基于重庆某高速公路的岩崩落石数值模拟与防护研究

重庆某高速公路边坡因岩层裂隙切割、岩体差异风化、岩体卸荷等原因,形成陡崖和危岩。陡崖上发育的危岩崩塌方向均为线路所在方向,严重影响线路安全,因此合理设置防护措施十分必要。由于落石属于概率事件,具有很强的随机性,所以其冲击动能、弹跳高度以及拦石网受到落石冲击时,拦石网与防护对象之间的安全距离难以准确确定。通过现场调查、理论分析、并利用rockfall软件对岩崩落石进行稳定性分析,设定危岩体的碰撞恢复系数、坡面摩擦角度和坡面粗糙度等参数,获得边坡潜在的落石坠落轨迹,为被动防护网的设计防护等级、高度和安装位置提供依据。     

危岩体精细调查与崩塌过程三维场景模拟——以西南某水电站高边坡为例

西南山区水电站两侧陡峻边坡发育有大量危岩体，危岩体滚动滑落、崩塌掉块等现象给电站的大坝、主要建筑物、厂房、道路、支护边坡等的正常运营带来了很大影响。现阶段针对危岩崩塌灾害的预测和防护多是忽略危岩体空间几何形状的二维Rockfall方法和人为截取优势剖面，但实际落石为三维运动，其威胁区域为一个地理上的三维空间。鉴于此，以西南某水电站危岩体隐患排查结果为基础，采用现场调查，机载LiDAR遥感测量技术和无人机倾斜摄影技术，获取研究区高精度的激光雷达点云数据，构建精细危岩体模型和真实三维实景模型，进行历史崩塌落石分布特征、岩体结构产状及崩塌源区危岩体特征和危岩体失稳模式的分析，结合Unity3D三维落石分析方法进行危岩崩落后的运动特征模拟，实现危岩崩落的运动路径及在不同位置上的弹跳高度、冲击能量和滚落区域等参数的获取。结果表明：水电站右岸危岩区块一典型危岩体的弹跳高度最大可达7.92 m，影响范围约145 m，多滚落至大坝，已设置多级被动防护网，不会对电厂内重要设施构成威胁，右岸危岩区块二发育的危岩体崩落后,落石影响范围约为120 m，部分落石会沿着公路护坡滚动到道路上，可能威胁交通要道；左岸...     

单体危岩危险性评价与防治建议——以云南省大关县危岩体为例

基于对吉利后山危岩详细的野外调查,采用了半定量打分表对其稳定性进行初步判断。采用理论计算获得了危岩落石的运动特征参数(运动速度、弹跳高度、冲击能量),结合Rockfall软件模拟了落石的运动路径和运动特征参数,二者共同结果表明其实用性和客观性。选取1处典型危岩体计算了在天然状态、天然状态+地震2种工况下的稳定性系数,结果表明该处危岩体处于不稳定状态;最后对其危险性进行了分析。     

地震荷载下危岩运动特征的模拟研究

西南地区地形复杂,位于地震高发区域。为了进一步研究该区域地震作用下落石的运动特征,以我国九寨沟景区内荷叶寨后山危岩带2为例。首先研究危岩带2中单一危岩体在自重荷载下的失稳情况,分别采用RocFall和非连续变形分析方法(DDA)进行模拟,结果表明:DDA和RocFall的模拟结果相近。DDA中落石水平位移模拟结果为210.6 m,RocFall中大部分落石水平位移分布在205 m附近。鉴于RocFall的局限性,采用DDA方法继续研究地震作用下危岩体的密度、高度、体积和地震波峰值加速度等因素对落石运动特征如运动轨迹、水平位移和速度的影响规律,并监测落石在坡脚附近的最大弹跳高度。研究结果表明:(1)危岩带2所处边坡自然坡角范围为65°~75°,落石在坡面上加速,在高程约2292 m(与居民区相对高差约为132 m)处发生抛射,运动方式以滚动、碰撞、弹跳为主;(2)岩体软弱结构面的贯通时间随落石密度、体积以及地震波峰值加速度增大而减小;(3)峰值速度随边坡高度、体积及地震波峰值加速度增大而增大;(4)水平位移随落石密度、边坡高度及地震波峰值加速度增大而增大;(5)坡脚处落石最大弹跳高度随各因素变量增大而增大。继续研究内部存在节理裂隙的岩体(3条平行节理将危岩分为K1~K4部分)在地震荷载下的运动特征:(1)在地震荷载作用下,危岩沿节理面发生倾倒破坏,落石水平位移模拟结果为191.5~243.8 m;(2)落石在坡脚附近的最大弹跳高度范围为0~13.8 m。     

