重庆南川甑子岩山体崩塌机制研究

本文以重庆南川甑子岩崩塌为例,对近水平厚层状高陡灰岩山体座落滑移式崩塌机制进行研究,通过工程地质分析揭示了甑子岩危岩崩塌的成因机制,利用数值模拟开展了初始变形破坏的研究。研究认为,甑子岩崩塌是自然条件下形成发育、受岩溶风化与人类工程活动影响所产生的大型危岩体崩塌。岩体中多组大型陡倾节理发育,卸荷作用下在陡崖边缘形成张拉裂隙,地下水长期溶蚀使裂隙连通率不断增大,地下采空加速软弱基座破坏、危岩体变形。随着裂隙的贯通,软弱基座内部应力累积,应变逐渐增大,当超过岩体强度时发生圆弧形剪切滑移破坏,导致柱状危岩体座落崩塌。     

基于GIS技术的单体崩塌危险范围评价方法研究

贵州省内多山地，由于喀斯特地貌特点，崩塌、滑坡等地质灾害发生频繁，是我国地质灾害最严重的省份之一。思南县徐家大塝崩塌历史上曾发生过多次崩塌，现存的危岩体规模大，严重威胁着徐家大塝居民的生命财产安全，开展相应的危险性评估具有紧迫性和必要性。本文通过无人机Lidar技术获取徐家大塝崩塌剔除植被的高精度DEM,并通过三维实景建模技术构建三维地形模型，考虑了落石从两个临空面崩落的情况，选取0.3 m、1.5 m和2.5m 3种典型粒径落石进行随机性数值仿真模拟，获得了3种粒径落石的运动轨迹和动力学特征。选取落石的能量、频率、加速度和弹跳高度4种评价因子对徐家大塝崩塌的危险性进行综合评价。利用熵权法计算各评价因子的权重，基于ArcGIS软件采用空间栅格分析技术将徐家大塝崩塌危险范围划分为4个等级：极高危险区、高危险区、中危险区和低危险区。本文所采用的研究思路和技术方法可为其他单体崩塌灾害危险性评价及范围划分提供参考。     

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。     

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。     

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...     

西藏玉龙铜矿崩塌落石运动特征及数值模拟研究

对玉龙铜矿运矿道路区的地形地貌、岩性和地质构造进行调查,获取危岩体的岩体物理力学指标,分析道路两侧的潜在崩塌落石灾害。在对运矿道路两侧边坡地质灾害进行调查的基础上,分析该区的工程地质条件、边坡特征、崩塌落石特点及形成机制。用Rockfall数值软件对落石进行数值模拟,确定落石的运动轨迹、弹跳高度和总动能指标,对防治运矿道路崩塌灾害提供依据。     

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。     

基于AHP-3DEC的危岩落石危险性分区与评价CSCD

山区高速铁路受线路平顺性及地形的限制,部分危岩发育地段无法绕避,给工程建设及运营安全提出了严峻挑战。文章在无人机三维倾斜摄影的基础上利用数字地质调绘技术对拟建济南至枣庄铁路杏花峪隧道进口危岩体的发育特征、规模、变形破坏模式进行了准确的判识,通过将3DEC数值模拟与层次分析法结合,获得了崩塌落石的影响范围和危险性分区图,开展了危险性分区评价,提出了防治措施。研究表明:三维倾斜摄影模型识别出的12处危岩带中,只有5号危岩带威胁隧道洞口和桥台安全,并建议采用“被动防护网+明洞”方式进行综合防治。研究成果为危岩落石灾害的危险性分区评价提供参考,为铁路选线及防灾减灾提供依据。     

重庆南川市甑子岩W12 #危岩崩塌预警分析

岩崩是基岩山区一种常遇的地质灾害，具有突发性强，可预见性差，危害性大的特点。文章通过对重庆南川金佛山甑子岩W12^#危岩体现场勘查，分析了该危岩体的成因机制和破坏模式。采用常规监测仪器和人工变形量测手段进行了预警预报研究，成功地预报了金佛山甑子岩W12^#危岩的崩塌，避免了重大的经济损失和人员伤亡。研究成果可为研究岩崩系统发展演化机制、探索突发性地质灾害的空间预警和防灾减灾决策提供可靠依据。     

塔柱状岩体崩塌运动特征分析

塔状岩体是中国西南灰岩山区常见的地质灾害隐患.这类岩体点多面广,破坏频率极高,诱发因素甚多.以甑子岩危岩体为例,基于影像资料,详细剖析了塔状岩体的崩塌失稳过程,重点对其失稳过程中的运动特征开展了研究.认为甑子岩危岩失稳可分为启动、加速、碰撞3个运动阶段,塔状岩体的破坏从底部开始,在上覆岩体下坠过程中,呈现出由下至上、裂缝扩展、破坏传递、空中崩解的特点.研究发现甑子岩塔状岩体的加速度曲线在下降阶段表现出类似缓冲现象的连续负向波动,且不同位置测点的运动特征曲线具有显著的时效差异性,表明塔状岩体在失稳下坠过程中同步发生着破裂、碰撞、解体等变化.     

