崩塌落石运动计算模型综述

由于崩塌落石的广泛分布及其发育地的地质条件与地理环境的复杂性和特殊性使得对其进行较为全面的研究治理颇为困难。虽然近年来对崩塌落石的研究有了较多的成果,但目前对其运动的计算模型还存在问题,在很大程度上制约了防灾减灾科学的进展。为了深入探讨崩塌落石的运动计算模型,本文回顾了国内学者在相关领域的研究,系统总结了现有计算模型的研究现状,且对计算模型进行了讨论和总结。     

某高陡边坡崩塌落石运动特征分析及其防治

长白山天池观光长廊段边坡于1998年8月1日发生崩塌,导致重大的伤亡事故,天池地区旅游业遭到重创。为对其治理,以该段边坡为例,对其地质条件进行了详细分析,阐述了边坡岩体特征、边坡形态、岩石物理力学特性以及雨水、风化等内外营力的综合影响是崩塌产生的原因。根据崩塌落石运动与边坡高程相关的特征,对其运动速度和运动轨迹进行了分析,在此基础上提出了"缓坡段拦截"和"陡坡段遮挡"的防治措施。     

崩塌落石运动学的模拟研究

长江三峡链子崖危岩，目前正在进行全面治理，本文以链子崖东侧猴子岭崩塌落石为典型实例，开展了地质力学与数值模拟，研究了崩塌落石的运动学特征，并以防治方案提出了建议。     

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...     

基于运动特征分析的高陡边坡崩塌落石防治措施建议

崩塌落石具有突发性、随机性、隐蔽性及致灾严重性等特征。为对其进行有效防治,以某煤矿内崩塌落石为研究对象,采用RocFall软件对已崩落石的运动轨迹进行了模拟,反演拟合了下垫面参数,在此基础对拟崩落石区域进行数值模拟和理论计算得出其运动特征,为崩塌落石防治措施选择提供了合理依据。     

宝成线略广段崩塌落石灾害发展速度的预测

本文以宝成线略广段为例，提出了崩塌落石灾害发展速度的预测思路和方法．结果表明，该段崩塌落石总体上有逐年减少的趋势，减少的速度为５～６次／年．     

柱状危岩体崩塌产生涌浪的物理试验与数值模拟分析

柱状危岩体是三峡库区常见的一种典型地质灾害隐患,其崩塌产生涌浪给库区航运、旅游、生产生活以及人员财产造成巨大威胁和损害。文章基于野外柱状危岩体的成生及运动边界条件,开展了颗粒柱体崩塌产生涌浪的物理试验和数值模拟。结果表明:该数值模型能较好地模拟崩塌涌浪的形成过程、矢量信息以及与水体的相互作用;速度曲线定量地展示了能量的传递;物理试验和数值模拟涌浪高度偏差约3~4 cm;数值模拟堆积区堆积角比物理试验大5%;比前缘运动距离小7%。为柱状危岩体崩塌产生涌浪灾害的预测和预警提供了重要依据。      

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。     

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。     

Rockfall Hazard Analysis for Hong Kong Based on Rockfall Inventory

Summary ¶This paper compiles and analyzes the rockfall data in Hong Kong in the last fifty years. A simple rockfall hazard analysis is presented based on this rockfall inventory. A frequency-magnitude relation, which is analogous to the Gutenberg-Richter relation for earthquake occurrence, is proposed for rockfall, and direct correlation between rockfall frequency and the daily rainfall is observed. Data analysis shows that a threshold daily rainfall of about 150–200mm is expected in order to trigger rockfall events in Hong Kong. Among the 368 rockfall events in the 13 year period from 1984 to 1996 in Hong Kong, 35% of the incidents lead to blockage of or damage to roads, 22% lead to damages or evacuation of squatter huts, 21% lead to blockage of pedestrian pavement and footpath, and 15% affect buildings, such as housing apartments and schools. Only 15% of these rockfalls fell onto open space and caused negligible effects on human activities. Most of these rockfall events occurred during heavy rain and when landslide warning should has been issued by the Hong Kong Observatory, thus only 6% of these events led to injury or casualty, car damages, and damages to public utilities. Rockfall hazard zonation maps in terms of the spatial distribution of previous rockfalls are proposed for both Kowloon Peninsula and Hong Kong Island.     