郑万高铁宜万段边坡危岩崩落破坏特征

危岩是山区常见的地质灾害之一。以往研究缺少对危岩整体破坏导致危岩解体方面的关注,而危岩在失稳崩落过程中的解体行为却是预测危岩影响范围和防治成效的关键所在。为此,文章以郑万（郑州—万州）高铁宜万段沿线隧道洞口边坡危岩为研究对象,从结构面角度出发,对危岩崩落破坏特征进行研究。通过对15个隧道洞口边坡的调查,首先从边坡坡度、岩性组合、相对高差三个方面总结了研究区危岩发育分布规律;然后根据边坡岩体结构特征,分析了危岩失稳模式,并基于边坡上部危岩和下部落石的体积和形状对应关系,进一步探讨了边坡危岩崩落破坏演化过程;在此基础上,利用Rockfall模拟软件对落石运动特征进行预测分析。结果表明:（1）研究区边坡呈上陡下缓地形,上部基岩裸露,坡度基本上≥70°;危岩主要发育于弱风化的灰岩和白云岩中;边坡高差在150~300 m之间。（2）边坡上部危岩将呈阶梯状方式逐渐沿基底结构面滑移或者沿后缘结构面拉裂坠落。（3）研究区危岩崩落破坏模式主要为边坡上部岩体沿结构面解体破坏。（4）大部分隧道洞口边坡落石危险性较大,严重威胁隧道洞口的安全,需要采取相应的防治措施。研究成果可为在建的郑万高铁宜万段隧道边坡危岩的有效防治提供参考。     

四川省汶川县城区某斜坡危岩体破坏模式及治理

危岩体是西南地区威胁交通和居民区安全的重要隐患。特别是“5．12”地震造成了原危岩体的崩塌,同时又形成了大量新的危岩体。汶川县城区某斜坡危岩体可归纳为三种破坏模式：拉裂-滑移式、整体剪切错落式和弯折-拉裂-倾倒式。危岩体失稳后,落石将会以弹跳、滚动和滑动方式沿坡体下落。运用能量守恒定律和运动学规律来确定落石的动能、落距和弹跳高度,采取GPS2型主动防护网、RX-075型被动防护网及落石槽相结合的措施,确保213国道和居民区的安全。     

桂林穿山公园西侧危岩体破坏机制及治理

桂林市穿山公园西侧存在的危岩隐患共有数十处,根据危岩体结构特征和变形破坏迹象,分析了危岩体的3种破坏机制:拉裂―滑移式、拉裂―坠落式、拉裂―倾倒式三种基本类型。在此基础上,运用能量守恒定律和运动学规律研究危岩体失稳落石运动特征。结合RocFall软件对落石运动进行模拟计算,对崩塌落石的途径、方向、跳跃高度,影响范围进行验证,与理论计算结果吻合。结合施工条件,采用清除浮土及危石,岩壁上安装SNSGPS2主动防护网加固,坡脚安装SNSRX050被动防护网来拦截落石,确保公园内游客安全。     

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。     

基于倾斜摄影的高位危岩特征获取和稳定性评价

观音山危岩带对拟建恩广高速万开段庙垭隧道、苎溪河特大桥和临近居民构成安全威胁,急需调查治理,但因危岩地处高位,传统调查、评价手段难以实施。通过地质调查、钻孔取样和室内试验获取基础地质信息;利用倾斜摄影对危岩进行识别、几何特征获取和边界条件分析;以赤平投影法和刚体极限平衡法分别进行危岩带、危岩体的稳定性分析;对不稳定危岩单体利用Rocfall软件进行运动学模拟。结果表明:陡崖发育6处主要危岩单体,体积400～5000 m3不等;岩体受2组节理面切割和结构面组合控制,整体稳定性较差,易发生坠落式和倾倒式破坏;其中W3、W6危岩体在暴雨工况下处于不稳定状态,对拟建工程形成滚动冲击,动能为5～12 kJ不等。研究结果可以为观音山危岩治理措施的选型、规模提供设计参数,为高位危岩的调查防治提供参考,对利用航测手段提高传统地质调查效率和精度做出了新思考。     

