相结合的思想。文章介绍了一种新的特别适用于膨胀土边坡的生态防护方法锚杆框架梁护坡,并对这种防护的护坡原理、力学机制、施工工艺等做了较为详细的阐述。     

滚石防护加筋土挡墙研究综述

滚石防护加筋土挡墙是工程上常见的落石防护工程结构, 通常用于拦截大体积或高速滚落的山坡落石。滚石防护加筋土挡墙能有效拦截具有高冲击动能的岩块滚落。但由于其结构较大, 受滚石撞击时会发生不可逆的诱发性破坏变形, 加筋土体应力-应变性状非线性, 不同加筋材料与土体界面特性及作用机制相当复杂, 目前防滚石撞击的加筋土防护挡墙的设计方法不够完善。通过总结已有文献的研究成果, 重点阐述了受滚石撞击的加筋土挡墙结构响应性状, 从落石轨迹控制和挡墙稳定性两个方面对挡墙设计方法进行了讨论。同时指出滚石旋转动能不可忽略, 已有成果在滚石冲击力计算、结构撞击响应分析方法等问题的研究仍显不足, 为今后研究提供参考。     

SNS柔性防护网在北京崩塌防治工程中的应用

崩塌是北京山区汛期最常见的一种不良地质现象,北京地区尤其西部和北部山区崩塌的形成主要与长期以来人类工程活动密切相关,通过工程实践与经验积累,柔性防护网技术在国内已经使用的越来越多。这种以钢丝绳为主要构成特征的SNS边坡柔性防护系统,已在铁路、公路、水电站、矿山、市政工程的崩塌落石、浅层坍滑、风化剥落和泥石流等坡面地质灾害防护中得到广泛的推广应用,本文以怀柔老公营崩塌治理工程为例,介绍了SNS柔性防护网在北京市边坡防治工程中的应用。     

重庆甑子岩崩塌落石动力学特征及危险性分区

针对重庆市南川区甑子岩危岩体面临的崩塌地质灾害问题,分析不同高度、不同规模的危岩体对东侧居民区的落石风险及危害性。以甑子岩处岩质边坡为研究对象,根据其结构面发育情况及崩塌落石特征确定模型尺寸,运用RocFall软件对崩塌落石的能量、速度、运动轨迹、落点位置及冲击力等进行模拟计算。以此对崩塌落石区进行落石风险评估,根据崩塌落石的动量和动能,按最危险原则法将崩塌落石的危险性分区,分为Ⅰ危险性极大、Ⅱ危险性大、Ⅲ危险性一般、Ⅳ危险性较小、Ⅴ无危险五个分区,并将此分区应用于甑子岩危岩体,评价崩子岩危岩体居民区的落石风险及危险性,确保居民安全。通过对崩塌落石区的危险性分区,可以用来指导居民区的安置和防护措施。     

边坡工程勘察中崩塌落石运动模式及轨迹分析

崩塌落石作为边坡尤其是高陡边坡的一种浅表部破坏方式,是严重的地质灾害之一.它突发性强,随机性大,速度快,发生猛烈,一直是边坡工程勘察中的重点.由于形成崩塌落石灾害的危岩体多分布于高陡边坡上,从源头完全治理将耗费巨大的人力物力,目前更多的是采取致灾前的落石防护措施.本文在某典型公路沿线岩质边坡崩塌落石灾害工程勘察中运用运...     

落石冲击棚洞结构冲切特性研究

落石是一种严重的山区地质灾害,而棚洞作为主要防护落石的工程措施之一,研究落石冲击下棚洞结构动力响应特征具有重要的现实意义。以经典Hertz理论为基础,假设落石为球形刚性体,棚洞结构为梁结构,建立落石冲击力学模型,理论推导得到不同尺寸落石以不同速度冲击不同厚度砂土垫层材料下棚洞板的最大冲击力计算公式,并得出不同工况下棚洞板被冲切破坏时落石的极限冲切速度,结果表明：总体上,落石对棚洞板的冲击力随垫层厚度增加而减小,但垫层厚度不能无限增加,过厚的垫层自重较大,使棚洞板受力较大,垫层材料厚度在0.5～1.5 m厚之间较为合理;落石尺寸和冲击速度越大,棚洞板受力越大,有限厚度的垫层材料只能承受一定限度的冲击能量,当冲击能量超过垫层材料的极限承受强度时,垫层不再耗散能量;分析棚洞板冲切破坏条件可知,无垫层时,很小的落石冲击速度使棚洞发生破坏,可见,合理的垫层厚度对防治落石具有重要意义。     

