重庆市万州区戴家岩危岩灾害风险分析

万州区是三峡库区内危岩发育较为典型的地区。文章以戴家岩危岩为例,提出了适用于危岩的风险评价模型,并结合防治规划,提出了危岩灾害风险管理对策建议。首先根据危岩可能的破坏模式,将危岩分为滑塌式危岩、坠落式危岩和倾倒式危岩三类,然后选取天然、暴雨及暴雨加地震三种工况分别计算危岩在各工况下的稳定性,从而找出最危险工况并得到该工况条件下危岩的破坏概率,再结合危岩强度对危岩进行危险性评价。研究区的承灾体分类主要包括人口和财产两方面,根据承灾体与危岩体的相对空间距离和各危岩强度来确定各承灾体的易损性。最后,将危岩的破坏概率与承灾体的危害度相乘得到危岩破坏的风险结果。     

单体危岩崩塌灾害危险性评价——以贵州威宁县新发乡樊家岩为例

在分析国内对单体危岩崩塌研究基础上,以新发乡拖海小流域樊家岩崩塌体为研究对象,提出了适用于该地区单体崩塌的危险性评价方法。首先根据蒙特卡洛法在Matlab中编程,计算不同工况下危岩的失稳概率,在原来的基础上增加了新的影响因素,包括裂隙倾角、裂隙占比、充水占比,以保证得到失稳概率更加可靠。同时考虑到地面建筑物、植被覆盖度、地形起伏度等对落石的阻挡作用,利用专业软件进行了落石轨迹模拟,圈画出落石的影响范围,以提出针对性的防治措施。经分析,危险性评价的结果可以为城镇规划提供科学性依据,有效规避风险的同时,从根源上做到防灾减灾。     

西藏洛隆县城区崩塌体危害程度及防治措施研究

以西藏洛隆县城区北侧加日杂山南麓分布崩塌体作为研究对象,在分析基本特征、破坏方式及主要影响因素的基础上,采用定性与定量分析相结合的方式对崩塌体在天然、暴雨和地震等三种工况下的稳定性进行综合评价,对崩塌落石的运动轨迹进行计算,分析崩塌体发展趋势与危害性。结果可知：崩塌体在天然工况下均处于稳定状态,在暴雨工况下处于欠稳定～基本稳定状态,在地震工况下处于欠稳定状态,研究区崩塌体失稳主要为倾倒式破坏模式,崩塌形成的内部条件包括地层岩性、坡体结构和高陡临空面等,外部条件包括降雨、风化、地震、温度和植被等,研究区崩塌总体处于变形阶段,进一步发展和加剧,崩塌若失稳将产生严重后果,对洛隆县经济社会发展产生重大不利影响。应基于经济、科学、安全原则,采取喷锚支护与设置拦石墙相结合的防治措施对灾害体进行综合治理,同时通过设置施工期间专题监测、活动迹象巡视监测等灾害监测措施,及时掌握崩塌体的灾变动态,为灾害预测和工程治理提供技术依据。     

危岩稳定性分析及崩塌落石计算

随着我国经济的快速发展,公路、铁路等工程的兴建,崩塌灾害日益显著。危岩稳定性分析及崩塌落石计算的准确性,对防治工程设计起着至关重要的作用。根据工程实例,对危岩进行稳定性分析并对崩塌落石进行计算,为防治工程设计提供依据。     

四川罗家青杠岭崩塌风险的定量评价研究

我国多山,崩塌灾害频繁发生,相应的风险评价也得到了越来越多的关注。由于崩塌发生和运移过程的高度不确定性以及历史数据的不完备,往往很难进行相应的定量风险评价。四川罗家青杠岭的崩塌现场非常典型,而且现场资料较全、历史数据较多并且明确,是开展崩塌风险定量研究的很好实例。通过现场工程地质调查、测绘和统计分析,确定了历史崩塌的物源区、堆积区、最大运移距离、年发生概率以及坡体上的4块典型危岩体A-D。基于历史崩塌堆积区的块石统计特征以及物源区危岩体失稳启动位置的不确定性,利用二维Rockfall模拟软件对所在坡面的恢复系数及摩擦系数进行了反演。在此基础上,对危岩体A-D失稳后的运动特征进行了随机性数值模拟和统计分析,从而确定了崩塌的到达概率。基于崩塌发生概率、到达概率、承灾体时空分布概率和易损性的乘积,作者对罗家青杠岭崩塌进行了定量风险评价。评价结果表明,危岩体A和D的风险值处于不可接受的风险区间,块石B和C的风险值处于警告的风险区间,严重威胁着坡脚附近居民的生命财产安全,有必要采取相应的防灾减灾措施。     