基于波浪理论的水库地质灾害涌浪数值分析方法

有别于国内现行广泛应用Navie-Stokes方程进行地质灾害涌浪的数值模拟技术,本文采用波浪理论对地质灾害涌浪波进行了分析。地质灾害涌浪波是非周期性波,并且有强烈的非线性,介于中等水波至浅水波之间;可用浅水波模型和Boussinesq模型进行数学描述。本文采用有限差分法的Boussinesq模型,以三峡库区龚家方崩滑体涌浪为例,模拟了涌浪波的传播和爬高问题。该模型能够计算形成涌浪瞬时河面、河面最大波高图、最大流速矢量图、最大爬坡和预警分布图。模拟计算结果与调查结果吻合非常好。这说明基于波浪理论的地质灾害涌浪分析方法精度较高,为涌浪的预测研究提供了一种新的研究方法。     

基于流固耦合作用的某尾矿坝渗流稳定性分析

尾矿坝是矿山重要设施之一,其内部含有大量的水和尾矿,一旦失稳造成的损失不可估量。尾矿坝失稳有众多因素影响,但是坝内浸润线是最活跃的影响因素。本文基于流固耦合理论,建立某尾矿坝有限元计算模型,考虑坝内排水井的存在。模拟坝内不同工况下浸润线分布,对其静力稳定性及流固耦合作用下尾矿坝应力应变场进行分析,并将浸润线模拟位置与实际监测结果进行对比。揭示库内不同工况下浸润线变化规律以及与坝体稳定性之间的关系,并分析评价不同工况下尾矿坝的稳定性。最后,将渗流场与应力场进行流固耦合,模拟出365 d坝内应力位移分布,为尾矿坝施工及安全运行提供可靠的依据及技术支持。     

盆地波动特征与生储盖层耦合关系分析--以楚雄盆地为例

沉积盆地的波动过程分析是建立在成因研究基础之上的全新的含油气盆地分析的理论方法,它能够定量地重塑沉积和间断的空间分布,恢复无沉积记录时间段的沉积-剥蚀过程,计算不整合的剥蚀量,分析沉积、沉降中心迁移规律,建立波动周期与构造沉积演化阶段的内在联系,揭示沉积波动特征与油气成藏要素的相关性,进而从全新的角度探讨盆地油气形成和分布规律。结合楚雄盆地井和剖面波动过程分析实例,归纳总结出了生、储、盖层的纵向分布规律与沉积-剥蚀波动过程曲线的耦合关系,揭示了沉积盆地波动特征与生、储、盖层以及油气运移通道(不整合面)之间的内在联系,建立了四种相应的耦合关系模式,这对于预测含油气盆地有利生油层、储集层、盖层时空分布规律和有效地指导油气勘探具有重要的意义。     

基于小波变换的盆地沉积-构造波动分析

波动分析是一种定量研究盆地沉积-构造演化的方法.本文分析了滑动窗口法在盆地沉积波动分析数理方法中的诸多不足,采用小波变换的多尺度分解思想对研究区19个点处的信号做了处理,方法是使用db4小波对沉积速率直方图做Level9次分解.结果表明:以东营凹陷616-2点为例做沉积波动分析发现,通过小波变换可以获得能量波(A)、次能量波(n)、沉积演化波(g)和高频波(l)四个分解波,其中周期波n、g、l的周期分别是91、50、14 Ma;平面对比各分解波发现,能量波反映的是盆地沉积的整体趋势和盆内某点的平均沉积速率,次能量波反映的是盆地构造演化周期和断陷结构,沉积演化波反映的是板块聚敛控制下的盆地沉积-剥蚀演化,沉积干涉波反映的是盆地多尺度周期波叠加所呈现的地层沉积速率;空间尺度波动分析表明,一期构造运动会在空间内产生一个特定的构造波,而多个构造波在空间内会有规律地相互干涉,即产生多期构造叠加.     