重建植被视角下露天煤矿区土地复垦演替过程及管控模式研究

重建植被在能量交换与生态循环中发挥着重要作用,其动态变化可表征煤矿区生态系统受扰动和修复的广泛细节。从植被的不同扰动状态(未扰动状态、采煤扰动状态、复垦恢复状态和修复后状态)出发,分析了煤矿区重建植被演替的6种情景:高效恢复至成熟型、低效恢复至成熟型、高效恢复而后退化型、高效恢复发展型、低效恢复发展型与无效恢复型。通过模拟重建植被发展的阶段性特征,将煤矿区土地复垦全生命周期划分为:未复垦期、土地复垦发展期(复垦初期、快速发展期和稳定发展期)和成熟期。再对不同恢复阶段的重建植被分别设置判断标准,提出煤矿区土地复垦关键保护区域的识别思路,据此确立煤矿区土地复垦管控的4种修正模式:生态保育、生态管护、生态修复、生态重建。并以黄土高原山西平朔大型露天煤矿区为研究区开展应用分析,在学习掌握重建植被发展规律基础上,通过判断土地复垦模式与矿区生态系统演变机理的适应性水平,具体落实平朔露天煤矿复垦排土场集群区生态保育、生态管护、生态修复和生态重建等4大修正模式的具体管控措施。本研究归纳了露天煤矿区重建植被动态发展的演替规律,并据此提出加强土地复垦管控的修正模式,可为国家绿色矿山建设提供方法论基础。      

崩塌落石冲击埋地油气管道的动力响应机理研究

高位崩塌落石是造成长输埋地油气管道破坏的主要地质灾害之一.本文通过111处山区管道崩塌案例分析,归纳出崩塌与埋地管道相互作用的3种模式:冲砸管道、牵引管道及埋没管道,其中冲砸管道的危害性最大,并建立了崩塌与管道相互作用的地质力学模型.采用有限元仿真软件系统模拟了落石冲击、土体与管道变形响应过程及影响因素,发现落石冲击管...     

Quantifying the protective function of a forest against rockfall for past,present and future scenarios using two modelling approaches

Following a major rockfall event in 1987, two types of protection measures were taken in the village Saint Martin le Vinoux (French Alps). Firstly, technical measures using civil engineering were installed, and secondly, a forest management intervention to increase its protection was carried out. This study aims to assess whether this intervention was successful in the sense that it improved the protective function of the forest. We evaluated the rockfall risk for the situation of 1987 (before the intervention), today and the future, using model simulations with past, present and future vegetation cover scenarios. To increase the meaningfulness of our results, we used two different models, called Rockfor^.NET, which is a rapid one-dimensional rockfall forest evaluation tool, using simple slope and forest characteristics and RockyFor, a process based on three-dimensional rockfall simulation model that takes the barrier effect of individual trees explicitly into account. Both models correctly predicted that the forest was not capable of stopping rocks from the 1987 rockfall event. Further, both models indicate an increase of the number of rocks reaching the base of the slope from 1987 onwards. RockyFor shows an increase from 11% in 1987 to 19% in 2086. Rockfor^.NET shows an increase from 26% in 1987 to 56% in 2086. We conclude that a second attempt to increase the protective function of the forest should aim at restoring a dense coppice stand.     

落石冲击混凝土棚洞力学特性研究

落石冲击棚洞结构作用过程复杂,缺乏统一的落石冲击力表达式。首先,将落石简化为刚性球体,基于Hertz接触理论,推导得到落石冲击力半正弦算法的理论表达式,考虑落石冲击下棚洞的非弹性特征,根据落石与材料碰撞过程中落石加速度曲线特征,采用函数拟合法推导得到落石法向冲击下其冲击力的理论计算方法;然后,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立落石冲击棚洞数值计算模型,研究不同冲击速度下落石冲击棚洞动力特征;最后,与现存常见的多种方法进行对比,得出以下结论：Hertz半正弦法得到的落石冲击力远大于函数拟合法和数值法,而函数拟合法和数值法得到的落石冲击力时程曲线相接近,表明函数拟合法更能反映落石与棚洞接触碰撞动力关系;对比其他计算方法可以得到,Hertz算法适用于分析无能量损失下的弹性碰撞问题,而Logistic算法适用于材料大塑性变形的情况,弹塑性接触理论结果和动力有限元结果存在差异,而采用函数拟合推导的计算方法得到的落石最大冲击力和落石冲击作用时间与动力有限元法更接近,更能反映落石冲击棚洞动力响应特征,推导的落石冲击力计算方法可为工程实践中棚洞防护设计提供理论参考。     

2D and 3D rockfall hazard analysis and protection measures for Saptashrungi Gad Temple,Vani, Nashik,Maharashtra – A case study