四川某崩塌区危岩稳定性评价

汶川地震后,在地震灾区及影响区形成了大量的危岩崩塌地质灾害。通过对崩塌区地质灾害的调查,结合所收集的地质资料,分析了崩塌地质灾害的形成机制以及危害性,并选择区内典型危岩及断面,采用危岩体平面滑动法及岩有限元应力分析法,对崩塌区危岩体在各种工况条件下的稳定性进行评价。评价结果表明:有限元应力分析法与公式计算结果基本吻合,与实际情况基本一致。此结果可为崩塌灾害防治提供依据。     

四川青川县碾子崩塌风险性评价

2008年5月12日四川省发生8级地震,地震对青川县造成了巨大破坏,同时引发了大量的次生地质灾害。本文以碾子村五社崩塌灾害点为研究评价对象,在工程地质条件、危岩体分布特征、变形破坏模式的研究基础之上,计算了研究区典型危岩体的稳定性及破坏概率。在野外滚石实验的基础上,运用专业软件模拟了失稳块石的运动轨迹,得到了落石运动过程中的速度、跳高及动能,并进一步确定了崩塌的影响范围。在野外调查和收集当地社会经济资料的基础上,对崩塌的易损性及风险性进行了评价,并根据灾害特点及评价结果提出了相应的防灾减灾措施。     

陕西陇县李家下滑坡风险评价

在野外勘查及室内实验的基础上,应用滑坡风险评价方法,对李家下滑坡进行了较为完整的风险评价,包括滑坡失稳概率计算、承灾体承灾概率计算、承灾体易损性计算和承灾体价值核算,最后得出滑坡总风险值,并将风险值用价值的形式量化表示。     

九寨沟景区熊猫海上游右岸危岩发育特征及失稳机理分析

"8.8"九寨沟地震诱发大量崩塌、滑坡地质灾害。熊猫海上游右岸边坡产生大规模崩塌落石,堵塞景区道路,部分掉落熊猫海。震后斜坡仍存在部分危岩,稳定性较差,严重制约了景区恢复运行。本文通过野外调查、数值模拟等手段,分析该危岩的影响因素及失稳模式,失稳模式为滑移式。基于极限平衡法和二维离散元UDEC 6.0模拟对典型工况下危岩的稳定性计算,表明天然工况下危岩稳定;暴雨工况上部临空面附近及中部凹腔部位会发生少量落石掉块,整体仍处于稳定状态;地震作用下,潜在破裂区上部拉裂及下部剪切裂隙构成贯通破裂面而整体失稳。     

九寨沟景区熊猫海上游右岸危岩发育特征及失稳机理分析

"8.8"九寨沟地震诱发大量崩塌、滑坡地质灾害。熊猫海上游右岸边坡产生大规模崩塌落石,堵塞景区道路,部分掉落熊猫海。震后斜坡仍存在部分危岩,稳定性较差,严重制约了景区恢复运行。本文通过野外调查、数值模拟等手段,分析该危岩的影响因素及失稳模式,失稳模式为滑移式。基于极限平衡法和二维离散元UDEC 6.0模拟对典型工况下危岩的稳定性计算,表明天然工况下危岩稳定;暴雨工况上部临空面附近及中部凹腔部位会发生少量落石掉块,整体仍处于稳定状态;地震作用下,潜在破裂区上部拉裂及下部剪切裂隙构成贯通破裂面而整体失稳。     

Uncertainty assessment in quantitative rockfall risk assessment

This study shows a quantitative rockfall risk assessment (QRA) for a slope of the Feifeng Mountain (China), including an explicit assessment of the uncertainties. For rockfall risk analysis, the annual probability of occurrence, reach probability, temporal–spatial probability and vulnerability of tourists were calculated for both dry and rainy day conditions. The resulting individual risk for exposed people visiting the historical site can be considered as acceptable for all scenarios, whereas the overall societal risk lies within the as low as reasonably practicable (ALARP) zone and therefore requires some mitigation actions. For the explicit assessment of uncertainty, an error propagation technique (first-order second moment (FOSM)) was adopted, starting from expert knowledge heuristic estimations of the coefficient of variation for each component of the risk analysis procedure. As a result, coefficients of variation of the calculated risk were obtained, ranging from 48 to 132 %, thus demonstrating the importance of accounting for uncertainty in rockfall risk modelling. A multi-criteria methodology is also proposed for the assessment of the standard deviation of the parameters adopted for the stochastic rockfall run-out model.     

