尼泊尔某项目滚石灾害的工程地质调查与评价

滚石灾害是山区常见的地质灾害类型,研究滚石的运动特征对地质灾害调查及危险性评估有着重要意义。通过对尼泊尔某项目滚石灾害后现场进行工程地质调查,分析其灾害成因机制,查明事故原因。调查结果表明:9 ·15灾害非人类活动的影响,属自然地质灾害,造成事故的主要原因为超高位岩体崩塌,而滚石的范围又超过前期预测的危险区。通过现场痕迹分析,推测出滚石的运动路径。根据调查出的撞击点位置、物质组成及几何特征,作者提出运用运动学原理还原滚石运动轨迹,并利用rocfall软件对超高位危岩体崩落后的运动轨迹进行随机模拟分析,推算出超高位危岩体崩落后能量大小的变化,为防护措施方案提供可靠的依据。张口式帘式网韧性强,防护能级高,对高陡边坡滚石灾害能起到很好的效果。本文可为类似高陡边坡的危岩治理防护提供参考。     

某跨海大桥主塔位工程边坡稳定性研究

某跨海大桥为一悬索桥 ,其主塔位于海中的岛礁上。因岛礁山体略显单薄 ,受数条断层及其他构造裂隙的影响 ,整体完整性较差。本文在大量现场地质资料调查基础上 ,系统结合上部结构荷载、风荷载 ,对工程边坡稳定性进行了分析研究 ,结果表明工程边坡整体稳定 ,但浅表部存在不稳定块体 ,并提出浅表部边坡相应的加固建议措施     

汶川地震崩塌滚石坡面运动特征

滚石坡面运动影响因素众多,分析预测困难,确定崩塌滚石危害范围,对崩塌灾害防治具有重要意义。在实测汶川地震399条崩塌滚石剖面基础上,通过统计分析研究了滚石运动特征和危害范围参数,得出如下结论：(1) 滚石坡面运动可划分为启动阶段、运动阶段和堆积阶段;56º为启动区滚石自由坠落模式和滑动、滚动模式界限,堆积区最大角度为39.6º,26º以下区域为减速带。(2) 滚石运动距离与高度的比值,随着地震烈度以及边坡岩石强度的增高而增大,并给出了统计公式。(3) 滚石最大运动距离与坡高之间以及陡坡段坡度与滚石运动扩散角之间有较好的线性关系,根据堆积区在边坡高度上所占比例,划分了两种坡面形态,给出了两种坡面形态边坡陡坡段坡度与滚石运动扩散角之间的统计关系图,可作为崩塌滚石危害范围判定的参考。     

簧式缓冲器的工作原理及其在滚石柔性防护系统中的应用

滚石是突发于人工边坡或自然边坡上的一类特殊的地质灾害,对坡下的人类活动和基础设施的安全构成极大威胁.柔性防护系统是滚石灾害防治的重要方法之一,而摩擦制动环是应用于钢绳拦石网并起到关键缓冲作用的部件.作者发现,当前使用的摩擦制动环存在着缓冲效率较低、较易损坏、成本较高等诸多不足.针对这些不足,提出了一种可应用于滚石柔性防护系统的簧式缓冲器.理论研究表明,它具有缓冲效率较高、不易损坏、价格较低等优点,可望在滚石柔性防护系统中得到广泛应用.     

基于Trajec 3D的硬岩人工路堑边坡滚石运动范围预测

滚石的运动范围包括横向运动距离和纵向偏移范围,是滚石防护设计工作的依据。本文基于Trajec 3D软件,以连云港某硬质岩人工路堑边坡为计算模型,通过数值模拟的方法探讨了滚石运动范围在不同滚石质量、形状以及平台铺设条件下的变化规律。结果表明:(1)对于硬质岩边坡而言潜在的不稳定岩体一旦启动即可形成滚石并构成滚石灾害,可采用数值模拟和现场试验相结合的方法研究滚石运动范围,从而针对性的设计防护网达到减少滚石灾害带来的损失;(2)文中设定的五个质量水平中,中等质量的滚石其横向威胁范围大,纵向偏移比则随着质量的增大而减小;(3)近球状滚石横向运动距离大,棱角突出的滚石纵向偏移范围大,防护设计工作应具有针对性;(4)不同平台铺设条件对滚石运动范围具有显著的影响,平台碰撞恢复系数越小滚石的运动范围越小。     

