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。     

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。     

河北省平山县大柳树村崩塌地质灾害治理设计

崩塌与落石是山区常见的一种地质灾害,传统的治理方法多以圬工结构和钢木结构为主,这些方法存在着材料用量大、施工强度大、破坏当地原始生态环境、缺乏可靠的设计技术保障等缺点。为克服传统治理方法的缺点,本文综合考虑平山县大柳树村崩塌发育的地质环境条件,并详细分析地质灾害的发育特征后,进行设计方案比选,采用SNS柔性防护网系统对其进行治理。作者通过现场实际工程地质条件研究,确定基本计算参数和建立计算模型,计算了崩塌落石的运动能量及弹跳高度。根据计算结果,选用5m高RX-050型被动防护网,达到防灾减灾的目的。     

Rockfall数值模拟在零星高位崩塌地质灾害勘查中的应用

贵州省大方县小屯乡法启村一组崩塌地质灾害为一高位崩塌地质灾害隐患,崩塌方式以零星崩落为主,威胁下部83户510名居民及法启火车站安全。本文以贵州省大方县小屯乡法启村一组崩塌地质灾害隐患为例,根据勘查及调查测绘,模拟剖面的选取,坡面的参数确定,运用Rockfall软件数值模拟,模拟出崩塌落石运动过程中的特征参数,掌握了崩塌落石的运动特征,为该地质灾害防治提供了重要的参数依据。研究结果表明,Rockfall数值模拟在零星高位崩塌地质灾害勘查中可分析出崩塌落石的主要堆积停留区、最远崩落距离和各点位的落石动能、最大弹跳高度等详细数据,避免了公式计算的单一性,体现了模拟的随机性,与崩塌地质灾害的实际运动特征更接近,可更有效的指导崩地质灾害的防治,具有重要实践意义。     

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.      

罗家洞寺崩塌体的成因和失稳运动特点

罗家洞寺崩塌体崖壁危岩倒悬,处于临空状态,随时可能发生崩塌,一旦发生崩塌,新建的罗家洞寺将会再次被摧毁,同时会伤害寺庙工作人员、农户、朝拜人员及游客的生命财产。对罗家洞寺崩塌体的主要形成机理(地层岩性、降雨、地震、节理裂隙)进行分析和论述,同时根据运动学对危岩体发生崩塌时落石的三种运动特征(拉裂式、倾倒式)进行分析,建立落石运动方程,经理论计算与实际发生坠落水平距离相比有误差,因为阻力特性系数在两种状态下不同造成,在此类问题的计算中要结合实际情况加以分析。     

SNS被动防护系统在崩塌地质灾害治理中的应用

朝阳市位于辽宁西部低山丘陵区,近年来,崩塌落石地质灾害频繁发生,瓦房子镇团山子为典型的软硬岩接触导致的陡崖崩塌落石地质灾害。朝阳地区常用的崩塌地质灾害防护结构多为圬工结构,圬工结构存在材料用量大搬运困难、施工强度大、施工进度缓慢、原始生态环境破坏大、不美观等缺点。综合考虑瓦房子镇团山子崩塌的地质环境条件,分析崩塌地质灾害特征,通过多种治理方案比选,确定采用SNS被动防护系统治理。该系统克服了圬工结构的缺点,能够有效地拦截落石,在受力上具有以柔克刚的优点。通过对瓦房子崩塌落石运动轨迹计算,给出了一整套计算边坡落石运动轨迹的公式,为类似崩塌地质灾害治理方案选择及落石运动轨迹计算提供了参考。     

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。     

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。     

崩塌落石冲击埋地油气管道的动力响应机理研究

高位崩塌落石是造成长输埋地油气管道破坏的主要地质灾害之一.本文通过111处山区管道崩塌案例分析,归纳出崩塌与埋地管道相互作用的3种模式:冲砸管道、牵引管道及埋没管道,其中冲砸管道的危害性最大,并建立了崩塌与管道相互作用的地质力学模型.采用有限元仿真软件系统模拟了落石冲击、土体与管道变形响应过程及影响因素,发现落石冲击管...     