藏东南察达沟谷典型高位斜坡特征及风险分析

察达沟谷位于藏东南洛隆县腊久乡冻措曲下游段,为一典型的冰蚀"U"型谷,两岸高陡岸坡发育,其中察达1号高位斜坡位于某拟建线路车站东南侧,高程3700～5328 m,坡体及坡脚堆积大量块石、碎石、角砾等松散物。斜坡顶部为宗白群砾岩岩壁,高300～500 m,距拟建铁路车站水平距离约2.6 km。由于斜坡地质条件复杂,堆积体成因不明,开展高位斜坡风险评估对于工程适宜性评判至关重要。本文采用遥感分析、无人机航测、钻探、物探、现场调查等方法,查明了坡体结构,依据地形及结构特征将斜坡划分为顶部岩质斜坡陡壁、上部平缓堆积体及下部台阶状堆积体三段。在此基础上解译了潜在危岩体,计算分析了危岩体及斜坡堆积体的稳定性,模拟了崩塌落石运动特征。结果表明:顶部岩壁大规模危岩体稳定性较好,小规模危岩在极端条件下部分块体稳定性降低乃至失稳;上、下部堆积体在各种工况下均整体稳定,浅表层可能在降雨、地震等条件下局部蠕变。高位危岩落石运动仅停留在上部堆积体平台上,表层孤石运动最远处距离线路440 m,均未到达线路位置,察达1号高位斜坡潜在地质灾害对拟建铁路车站影响较小,风险可控。     

基于崩塌滚石运动特征的防护网动态响应规律

为获取被动柔性防护网在不同崩塌滚石运动特征下的动态响应规律,以鲁甸803地震震后崩塌滚石造成防护网损坏现场为例,通过无人机倾斜摄影技术实现地质调查,采用Rockyfor3D获取研究区落石的运动特征,并通过被动柔性防护网有限元模型,对不同落石冲击形式下防护网的动态响应规律进行研究.研究显示区内落石弹跳高度普遍在1~2 m,优势路径上的落石会形成稍高速低弹跳的范围冲击.在范围落石冲击下,防护网绳索最大拉力增加可达123.7%;在低弹跳落石冲击下,绳索最大拉力增加可达181.2%.范围落石冲击会导致防护网网面耗能的降低,并导致上拉锚绳拉力的增大.防护网下一级支撑绳对不同落石弹跳高度的响应较为敏感,部分高弹跳落石会对上拉锚绳和上一级支撑绳产生影响.      

Rockfall hazard analysis for an historical Castle in Kastamonu (Turkey)

The Kastamonu Castle located on a sandstone hill with Eocene age is one of the most historical and touristic places in Kastamonu city center. The settlement of the city expanded towards the hill of the Kastamonu Castle and adversely affected by rockfalls in the past. The rockfall problems around the castle could be related to jointing, weathering, freezing-thawing and earthquake effects or a combination. In this study, the rockfall hazard at the castle is evaluated by two-dimensional rockfall analyses along 17 profiles selected in different orientations. Different size of rock blocks and various types of movements are taken into consideration in the analyses. Fall-out distance, bounce height, kinetic energy and velocity of the sandstone blocks are separately evaluated. The obtained data are used to define the possible rockfall hazard zones. Finally, the areas having potential rockfall risks are distinguished. Based on the evaluation of the data, rock bolting after removing of unstable blocks and supporting the area with the protective fences are suggested.     

震裂山体崩塌形成特征及运动学三维模拟——以汶川县三官庙村崩塌为例

三官庙村震裂山体位于汶川强震区,又于2018年7月20日和2019年8月22日发生了两次震后崩塌灾害,严重威胁坡脚居民生命财产安全.通过对震裂山体危岩现场地质调查、无人机航测和室内三维数值模拟,阐述了震裂山体-崩塌发生的成因机理和动力学过程,并对潜在危岩区的危险性进行了分析评价.研究结果认为,此类崩塌形成过程可划分为3...     

鄂西山区崩塌落石运动特征及危险性分析

以远安县瓦坡崩塌区为例,通过地质调查、野外测绘、无人机航拍,建立了瓦坡崩塌区三维模型,基于Rockfall Analyst（RA）分析软件,实现了瓦坡崩塌区大量崩塌落石三维空间下运动路径、高度、能量等要素模拟,探究了崩塌区落石的三维运动特征,开展了崩塌区落石危险性评估,为崩塌落石的防治提供科学参考。研究结果表明:崩塌区危岩主要破坏形式为倾倒式,目前处于欠稳定状态;模拟落石三维运动轨迹与已有落石点基本重合,说明此次模拟结果与实际情况较为吻合;落石运动过程中以碰撞弹跳、自由飞落为主,落石主要集中在崩塌区下部冲沟及公路内,部分落石达到居民区,在崩塌落石区下部公路、冲沟及崩塌区右侧危险性较高;崩塌落石防治工程建议采用危石孤石清除+被动防护网,在公路内侧、斜坡下方分别设置5 m高和3 m高抗冲击力2 000 kJ的被动防护网,可有效拦截落石。     

