震后公路边坡崩塌灾害分类研究

在对汶川地震后映秀～卧龙公路边坡崩塌地质灾害详细调查研究的基础上,以发生崩塌的边坡的物质组成、崩塌灾害的发生时间、运动方式、崩塌形成机理和崩塌物源与路基的关系等方面作为分类依据,提出了震后公路边坡崩塌灾害的初步分类。按照崩塌的边坡的物质组成,震后崩塌灾害可分为岩质边坡崩塌、土质边坡崩塌和岩土组合边坡崩塌。根据崩塌灾害发生时间,将震后崩塌灾害分为新生崩塌、复发崩塌和继发崩塌。根据崩塌块体运动方式,震后崩塌灾害可分为弹跳式崩塌、滚落式崩塌和滑动式崩塌。根据形成机理,震后崩塌可分为震裂-滑移式、震裂-倾倒式、震裂-溃屈式和震裂-错断式。根据崩塌物源与路基关系,震后崩塌灾害可以分为近源崩塌、远源崩塌。     

基于3-D DDA的高速公路隧道出口边坡滚石灾害防治措施研究

近年伴随着滚石灾害的频繁发生，人民生命财产受到严重威胁，应加快对其防治措施的研究。以猴屿隧道为例，基于三维DDA模拟风化花岗岩危岩体形成的滚石在其出口边坡上的下落轨迹和冲击特性。运动轨迹及冲击荷载结果表明，危岩区上边缘部分高位滚石到达防护网位置时速度大于20 m/s,弹跳高度超过4 m,冲击荷载大且可能翻越防护网，危及洞口安全，单独在坡脚处的工程措施很难完全防治从边坡上缘右侧的滚石。建议在隧道施工前对危岩体采取以下处治措施：(1)对于上边缘右侧的危岩体和孤石，体积小于2 m³的直接清除，体积大于2 m³的控制爆破炸碎后清除；(2)对于嵌入山体内无法清除的不稳定岩体，对表层危石进行清除，直至无法清除后，进行裂隙注浆+锚固+防护网加固；(3)对于上边缘左侧无法清除的大体积危岩体和孤石，根据孤石形态与嵌固特点采用片石混凝土嵌补、锚杆混凝土基座嵌固和主动防护网等方式进行加固；(4)在上述措施基础上，可以采用被动防护网拦截剩余小体积滚石。     

川西高原山区公路典型灾害原因分析及防灾措施

为了研究高原山区公路沿线典型地质灾害的致灾原因，以2016年—2020年四川省甘孜、阿坝、凉山等高原山区公路典型灾害为研究对象，对比分析了不同灾害与公路断道的关系，得出了该地区典型灾害发生频率由高至低为洪水水毁、崩塌、泥石流、滑坡，断道风险由高至低为泥石流、崩塌、滑坡、洪水水毁的结论，并揭示了高原山区地形地貌高原山区地形地貌、地质、地震及次生地质灾害提供的物源条件与降雨耦合是诱发公路典型灾害的主因，且断道多发生在雨季5月—9月，灾害频繁爆发时段较雨季延迟。基于此分析，从灾害防治、防治管理及监测预警等方面提出了高原山区公路防灾措施。     

宝成铁路K227+404～+467大型岩质崩塌破坏机制分析

崩塌是山区最为常见的地质灾害之一，以2018年7月12日发生于宝成铁路乐素河-王家沱区间K227+404～+467段大型岩质崩塌为研究背景，采用理论分析与Midas-GTS 有限元软件模拟相结合的方法对不同工况下崩塌体的整体稳定系数、坡体位移、塑性应变等响应进行了计算，研究了崩塌体空间结构形态和破坏机制。研究发现该崩塌发生是由3组节理面组成的“V”型楔形体在降雨影响下后缘结构面发生拉张破坏，底座结构面发生剪压破坏而形成的大型滑移式崩塌灾害。     

边坡滚石破坏及防护技术研究

为了有效防治高速公路边坡发生岩石滚石破坏,基于能量守恒定律建立了边坡滚石飞落模型,综合考虑边坡坡型、地面摩擦因数等因素推导了岩石滚落轨迹方程,并根据所建立的模型计算出滚石水平运动距离及滚石在防护栏处的撞击能,从而提出合理的道路防护方式.研究结果表明:滚石撞击坡面后的水平运动距离小于撞击点到公路路缘的水平距离,滚石飞落至地面的撞击能为142 kJ,设计采用型号为AXI-015(防护能级为150 kJ)的被动防护网,可对高速公路坡面滚石灾害进行有效防护.     