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。     

西藏樟木后山危岩崩塌颗粒离散元数值分析

崩塌危岩是高陡岩质边坡浅表层破坏常见的动力地质灾害方式之一,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。对西藏樟木后山高陡边坡危岩进行了现场勘察,分析研究了危岩崩塌体的分布范围。利用PFC3D模拟了在降雨件下危岩崩塌危岩的运动轨迹、速度及不同摩擦系数崩塌体的堆积特征。计算分析结果表明,崩塌危岩运动路径受地形地貌影响较大,与地面发生碰撞,多次改变行进方向,简化二维计算可能得出错误结论;坡面摩擦系数影响崩塌危岩的堆积形态,摩擦系数越小,堆积体位置越远,运动状态易表现流态性状。坡面摩擦系数取1.2时,模拟结果与实际较为吻合;崩塌危岩主要危害的范围为陡崖下部武警二营至樟木沟口一带。利用PFC3D模拟危岩崩塌运动可以初步确定崩塌体三维堆积形态及影响范围,为防灾减灾工程设计提供有益参考。     

强震触发崩塌滚石运动特征研究

高强度、长持时汶川地震诱发大量边坡滚石,滚石源于岩体结构面切割而成的块体或岩土质边坡中尺寸较大的孤石。以汶川地震未扰动现场滚石痕迹的判识、测量取样及分析,得出强震作用下块体(石)是以一定初始速度抛射而出的; 其坡面运动表现为滑动、滚动、跳跃与3种方式的组合。选取2个典型强震崩塌点为例进行研究,基本结论:(1)与重力作用下崩塌滚石运动特征是有显著区别的,地震触发滚石具有一定的平抛速度,初始速度除与地震烈度有关外,还与地形地貌有关,其中变坡点、凸起点、端部速度较大; (2)滚石三边(长、宽、高)比例越接近,其运距越远; 坡面相对1/2高度以上,运动方式表现为跳跃-滚动、跳跃-滑动为主,其下滚石则以滑动、滚动运动为主; (3)规模(质量)大的滚石多停留于第一着地点附近或边坡坡脚宽缓地带,滚石运动消能方式为摩擦或碰撞解体; 滚石平台阻滞率为54％,树(灌)木拦阻率为12％。通过反演,计算了非弹性碰撞法向恢复系数Rn与切向恢复系数Rt,其中裸露基岩Rn=0.2,Rt=0.6,一般覆盖层Rn=0.3,Rt=0.8。滚石在运动过程中的弹跳理论高度在0.2~1.3m之间,坡面相对高差与最远滚动距离之比约为1/2。     

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。     

重庆武隆庆口危岩形成机制及失稳模式探讨

武隆区庆口危岩底部含0.4～0.6 m厚煤层,开采历史长达200余年,形成了大面积的采空区,已形成了宽约1.2～5.5 m的宏观裂缝,一旦失稳将直接威胁319国道和乌江航道。在对危岩地质环境条件进行分析基础上,按照采空区形成过程,结合危岩变形特征,对庆口危岩的形成机制及失稳模式进行了探讨,并应用数值模拟进行了验证。研究表明:陡崖带的地形地貌、岩性组合、岩体结构特征为危岩形成的主导因素,地下采煤是危岩形成的诱发加剧因素。煤层采进过程中上覆岩体发生了应力调整,诱发山体朝北东临空面方向外倾变形,促成了构造裂隙追踪贯通形成危岩体侧向控制裂缝,从而减弱了山体对危岩的约束,导致危岩转为沿软弱夹层与侧向裂缝的交线,朝北西临空面方向发生视向滑动。     

地震作用下岩质边坡倾倒破坏分析

倾倒破坏是陡倾层状岩体边坡一类主要的变形破坏形式,地震作用下岩质边坡块体倾倒破坏分析具有重要的工程指导意义。基于块体极限平衡,针对岩块长细比较大的情况,推导出了地震作用下岩质边坡倾倒破坏的一般解析解。对于简单的反倾边坡,给出了地震作用下倾倒破坏的显式解析解,并推导了岩块间法向力、破坏模式转变点和坡脚剩余下滑力计算公式。通过4个典型算例研究了地震作用对反倾边坡破坏模式、倾倒破坏时所允许的最大陡倾节理视倾角、破坏模式转变点和坡脚剩余下滑力的影响,为反倾边坡的抗震支护设计提供了理论基础。最后,根据地震影响系数与破坏模式转变点和坡脚剩余下滑力的定量关系对比分析了解析法与传递系数法,结果显示,当岩块长细比大于20时,解析法具有足够的计算精度。     