特高位远程危岩群破坏成因及稳定性评价——以滇东北乌峰山地区为例

特高位远程危岩崩塌具有突发性强、速度快、势能大、摧毁力强、冲击性大、影响范围广等特征. 滇东北地区镇雄县5处危岩位于乌峰山南缘斜坡地带, 地层近水平, 崩塌区地形坡度达70°以上. 崩塌区和危岩区基岩裸露面积为0.07 km², 坡脚与坡顶高差达222 m, 危岩体平均高差159 m, 落石水平最大位移216 m, 属典型特高位远程危岩群. 采用定性和定量方法, 结合内外部条件, 综合分析危岩的10项基本影响因子, 评价其稳定性. 5处危岩在不同工况下稳定性差, 破坏模式为倾倒式, 高速远程动力崩塌易产生碎屑流, 呈散态扇形高速冲击流动, 裸露区面积大, 生态环境脆弱, 亟待治理.     

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.     

四川名山白马沟危岩体稳定性评价与落石轨迹分析

危岩体是指由结构面切割形成的在一定诱发因素下失稳破坏的岩体,其作为常见的自然地质灾害之一,严重影响山区人类生命财产安全。对危岩体的勘查、稳定性评价、风险评价是地质灾害预防的研究难题。受人类工程活动影响,名山县新店镇白马沟内存在多处危岩体。通过对国内外研究文献的查阅分析并结合白马沟危岩体的分布特征、发育特征、崩塌落石运动特性进行分析与研究,初步总结出了白垩系上统灌口组(K₂g)危岩体的形成、分布规律及成灾机理,并对该区4个危岩体利用Rockfall 进行数值模拟计算,计算其运动速度及运动轨迹,计算岩石弹跳高度及距离等。为此类工程地质条件下的的危岩体稳定性评价及运动轨迹的分析提供参考,同时对于崩塌危岩体灾害预防与减灾技术研究有积极意义 。     

青藏铁路设兴村段崩塌特征分析与运动学模拟

西藏拉萨—羊八井段建有青藏铁路、京拉公路(G109)、京藏高速(G6)三大重要交通工程和大量输电线路。然而,该区段山高坡陡,崩塌灾害频发,给交通和输电的安全运营带来极大的威胁。现阶段对崩塌灾害的分析与预测多是基于地形剖面的二维方法,限制了崩塌块石的运动方向,难以对崩塌的影响范围进行有效的评估。鉴于此,作者借助现场调查、基于无人机航摄的高精度三维地表形貌建模、崩塌运动的三维数值模拟等方法,以青藏铁路设兴村段崩塌为例,分析了历史崩塌块石分布、岩体结构面产状和危岩区特征,并进行了崩塌块石的运动学模拟。通过模拟获得了崩塌的影响范围和到达概率、优势运动路径以及优势运动路径下危岩区块石距坡面的高度和动能,结果表明危岩区的崩塌块石主要威胁输电线路和京拉公路,对青藏铁路和京藏高速无影响。相关模拟结果还对于崩塌防护范围、高度和强度的确定具有指导意义。     

柱状岩体崩塌动力特征与破碎规律

柱状岩体崩塌具有分布范围广、破坏能力强、影响范围大的特点。2004年8月12号,重庆甑子岩W12危岩体发生崩塌,崩塌体运动距离约600 m,形成显著超前空气冲击效应,激起浮尘高度约150 m。文章基于MatDEM离散元软件对甑子岩崩塌动力特征与破碎规律进行了研究,建立了按照实际节理分布的崩塌模型,实现了崩塌全过程的模拟,并结合影像资料验证了模型的有效性,在此基础上对MatDEM进行二次开发,统计分析了崩塌过程中岩块粒径演化规律,确定了崩塌过程中的四个显著颗粒破碎时刻,分别为崩塌源区底部岩体受压破碎、中上部岩体撞击低速三角区、中部岩体撞击斜坡地面与上部岩体撞击斜坡地面。引入分形维数与双参数Weibull分布模型分析了崩塌前后颗粒破碎规律,结果显示崩塌后颗粒破碎明显,细粒颗粒占比显著增加。文章为岩体崩塌的动力特征与破碎规律的研究提供了依据。