高速公路边坡滚石运动学参数敏感性研究

滚石是公路边坡工程中一种常见的动力地质灾害。正确估算滚石运动轨迹是经济合理地进行防护结构设计的基础。滚石运动轨迹受多种参数的影响,准确把握各运动学参数对防护结构设计控制指标的敏感性,可以更加有针对性地进行滚石灾害防治工作。将正交试验设计与基于运动学的滚石运动轨迹数值计算方法相结合,以景鹰高速公路DK27+120里程附近边坡滚石灾害为例,将3类防护结构设计控制指标作为试验指标,将5种影响滚石运动轨迹的参数作为试验因素,应用正交试验表安排滚石运动轨迹数值计算试验,进行3指标5因素正交试验。通过试验结果的极差分析与方差分析,对滚石运动学参数的敏感性以及显著性进行分析和检验,确定影响防护结构设计控制指标的主要参数,为该路段边坡滚石灾害的防治提供科学依据。     

地震诱发昭巧公路边坡灾害类型及机理分析

通过详细调查分析,本文总结了昭通至巧家二级公路在鲁甸8.03地震中公路边坡滑坡、崩塌、坍塌、落石、支挡结构破坏、泥石流等灾害的破坏模式及机理,为公路灾后重建设计提供依据。     

基于概率统计理论的滚石运动轨迹数值模拟

滚石作为边坡特别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。因其具有突发性高、随机性强,发生频繁和破坏形式复杂等特点,一直是边坡工程勘察治理中的重点和难点。结合四川省南江县杨树村危岩处治工程,运用滚石分析软件对滚石运动轨迹进行数值模拟,分析了危岩段潜在滚石的运行轨迹——最远运移距离和最大弹跳高度以及不同位置的冲击动能和运行速度,探讨了数值模拟在滚石处治设计中的应用。模拟计算结果为“滚石的运动路径已覆盖公路及附近的房屋,严重影响公路的正常运行和居民安全”。设置拦石墙和种植乔木进行滚石防护后,保障了     

极震区公路高边坡崩塌危岩体特征及防治措施分析

中国西部地区等级较高的地震,常常发生在岩体强度高的深切割地貌区,因而震后次生灾害的危害预测和防治显得尤为重要。以G213映秀至汶川公路抢险保通的工程实践为例,总结了极震区崩塌灾害对公路造成的危害,结合震区地质环境,对崩塌物源的危岩体的发育和崩塌体运动规律进行了分析,并探讨了危岩体防治措施。供类似工程参考。     

山崖地震飞石的地震动力学特征试验研究

“5·12”汶川地震诱发了众多崩塌和滑坡等次生地质灾害，地震飞石是一种较为常见的特殊地震现象。为了探究地震飞石蕴含的地震动力学特征，利用弹射模拟试验与PIV高速成像技术，研究了不同弹射力下岩体材料、重量和形状等参数对山崖危岩从脱离母岩抛射到飞跃落定整个过程的影响。结果表明:弹射力越大，质量越小，等效半径越大，块体抛射初动能越大；通过分析抛射角对抛射初动能的影响，得出0°对应的抛射初速度公式，并建议抛射角大于15°时系数值取1.52，小于-15°时取2.89，其他角度线性内插；结合理论分析与试验研究间接求出地震动加速度，并通过映秀飞石的计算得到验证。     

高边坡倾倒式危岩体落石分析及防护设计

现有的路堑高边坡由于当时开挖作业,必然改变了坡体的应力状态以及应力路径;由于卸荷的作用,坡体内部的节理裂隙张开,在开挖边坡面附近的坡体一定范围内形成了松弛区。松弛区内部分危岩体脱离母岩,形成落石。针对广州地铁南沙平高边坡施工过程中引发的落石进行计算分析,对比考虑坡体植被阻尼作用条件下与未考虑坡体植被阻尼作用落石运动状态、停留位置、运动时间和速度特征以及与坡面碰撞等,并采用柔性支护方式拦截落石。结果表明:植被对落石阻尼作用明显;柔性防护措施有很好的工程效果。     

滚石运动模拟分析与危险性评价

随着公路在山区的建设和使用,危岩体不断地威胁着公路的安全使用。以茂县渭门乡危岩体为例,运用Rockfall软件对滚石的运动轨迹、冲击动能进行模拟,并通过赫兹碰撞理论、质点弹性理论接触问题两种计算方法,分析和求解滚石对行车的最大冲击力;从而得到滚石下落的落点区域主要集中在公路上、滚石下落到公路区域时的动能以及滚石撞击汽车时最大冲击力,综合判定危岩体对公路安全使用造成的危害,必须采取有效措施加以防治,确保安全。     

道路边坡危岩落石运动路径研究

为了研究公路边坡落石灾害的危害程度和危害风险,利用数值分析手法计算了危岩落石在沿坡面的完整运动路径。根据边坡坡度、落石和山坡面的减衰系数、落石速度等,提出一种减衰反弹接触法(DROM)的落石运动路径分析手法,以探究落石的运动特征、方向和角速度。考虑落石为多边体的非质点刚体,利用刚性的回转运动建立非质点的运动方程式。在二维落石运动路径的实例数值分析中,明确了落石水平垂直方向的运动路径、角速度和跳跃高度,为防灾减灾的工程措施提供必要的计算数据。     