Quantitative assessment of the residual risk in a rockfall protected area

Quantitative Risk Assessment (QRA) has become an indispensable tool for the management of landslide hazard and for planning risk mitigation measures. In this paper we present the evaluation of the rockfall risk at the Solà d’Andorra slope (Andorra Principality) before and after the implementation of risk mitigation works, in particular, the construction of protective fences. To calculate the risk level we have (i) identified the potential rockfall release areas, (ii) obtained the volume distribution of the falling rocks, (iii) determined the frequency of the rockfall events, and (iv) performed trajectographic analysis with a 3D numerical model (Eurobloc) that has provided both the expected travel distances and the kinetic energy of the blocks. The risk level at the developed area located at the foot of the rock cliff has been calculated taking into account the nature of the exposed elements and their vulnerability. In the Forat Negre basin, the most dangerous basin of the Solà d’Andorra, the construction of two lines of rockfall protection fences has reduced the annual probability of loss of life for the most exposed person inside the buildings, from 3.8×10⁻⁴ to 9.1×10⁻⁷ and the societal risk from 1.5×10⁻² of annual probability of loss of life to 1.2×10⁻⁵.     

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。     

Analysis of rockfall risk on mountainside roads: evaluation of the effect of protection devices

Many kilometres of roads are close to rock slopes that are prone to rockfalls. The fulfilment of safety requirements in such situations is a multidimensional design process involving public and private technicians in the assessment and management of the problem. In this paper, a rockfall risk management approach has been applied to the road infrastructure network of the Regione Autonoma Valle D’Aosta, in order to calculate the level of risk and of its reduction using rockfall protection devices. In order to better understand the methodology, a comparative analysis of road accidents in Aosta Valley has been discussed. The road risk assessment was developed taking into account the absence of rockfall protection devices, and when they are present, different levels of efficacy have been considered.     

Assessment of rockfall hazard around Afyon Castle,Turkey

The Afyon Castle is a tourist destination and a historical site in the City of Afyon in Turkey. The Castle is located on a steep hill, with a height of 226 m. In close proximity to the Castle there are settlements. The hill consists of trachitic andesite. The rock contains columnar joints and flow layering. Owing to these discontinuities, blocks of varying sizes had fallen down. The settlement areas near the Castle are now in danger because of the rockfall risk. In this study, rockfall analysis was carried out along nine profiles of the hill. Fall-out distance, bounce height, kinetic energy and velocity of the rocks along each profile were investigated. The results of the analyses were evaluated, and the areas delineated as susceptible to rockfall risk are highlighted. Remedial measures including rock bolts and protective fences were suggested on the basis of the field observations and the rockfall risk evaluation.     

地震作用下康定市郭达山危岩带运动特征

康定地区多为深切河谷地貌,山坡陡峻,基岩裸露,崩塌落石多发,地震频发。为开展地震作用下崩塌运动特征和规律研究,以康定市郭达山危岩带为研究对象,采用颗粒流离散元软件(particle flow code in 2 dimension,PFC^2D)模拟危岩带不同部位崩塌源(坡顶孤石、坡体上部碎裂岩体、坡体中部老崩塌堆积体、坡体下部块状危岩)在面波震级(surface ware magnitude,Ms) 8.0地震作用下的运动特征和破坏过程。研究结果表明: ①坡顶孤石质量越小越易启动,孤石越接近球形越易发生倾覆和滚动,沿临空面飞出后运动类型以坠落、碰撞、滚动为主,坡顶孤石的运动速率最大时达11.8 m/s; ②坡体上部碎裂岩体破坏过程可分为裂隙延伸贯通—启动坠落—碰撞解体—滚动堆积4个阶段,位于碎裂岩体上部的块石运动距离最远,达269 m; ③老崩塌堆积体块石自前向后形成碎屑流,沿坡面运动类型以滚动、碰撞为主; ④下部块状危岩运动特征为启动—滑动—挤压—解体—再滑动—再挤压—堆积; ⑤不同部位的崩塌在运动过程中块石会发生碰撞、摩擦、挤压、解体,快速消耗自身动能,导致运动距离和速率骤降。采用离散元模拟能够更全面更精细化的认识深切河谷区的崩塌,可为崩塌灾害的工程治理和山区城镇的防灾减灾提供科学依据。     

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。     

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。