融合区域潜在落石源区识别的峡谷区落石危险性评价

山西壶关太行山大峡谷景区为中国最美十大峡谷之一,但景区落石灾害频发,严重威胁景区安全运营。本文基于高精度地形信息与岩土体强度特性,采用坡度角分布方法开展区域尺度潜在落石源区识别,并引入岩体破坏敏感性指标定量描述潜在落石源区失稳概率。然后,利用经验模型Flow-R模拟落石运动扩散过程,获取落石的传播概率与能量分布情况。最后,提出落石危险性双因子评价模型实现落石危险性定量评估。获得主要结论如下:(1)研究区内潜在落石源区面积为25.7 km2(35.7%),主要以条带状分布于峡谷两侧陡壁。其中岩体破坏高敏感性区为3.3 km2。(2)研究区落石高危险区面积达3.22 km2,主要威胁景区内游客集散地与交通线路,尤其在S327荫林线红豆峡入口处落石危险性最高。(3)野外调查验证结果表明了应用坡度角分布方法识别潜在落石源区的高效性与准确性,提出的双因子评价模型可为峡谷区落石危险性评估提供快速解决方案。本文提出的“区域落石源区识别-源区失稳概率分析-落石危险性评估”的一整套技术方案能够为类似的高山峡谷区落石灾害早期识别及风险防控提供技术参考。     

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.     

Multi-scenario Rockfall Hazard Assessment Using LiDAR Data and GIS

Transportation corridors that pass through mountainous or hilly areas are prone to rockfall hazard. Rockfall incidents in such areas can cause human fatalities and damage to properties in addition to transportation interruptions. In Malaysia, the North–South Expressway is the most significant expressway that operates as the backbone of the peninsula. A portion of this expressway in Jelapang was chosen as the site of rockfall hazard assessment in multiple scenarios. Light detection and ranging techniques are indispensable in capturing high-resolution digital elevation models related to geohazard studies. An airborne laser scanner was used to create a high-density point cloud of the study area. The use of 3D rockfall process modeling in combination with geographic information system (GIS) is a beneficial tool in rockfall hazard studies. In this study, a 3D rockfall model integrated into GIS was used to derive rockfall trajectories and velocity associated with them in multiple scenarios based on a range of mechanical parameter values (coefficients of restitution and friction angle). Rockfall characteristics in terms of frequency, height, and energy were determined through raster modeling. Analytic hierarchy process (AHP) was used to compute the weight of each rockfall characteristic raster that affects rockfall hazard. A spatial model that considers rockfall characteristics was conducted to produce a rockfall hazard map. Moreover, a barrier location was proposed to eliminate rockfall hazard. As a result, rockfall trajectories and their characteristics were derived. The result of AHP shows that rockfall hazard was significantly influenced by rockfall energy and then by frequency and height. The areas at risk were delineated and the hazard percentage along the expressway was observed and demonstrated. The result also shows that with increasing mechanical parameter values, the rockfall trajectories and their characteristics, and consequently rockfall hazard, were increased. In addition, the suggested barrier effectively restrained most of the rockfall trajectories and eliminated the hazard along the expressway. This study can serve not only as a guide for a comprehensive investigation of rockfall hazard but also as a reference that decision makers can use in designing a risk mitigation method. Furthermore, this study is applicable in any rockfall study, especially in situations where mechanical parameters have no specific values.     

Rockfall susceptibility zoning at a large scale: From geomorphological inventory to preliminary land use planning

Rockfall, up to several hundreds of cubic meters, is a frequent and rapid landslide which menaces extensive areas in mountainous territories. Rockfall susceptibility zoning map at a large scale (1:5000–1:25 000) can be the first tool for land use planning in order to manage rockfall risk. A methodology allowing to analyze susceptibility in extensive areas with optimum cost/benefit relationship is needed. This work analyzes rockfall susceptibility in an extensive rocky mountain of the Principality of Andorra (Pyrenees Mountains), first on the rock slope and then on the exposed area located below. The rockfall record, obtained by means of geomorphological analysis, supplies the main data to analyze the susceptibility on the rock slope. An additional historical inventory verifies the accuracy of rockfall sizes recorded by means of the geomorphological analysis. According to the classification recommended by the Guidelines of Joint Technical Committee, the density of rockfall features on the rock slope assesses susceptibility in four levels. Subsequently, susceptibility on exposed areas has been analyzed by means of reach probability of rock blocks analysis using empirical models. Data acquired from thirteen recent events, from 1999 to 2004, have been used to verify the accuracy of the two empirical models mainly used (reach angle and shadow angle). Five reach probability limits (1, 0.5, 0.25, 0.01, and 0) establish boundaries between susceptibility levels. The resulting rockfall susceptibility zoning map allows: (a) to identify land areas and human elements exposed to rockfalls and, (b) to establish several exposition levels. This map can be a useful and cost-effective tool for administrations responsible to manage natural risk in order to guide urban grow in extensive areas or decide upon work programs based on in-depth analysis (hazard and risk).     