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。     

小浪底水库区垣曲段近岸区地质灾害类型及防治措施

小浪底库区垣曲段近岸区地质环境条件比较复杂，库区近岸以崩塌、滑坡、黄土湿陷为主的地质灾害较为发育，水库蓄水升至275m水位后，必将引起库岸再造，库区水位以下岩土均被软化，引发水下崩塌、滑坡、沿河黄土岸坡也会不断崩塌后退，直接危及沿岸居民区及沿河工矿企业及公路的安全。文章总结了库区近岸各种类型地质灾害发育特征及其成因，通过对库区近岸崩塌、滑坡形成条件的分析，基本查明了区内崩塌，滑坡发育的基本规律，对库区环境地质问题进行了分区，并对主要居民区环境地质问题进行了评价，运用工程地质类比法及理论计算法，对主要居民区是否受到坍岸危害，进行了最终坍岸宽度计算，对区内环境和地质问题进行了预测，在对区内各主要居民点及库区近岸区环境地质条件分析后，提出了以勘查与治理，运用生物工程及灾情预估等内容的减灾防灾对策。     

落石冲击力计算方法的比较研究

落石冲击力计算依赖于一些半经验半理论的算法,但这些算法的适宜性、合理性一直未能得到充分讨论和厘清。本文选择国内外代表性的5种冲击力算法,在设定落石尺寸、自由落高和缓冲土层厚度下进行冲击力计算结果的系统对比分析,发现国内有关规范推荐的落石冲击力算法实际计算的是落石冲击过程平均冲击力,而并非最大冲击力,从而导致工程应用中冲击力计算结果严重偏小,应是落石冲击力作用下结构开裂和失效的原因。相应地,以日本道路公团算法为代表的基于落石现场冲击实测冲击力拟合得到的经验算法比较符合实际,建议引入使用,但其不足在于不能反映冲击角度、缓冲土层厚度等对冲击力的影响,要圆满解决落石冲击力计算问题需要在以上各方面进一步努力。     

汶川地震区映秀——卧龙公路边坡崩塌类型的赤平投影解法

汶川地震后,公路岩质边坡结构面发育,极易失稳形成崩塌。从发育的多组结构面中选取典型的结构面作为形成崩塌的控崩结构面,并通过对结构面所处边坡的工程地质条件分析得出控崩结构面的选取原则;考虑控崩结构面与边坡临空面的空间位置关系,运用赤平投影解法重点分析一组和两组控崩结构面与边坡临空面的图解关系;将震后公路边坡发生崩塌分为三种类型：滑移式、坠落式和倾倒式,结合边坡岩性、坡形、坡度、坡高等因素,得到了震后公路边坡崩塌三种类型的判据;将其应用到汶川地震后映秀—卧龙公路沿线边坡发育的典型崩塌中,得出的崩塌类型与实际相符。     

崩坍落石灾害模型及其防治工程决策

崩坍落石灾害是常见的山区地质灾害之一。本文总结西南山区铁路崩坍落石灾害防治工程经验,提出便于工程决策的崩坍落石灾害模型。倾倒、坠落、剥落、错落、坠落、弹跳、滚动,自由落体冲击破坏、侧面撞击破坏,频繁或经常、偶然或不经常,大规模、中小规模、零星。崩坍落石灾害具有隐蔽性、不确定性,其防治工程决策主要应从对崩坍落石灾害危害程度的认识和对崩坍落石灾害危害风险的把握两方面人手。决策方法：基于对崩坍落石灾害危害程度的认识,设计防止灾害产生或减轻灾害的工程措施;根据对崩坍落石灾害风险的认识,对防治工程作取舍。     

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。     

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。     

无人机影像在高陡边坡危岩体调查中的应用

在高陡边坡危岩体的调查中,复杂的地形条件经常限制工作的正常开展,如何快速准确地获取地质灾害信息一直是地质灾害调查研究中的难点之一。以往的研究中对无人机遥感技术在黄土、高原等地区应用有所报道,但对西南地区高陡边坡危岩体灾害调查的研究尚无报道。文章以锦屏二级水电站出线场边坡落石灾害所在区域为例,将无人机摄影测量技术应用于高陡边坡危岩体调查中,通过无人机倾斜摄影获取高分辨率遥感影像,开展遥感影像三维建模,进行地质灾害遥感解译,总结了无人机遥感系统在高陡边坡危岩体调查的技术流程。通过三维实景模型,精确地分析了落石灾害的空间分布、失稳模式及演化过程,查明了区域内危岩隐患点的分布特征;基于三维点云模型,提取出地质灾害体的属性信息,测得落石方量为11.7 m3,采用最小二乘法进行平面拟合,得到落石两组主控结构面产状为275.4°∠31.2°、103.5°∠63.3°。实践表明,无人机遥感技术在高陡边坡地区落石灾害调查中具有明显的可行性和优越性,可以较好地应用于高陡边坡危岩体调查中。