山区公路高陡边坡引导式柔性缓冲系统的设计方法

为了进一步推广引导式柔性缓冲系统的工程应用，验证其防护性能和可靠性，依托渝黔线高速公路区间内某山区桥梁的高陡边坡落石防护工程，开展了工程设计计算，并对引导式柔性缓冲系统的防护性能进行分析。首先利用无人机航测建立防护区域的三维模型，明确了桥梁结构与边坡的空间位置关系和防护需求；基于危岩体实际特征对5个边坡纵断面开展了落石运动轨迹分析，根据弹跳高度和冲击动能包络值确定防护高度和防护能级指标；初步设计了引导式柔性缓冲系统的部件规格参数，建立了系统的有限元模型，并通过与关键部件试验数据对比验证了数值模型的有效性；基于离散元-有限元耦合算法，分别验算了相同初始动能的单体落石和多体落石2种工况下引导式柔性缓冲系统的内力，对比分析了有无防护时落石灾害对桥梁结构的侵害情况，从而验证了防护效果。计算结果表明：满足设计要求的引导式柔性缓冲系统能够有效抑制落石弹跳高度，从而避免落石侵限和撞击桥梁结构；引导式柔性缓冲系统关键部件内力响应均未超过设计限值，但不同工况下相同部件的内力峰值差异较大，因此，应采用各工况内力包络值进行设计，且关键构件的承载力安全储备系数不应小于1.2；防护全过程的耗能机制主要由系统塑性变形、系统阻尼以及落石与边坡和系统的摩擦碰撞3部分构成，其中塑性变形和摩擦碰撞耗能占主导地位，可分别按40%和60%的比例进行设计；拦截区段和引导区段的设计耗能比例系数可分别按0.7和0.3考虑，各区段中的主要耗能部件均为耗能器和环形网片。在此基础上，提出了基于能量匹配原理的引导式柔性缓冲系统的工程设计方法及流程，并建议了针对不同性能目标的多水准设计策略，以期发挥系统更大的防护潜能。     

高陡边坡危岩体孤石的稳定性分析

采用理论公式法和Rockfall程序数值模拟法，对四川省汶川地区裕丰岩上部失稳危岩体孤石的稳定性进行了研究。结果表明:在自然、地震和暴雨工况下，暴雨工况是危岩体孤石失稳的主要因素。孤石在下落时运动特征具有随机性，通过对孤石弹跳高度和运动能量的分析，可以更有效地对危岩体孤石进行防护和治理。     

SH波激励下上覆粘弹性场地土的振动分析

采用工程波动理论,考虑简谐SH波诱发的水平振动和场地土的材料阻尼,假定场地土体系处于反平面应变状态,研究半空间上SH波激励下上覆粘弹性场地土的自由场动力反应。利用正交函数法求解基岩运动输入下上覆土层的振动解,以此解来分析SH波激励下粘弹性场地土的放大效应,并将探讨其影响因素。本文结果为进一步研究土—结构物动力相互作用打下坚实的基础,对建筑抗震设计和震害分析具有理论和工程实际意义。     

杭州某高边坡危岩体影响范围分析

以杭州市“龙山石壁”风貌保护治理工程高边坡为实例,对危岩体的影响范围进行了比较系统的分析研究.通过现场滚石试验,对危岩体影响范围进行了划定,运用Rocfall软件对落石运动轨迹进行了分析,评估其崩落后的滚动距离、危岩体坠落以后可能的弹跳高度,最终得出危岩体的影响范围.     

基于ANSYS/LS-DYNA的落石冲击力研究

落石冲击力的计算方法目前以半经验半理论算法为主，计算值与实测冲击力存在较大差别，其适用性、合理性一直未得到工程界一致认同。结合前人冲击试验结论，参考国内外具有代表性的5种冲击力计算方法，阐明了ANSYS/LS-DYNA软件分析落石碰撞地面问题的可行性，此法不仅能考虑落石形状、地面岩土体物理力学特性及其空间分布特征，而且还能考虑不同入射角的碰撞问题；同时还分析了落石入射角、落石形状对冲击力的影响规律。研究结果表明:①初始速度大小相同时，冲击力与入射角呈正线性相关，而冲击力与落石尺寸的关系曲线则为一条正相关的抛物线；②同样重量的落石，块状落石与球状落石形成的最大冲击力相当，而块状落石的平均冲击力则为球状落石的1.1～1.3倍；③球状落石与地面碰撞时最大冲击力约为平均冲击力的1.6～2.1倍，块状落石与地面碰撞时最大冲击力则约为平均冲击力的1.5～1.8倍。