舟山大陆连岛工程老虎山局部边坡稳定性及加固处理

舟山大陆连岛工程西堠门大桥为一主跨跨度1 650 m的悬索桥,其北塔位于海中的老虎山上。老虎山四周临空,山体单薄,缓倾坡外裂隙构成边坡稳定的潜在底滑面,尽管塔基所在工程边坡整体稳定,但浅表部存在不稳定块体。本文对浅表部边坡进行了在最不利工况下的定量计算和分析,并提出对边坡所在最低海水位以上浅表部岩体进行框架梁锚索和锚杆加固方案,加固后工程边坡稳定性系数都在1.5以上,满足工程安全要求。     

雅砻江两河口水电站庆大河左岸边坡某变形体变形机制分析与稳定性预测

雅砻江两河口水电站泄洪建筑物进口布置于庆大河左岸边坡,继在边坡中下部圈定3个变形体后,在边坡上部发现变形体Ⅳ区,严重威胁泄洪建筑物的安全。通过探硐、赤平投影等手段,结合研究区地质环境,确定了边坡变形破坏机理,该边坡为中薄层岩体反倾边坡,青藏高原隆升伴随河流下切,边坡卸荷,在上部岩体自重作用下,坡脚薄层岩体发生倾倒弯折,河流侵蚀作用下变形加剧导致局部弯折贯通形成底滑面,在外力作用下崩滑破坏,上部变形体失去支撑后倾倒弯折破坏加剧,由于岩层薄,变形体多为碎裂散体结构。采用Geo-slope软件对变形体进行稳定性分析,结果表明自然状态下Ⅳ区变形体处于极限平衡状态,下部变形体清除后,Ⅳ区变形体失稳。最后,根据结果制定了合理的变形体处理措施。     

反倾软硬互层岩体边坡地震响应的数值模拟研究

反倾软硬岩体互层边坡是公路建设中经常遇到的一类边坡,在不利条件下有失稳破坏的可能,特别是在坡脚受到扰动、降雨、地震等作用时.以“5.12”地震期间都汶公路(都江堰—汶川)上一处边坡的地震响应为例,采用离散元UDEC软件对其进行模拟,系统研究了其地震响应的变形破坏机制.研究结果表明,地震作用下,软弱岩层挤压变形强烈,有向外剪出的趋势.同时,在地震波反复拉张作用下,软弱岩层位置容易开裂,成为坡体变形破坏的优势拉裂区域.地震波加速度、速度随高程变化放大显著,在坡体表部位移最随高程增高而逐渐增大.就整体而言,岩体内部的节理裂隙进一步张开,井产生了一些新的裂隙,弯曲倾倒有加剧的趋势;而坡表覆盖层普遍具有表部拉张开裂和掉块现象,特别是在地形几何形态突变处,破坏更为显著.     

缓倾坡内层状岩质高边坡稳定性分析以黄桷湾危岩高边坡的主斜坡为例

黄桷湾危岩高边坡是泥岩和砂岩呈类似夹心饼干状软硬互层结构、缓倾坡内的岩质高切坡。危岩高边坡除坡顶的陡崖处厚层砂岩发生崩塌失稳外,主斜坡体下部还存在局部的切层失稳。为确保高边坡下部的工程建设的顺利开展和居民的安全,采用数值模拟的方法对高边坡的主斜坡进行稳定性评价,选取天然自重和地震动荷载两种工况进行分析。计算结果表明:(1)主斜坡岩体在两种工况下仍处于稳定状态,但在地震动荷载作用下稳定系数下降显著; (2)陡崖和主斜坡接触带附近及主斜坡坡脚处应力集中现象明显,发生破坏的可能性更大; (3)主斜坡潜在滑移面位于坡内中深部,剪出口位置可能位于主斜坡的坡脚处。     