基于流固耦合的围岩后注浆对大型水封石油洞库水封性影响分析

基于多孔弹性连续介质流固耦合理论,通过合理选取围岩主要物理力学参数,建立了大型石油储备地下水封洞库全断面开挖后洞室涌水量计算模型,利用大型商业软件Comsol对黄岛国家石油储备地下水封洞库地下水渗流场和位移场进行数值模拟分析。通过不同注浆方案及不同注浆厚度情况下地下水渗流量的比较分析发现,并不是注浆圈的厚度越大对洞室渗水量的控制效果越好,而是存在相对经济合理的阈值。研究表明,最佳的注浆方式是形成全断面闭合注浆圈,最佳注浆厚度为5 m。     

基于S变换的瑞利面波频散分析

提取面波频散曲线是面波资料处理中最关键的一步。由于时频分析方法的局限,提出了利用S变换进行瑞利面波频散分析的方法,并给出了具体算法。该方法在时间频率域中计算相邻两道面波记录同一频率的时间差,再利用道间距除以该时间差来得到该频率对应的相速度,这样避免了在道间距较大的情况下,传统的相位谱法可能造成相位差的缺陷。通过理论模型和实际资料对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够提高瑞利面波频散曲线的提取精度,而且算法简单,具有一定的实用性。     

地铁联络通道冻结施工的热流固(THM)耦合分析

随着城市地铁规模的不断发展, 冻结法在地铁联络通道施工中得到了广泛应用.为了得到合适的地层冻结工艺参数和指标, 了解开挖隧道对地层稳定性的影响, 保证工程的安全性, 基于考虑相变及冻胀的热-流-固(THM)耦合理论, 采用COMSOL有限元分析软件模拟某地铁联络通道水平人工冻结及开挖施工过程.分析了冻结过程中地层温度场、渗流场及位移场的变化规律, 研究了开挖后地层位移场的分布规律.结果表明: 由于水渗流作用, 温度场和位移场的分布不再关于y轴对称;在人工冻结过程中, 地表处冻胀位移的最大值出现在y轴以右, 冻胀量变化表现为先线性增长, 而后趋于稳定.总体上, 实施人工冻结可以很好地增加周围土体的强度及稳定性, 对止水和抑制地层变形具有良好的效果.     

基于多模态分离的面波谱分析方法

面波频谱分析法(SASW) 作为一种横向分辨率较高的瑞雷面波勘探方法, 由于计算得到的基阶面波频散曲线存在较大误差以及无法获得高阶模式频散曲线而在应用中受到限制.通过应用Fourier变换方法(FT法) 分离提取面波各模态数据, 进而对分离后的各模态数据利用SASW法计算频散曲线.通过模型实例分析得出: (1) 利用SASW计算基阶面波频散曲线时必须分离得到基阶面波数据, 然后计算才能得到正确的结果; (2) 基于多模态分离的SASW法可以计算得到面波高阶模式的频散曲线.      

影响声波全波列测井速度分析的因素剖析

[摘 要] 目前,速度分析是声波全波列测井提取纵、横波速度的必要流程。本文介绍了井场中的声 波波形成分,提出了一种相似相关速度分析算法,并在其基础上深入研究了影响速度分析结果的关键因 素,如带通滤波,窗口宽度,总叠加时间,以及低速地层等等。通过讨论分析,给出了这些处理参数在速 度分析中的取值,它对精确提取岩石纵、横波速度有着重要的指导意义。