The Saptashrungi gad temple (SGT) situated on basaltic hills belongs to Deccan volcanic of Upper Cretaceous to Lower Eocene, is one among the 51 Shakti Peeths and most holy place for pilgrims. Rockfall is a major problem in the past and causing danger to the lives of the villagers settled at the toe of the SGT hill as well as the pilgrims who perform parikrama along the tracks. On the evening of 16 April 2011, an old woman died due to rockfall at SGT hill when she was performing parikrama, moreover, two persons got injured during the deliverance process of this old woman from the continuous rockfall activity. The problem of rockfall could be linked to rainfall, jointing, weathering, man-made or the compounding of all. In this research, the rockfall hazard analysis at SGT hill is assessed using both 2D and 3D rockfall programs along the two parikrama paths: Parikrama Path 1 (or the Badi Parikrama Path ‘BPP’), and Parikrama Path 2 (or the Chhoti Parikrama Path ‘CPP’). Also, the study area of the SGT hill has been divided into eight zones (Zone#01 to Zone#08), based on field observations, orientations of joint sets and hill slope faces and eighteen topographic profiles (AA' to RR') have been taken from these eight zones for rockfall analysis. A detailed topographic survey along with field investigation has been carried out along the temple for ascertaining the nature of rock, discontinuity orientations, and slope geometry. DEM has been generated using topographic profile in ArcGIS to facilitate the 3D rockfall analysis. Maximum rock block sizes are taken into the analysis and run-out distance, bounce height, kinetic energy and velocity of the basaltic blocks are evaluated separately. Based on the analyzed data, the rockfall hazard zone map has been prepared and site having potential rockfall risks have been identified. Finally, wire/net meshing has been proposed after removal of unstable blocks as a stabilization and protection measures.It is worth mentioning here that for the first time rockfall hazard assessment was made in such detail for a site. Suggestions made are implemented by the State Government for the protection of the temple as well as the life of pilgrims performing the parikrama from the rockfall.     

基于线黏弹性接触的落石冲击地面参量理论研究

落石与坡面或者防护结构接触过程中冲击参量随时间变化特征是描述落石碰撞过程的重要指标,对于揭示落石与坡面相互作用机制以及采取合理的防护措施具有重要的意义。在现有的相关设计规范中,并没有给出关于落石冲击力时程关系的计算方法,仅参照有关规范或经验方法确定一个落石最大冲击力值。为此,首先基于线黏弹性接触理论,建立落石冲击地面力学模型,根据位移-速度组合初始条件以及速度-加速度组合初始条件分别推导得到两种落石冲击特征参量理论解析解;然后基于 ANSYS/LS-DYNA 非线性动力学软件,建立落石冲击地面三维数值模型,研究球体落石冲击地面力学特点;最后将理论结果对比室内试验和已有的研究成果,得出以下结论：（1）Hertz 弹性接触理论结果中各参量变化在加载阶段和恢复阶段均呈现对称的趋势,速度、加速度初始条件下的落石冲击特征参量和动力有限元法非常接近,而位移-速度初始条件组合并不适用于研究落石冲击下的动力特征;（2）不同速度和下落高度下,落石最大冲击力值随落石下落高度和冲击速度的增大而增加,而落石冲击作用时间随下落高度和冲击速度的增加而减小;（3）计算结果得到的落石最大冲击力以及落石冲击作用时间与室内试验结果和已有成果相接近,相比室内试验和有限元结果的震荡性,此结果更能体现落石冲击力变化规律; （4）多种冲击速度下,对比不同方法得到的落石最大冲击力,可知计算结果均在各种冲击力计算结果的范围内,具有很好的可靠性。考虑到现有研究理论的不足,难以求解落石冲击力时程关系,求解结果丰富了落石碰撞理论,可以指导工程有关落石灾害的防护设计。     

山区高速公路路堑高边坡稳定性分析评价

山区地形地质条件复杂,深路堑高边坡多,切坡引发工程滑坡对公路工程的安全稳定影响巨大。结合铜汤路工程实践,阐述山区高速公路高边坡稳定性勘察评价方法,并建议采取综合防护措施,特别是以植物防护为主,结合工程防护的设计理念,确保边坡安全稳定,还大大改善了山区公路景观。     

崩坍落石灾害模型及其防治工程决策

崩坍落石灾害是常见的山区地质灾害之一。本文总结西南山区铁路崩坍落石灾害防治工程经验,提出便于工程决策的崩坍落石灾害模型。倾倒、坠落、剥落、错落、坠落、弹跳、滚动,自由落体冲击破坏、侧面撞击破坏,频繁或经常、偶然或不经常,大规模、中小规模、零星。崩坍落石灾害具有隐蔽性、不确定性,其防治工程决策主要应从对崩坍落石灾害危害程度的认识和对崩坍落石灾害危害风险的把握两方面人手。决策方法：基于对崩坍落石灾害危害程度的认识,设计防止灾害产生或减轻灾害的工程措施;根据对崩坍落石灾害风险的认识,对防治工程作取舍。     

丰都名山崩滑体失稳的离散元模拟

以丰都名山崩滑体为研究对象,拟通过对该崩滑体失稳破坏过程的离散元模拟分析,达到对该崩滑体的稳定性进行有效分析评价的目的。研究结果发现,崩滑体的滑移崩塌过程及散落情况与其坡脚是否风化剥蚀相关,且不论坡脚是否风化剥蚀,其上部块体的运动轨迹与中下部块体的运动轨迹存在着明显差异。分析结果同时还表明,丰都名山崩滑体的确存在滑移崩塌危险,应积极采取适当防范措施。     

滚石灾害防治方法浅析

随着人类活动的广度和力度不断加大,多山地带的滚石问题越来越突出,致使有关滚石灾害及其防治方法的研究也逐步得到重视。总体而言,滚石灾害的防治方法可分为主动防护和被动防护两大类,可应用于不同的滚石灾害环境。对各类滚石灾害防治方法进行简单介绍之后,作者分析了各方法的应用范围和适用条件。