均质边坡离心试验锚杆的应力响应及布设探究

以低碳钢片模拟全长黏结锚杆,开展均质岩质边坡离心模型试验,研究了锚杆的应力响应规律。基于试验模型锚杆应力响应规律启发及实际均质边坡变形破坏演变规律,提出仅针对边坡松弛区进行局部强度折减,数值模拟探讨了均质岩质边坡单锚应力监测的较佳位置。结果表明:均质岩质边坡变形破坏起始于坡脚的剪切破坏,且随着边坡变形破坏的开展,靠近坡脚的全长黏结锚杆会较早产生明显的应力响应,锚杆应力增长速率会不断增加;锚杆应力监测点距离边坡潜在滑动面（塑性变形区）越近,锚杆应力响应时间越早,且量值越大;建议在距离坡脚0.25~0.35 H（H为边坡高度）的坡面处布设监测锚杆,但对于具体监测边坡对象,应具体问题具体分析。研究成果可为均质岩质边坡的锚杆监测工作提供一定的参考借鉴。      

Evaluation of rock falls in an urban area: the case of Boğaziçi (Erzincan/Turkey)

Disasters caused by events such as earthquake, flooding, rock falls, landslides are often encountered. However, generally, the reasons for the destructive and devastating effects of these nature events are that settlement locations were chosen without site investigation studies, or that available studies were inadequate. Such inadequacies in the field are related to inappropriate settlement location and the resulting damage caused by rock falls. This study evaluated rockfall risk in a settlement that developed in a similar manner. The study was carried out in Bo?aziçi village of Kemah (Erzincan/Turkey), which is located in a very important tectonic zone. The study site is located on the lower sections of an area with very steep cliffs and 50–75° slopes. This cliff, which is the source of rockfalls, has a slope dip of approximately 90°. The cliff comprises 25–30 m high, fractured and cracked basaltic volcanic mass. To determine block size in the study area, scanline survey measurements and block size measurements were performed on blocks that loosened and fell from the cliff face. It was found that block sizes reached 6 m³. Rockfall analyses were performed along the selected profiles using the Rockfall V.4.0 software. Kinetic energy, bounce height, horizontal location of rock end-points, and velocity of the rocks along each section were evaluated separately for each profile. This data were used to produce distribution maps for each profile and the settlement was evaluated in terms of rockfall risk. The results indicate that the study area was at risk of future rockfalls and that it would be appropriate to relocate one part of the settlement.     

厦蓉高速公路某隧道洞口段开挖对仰坡变形影响的数值分析

针对一座浅埋偏压隧道,采用FLAC3D对该隧道进口段进洞开挖进行动态施工三维数值模拟。基于围岩应力分布特征,仰坡坡面轴向和横向位移的变化特征,分析了偏压浅埋隧道洞口段开挖引起的仰坡变形规律。计算结果揭示：仰坡后缘下沉,前缘向洞心外有移动趋势;隧道开挖引起隧洞洞身附近岩体出现较大应力集中和变形现象,洞口段洞身以上仰坡坡面主要以竖向沉降为主,洞身两侧向洞内挤压。在此基础上提出了保证仰坡稳定和安全进洞的一些建议。     

隧道仰坡地震动力响应特性振动台模型试验研究

为研究地震作用下山岭隧道仰坡的动力响应特性及仰坡坡体和衬砌结构的相互作用,设计并完成了隧道洞口段大型振动台模型试验。试验结果表明,地震作用下仰坡的加速度反应存在显著的非线性放大效应和趋表效应;当输入地震波幅值超过0.6g时,土体的非线性反应明显增强,加速度放大系数显著降低,表现出放大效应饱和的特性,且沿坡体竖直向上,加速度分布逐渐表现出平均化的趋势;隧道洞口段仰坡水平向动力反应受隧道结构存在的影响较小,可简化为自然边坡进行分析;仰坡的动力失稳是影响衬砌结构安全性的重要因素,当输入地震波幅值较小时,竖直向地震作用下衬砌主要受力部位受力要大于水平向地震作用,当幅值较大时,水平向地震动对衬砌结构的影响则明显大于竖向地震动;均质仰坡的破坏部位主要位于仰坡坡肩至坡面上部,破坏过程表现为地震力诱发-坡肩土体拉裂张开-坡肩土体倾倒崩塌-崩塌的土体沿坡面滑落碰撞-形成碎屑流堆积于坡脚。模型试验的结果能为山岭隧道洞口段的理论分析、计算和设计提供指导和依据。