单体危岩崩塌灾害风险评价方法——以四川省丹巴县危岩崩塌体为例

综合分析国内外危岩崩塌风险评价方法的基础上,以丹巴县双拥路危岩崩塌体为例,提出了适用于单体危岩崩塌的风险评价方法。根据蒙特卡洛法的基本原理及方法编制了危岩崩塌体的稳定性可靠度分析程序,计算了不同工况下危岩失稳的概率。同时,考虑地面建筑物对落石的阻挡影响,利用专业软件模拟落石的运动轨迹,并根据研究区的地形地貌特点进一步确定了落石的影响范围。在野外调查和收集当地社会经济资料的基础上,开展了承灾体的易损性研究,对资产的易损性进行了评价。根据危岩失稳的概率及承灾体的易损性分析,进一步得到不同工况下落石影响区内承灾体的经济损失水平,对危岩崩塌灾害的风险进行了定量评价。风险评价的结果可为危岩崩塌灾害影响区的城镇建设和规划提供科学依据,从而有效地规避风险和减灾防灾。     

贺兰口岩画载体落石危害及治理研究

因暴雨、地震和岩羊踩踏等不确定因素,贺兰口沟口至“水关”处发育的34处孤石极易失稳滚落形成落石对岩画和游人安全构成严重威胁。通过对34处孤石数量、成因、分布、岩性和几何特征全面调查与分析的基础上,运用Rocfall软件分析其失稳后的运动过程和能量变化进行分析,得出如下结论:(1)薄层状变质砂岩风化内凹的临空面、岩层层面与两组节理组合切割巨厚层砂岩失稳后堆积于坡面;(2)将落石划分为基岩裸露型、孤石带型和坡面泥石流型3种不同类型;(3)数值模拟结果显示,失稳后弹跳落点有52%~95%的概率在岩画赋存区,所具有能量为301~8412 kJ;最终落点有51%~95%的概率在游客栈道,所具有能量为299~7698 kJ;(4)监测结果表明,水剂比为0.32、平行布孔、间排距20 cm和抵抗线20 cm布置方案为最优,静态破碎结合人工搬运为岩画保护区落石源头治理的最佳方案。为贺兰口岩画保护区落石灾害的源头治理提供了新的途径与参考。     

基于RHRS系统的景区落石风险评估与决策

近年国内山地景区落石掉块现象常有发生,游客的生命安全受到严重威胁,因此对落石风险研究具有科学价值和重要社会效益。通过引入RHRS风险评估系统,针对两座样本景区,对可能导致落石灾害的各项影响因子(包括斜坡高度、地质特征、落石体积/块体大小、降雨量和历史落石频率等)进行较为深入的分析,根据原始评分公式进行风险评分,以综合分值来反映落石风险程度并结合风险允许标准划分高、中、低风险区域进行决策,将抽象的定性评价转为具体的定量评价,得到衢州药王山与江郎山两座样本景区的自然落石风险评分分别为142、117.2。采用FN曲线与ALARP原则相结合的方法来确定风险允许标准,计算我国可接受风险平均值为1.62×10-5/a,得到我们国家地质灾害可接受的风险水平FN曲线的上下限依次为10×10-4/a和10×10-5/a,为景区落石风险评估与决策提供借鉴。     

山区输变电工程崩塌(滚石)灾害识别与预测方法

山区输变电工程崩塌随着国家“一带一路”和“全球能源互联网”战略的构建和实施,山区复杂地质环境条件下的输变电工程建设越来越多。然而,现阶段对于输变电工程崩塌（滚石）灾害识别、预测和评价方法等方面的研究相对较少,难以有效解决山区崩塌（滚石）灾害频发与输变电工程安全建设、运营之间不断增长的矛盾。鉴于此,作者借助航空遥感、无人机航测、岩体结构分析工具、崩塌（滚石）运动数值模拟软件等新技术方法等,对山区输变电工程中崩塌（滚石）灾害识别与预测方法等开展了相关研究。提出:（1）基于区域工程地质分区-区段遥感分析-山体无人机航拍-岩体结构特征分析的思路,实现对长距离、大区域山区输变电工程的崩塌（滚石）危岩体快速识别和分析;（2）利用三维崩塌（运动）模拟方法快速识别崩塌（滚石）在杆塔（变电站）范围的到达情况,然后再利用多种方法对比确定能到达杆塔（变电站）范围内崩塌（滚石）的冲击特征;（3）山区输变电工程崩塌（滚石）灾害风险计算方法。     

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...