山区公路边坡落石分析及柔性支护应用

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。二次开挖扰动会直接导致首次开挖松弛区内部分危岩体脱离母岩,形成落石。针对嵩明(小铺)至昆明高速改建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,并运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,柔性防护措施也具有很好的工程推广价值。     

坡高对高边坡变形影响的离心模型研究

通过离心模型试验,揭示了土质路堑高边坡在开挖卸载过程中的变形特性及坡体应力的变化特点,分析了土质路堑高边坡坡高变化对坡体变形特性和虚拟力的影响及两者之间关系,讨论了坡体开挖卸载过程中,正开挖卸载坡面对上下坡面的影响规律。结果表明,坡高增加会改变坡体的应力状态,增大边坡侧向位移,降低边坡稳定性。     

大型岩质高边坡稳定性分析与综合设计

以福建省某市政公路龟山高边坡为例，对大型花岗岩质高边坡的地质条件与变形破坏模式进行了分析，并采用赤平投影法和强度折减法对边坡的稳定性进行了综合性评价。分析表明:受弱、微风化花岗岩岩体与结构面强度控制，该边坡的破坏形式以楔形体破坏与浅层失稳掉块为主；不同优势结构面组合对边坡稳定性的影响较大，其中，受D3优势结构面组合控制的边坡稳定安全系数最低。基于分析结果，提出了边坡设计时应综合考虑坡体开挖、坡面防护、危岩落石防护与动态设计，以确保设计措施安全可靠。     

岩石高边坡施工监测反馈动态设计分析方法

文章阐明了岩石高边坡开挖施工期现场监测所反映的信息主要有位移信息、应力信息及地质信息。基于这三类信息提出了反馈动态设计分析方法,可以为根据位移监测信息分析坡体稳定性状况并将分析结果用于当前设计方案的修改与补充的位移分析法,也可以为根据支护结构的坡体压力及结构内力的监测信息分析结构设置的合理性以及坡体的稳定性状况并将分析结果用于优化当前设计方案的应力分析法,还可以为综合考虑坡体位移、坡体压力与结构内力以及其它监测信息分析当前坡体的稳定性状况及结构设计的合理性并把分析结果用于当前设计方案的调整与完善的综合分析法。最后给出了岩石高边坡开挖施工期的监测反馈设计的具体操作步骤。     

高速公路既有高边坡二次开挖稳定性及施工方法研究

针对高速公路边坡二次开挖过程中易出现结构裂纹、变形,失效等问题,以某高速公路改扩建工程项目为对象,采用FLAC 3D软件来模拟高边坡二次开挖中结构的应变-应力特征。研究结果表明:原始道路边坡初始应力与边坡外形保持一致,表现出典型的分区现象。边坡二次开挖坡脚出现的剪应力集中和扩展,在新开挖坡面出现的剪应力集中,造成结构面两侧应力突变,影响结构稳定性。开挖面附近边坡拉应力方向发生改变,而远离开挖坡面区结构体主应力方向并未变化,最大压应力方向的改变只出现在开挖坡脚附近,坡体内部受应力影响作用相对较小。     

奥思特河北丰宁蓄能水电站帘式网案例

<正>工程概况该项目位于河北承德丰宁新建蓄能水电站库区的公路旁,工点区域内边坡为公路开挖形成的人工边坡,开挖边坡坡度陡立近垂直,开挖区以上边坡坡度中缓,坡表植被茂盛,局部坡表基岩出露,坡面浅表层多为松散的碎石堆积体,土层厚度较大,存在溜塌情况。考虑到坡表松散且边坡高陡,主、被动防护网锚杆基础施工难度大、锚杆抗拔力也难以达到设计要求,且施工中对坡表扰动较大,从施工难度、经济性及安全性综合考虑对该区域的落石采用帘式防护网     

含水量对土质路堑高边坡变形特性影响的离心模型研究

通过对土质路堑高边坡变形特性的离心模型试验,研究了多级边坡的水平变形S(坡体位移)与水平虚拟力P(人为控制坡体变形而产生的力)之间的关系以及含水量对这种关系的影响规律;同时也研究了在多级边坡的施工卸载过程中,下级开挖面对上级坡面的影响关系以及含水量对这种关系的影响规律。试验表明,路堑边坡开挖卸载将产生显著的坡面变形;每级坡面的最终位移都是由自身卸载时释放的位移(约占70%)和下级坡面卸载对它的影响位移(约占30%)两部分构成。其成果对土质路堑高边坡的设计施工有较大的参考价值。     

分步开挖级数对岩石高边坡稳定性的影响

采用极限平衡法及数值模拟法分析了开挖级数对岩石高边坡稳定性的影响,发现：对于有明显软弱结构面的坡体,开挖级数多时有利于边坡稳定;对于无明显软弱结构面的坡体,开挖级数少时则有利于边坡稳定。不论哪类坡体,确定分步开挖级数都应考虑降低施工难度和减少工程造价。     

基于变形监测的边坡稳定性及加固方案探讨

通过对某高速公路的高边坡滑移变形进行地表位移监测,分析坡体不同区域的变形特征、临空面与滑面变化趋势,以及岩体结构对坡体稳定性的影响。结合降雨量和监测数据,探讨降雨与边坡位移的影响规律,从而得出反倾软质岩边坡的稳定性影响因素。监测数据表明,受降雨、临空面开挖及岩体结构的影响,边坡出现牵引区和变形区2种变形特征区域;变形区存在3个阶段:(1)坡体变形随时间而匀速增长的线性变形期;(2)裂缝后缘及两侧坡体随之加速变形的失稳期;(3)坡体应力重分布形成二次应力场的固结稳定期。而牵引区整个过程变形较小;反倾软质岩边坡变形受层面影响,但不受层面控制;地表水渗入则是坡体变形的主要诱因,工程设计中注意地表排水及深层排水。     

太平湖大桥铜陵端桥台岸坡的稳定性分析

铜黄高速公路太平湖大桥铜陵端由于右拱座基坑的开挖,将形成平行、垂直线路的高边坡,作者采用优势指标法确定优势滑动面,对拱座基坑开挖后形成的高边坡进行稳定性分析,并将稳定性系数以概率的形式进一步量化。通过计算分析,得出了桥台岸坡的稳定性综合评判结论。     

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。     

柔性防护网在边坡危岩落石防治中的组合应用

目前大多数危岩落石防治工程中只是采用单一柔性防护网进行防护，存在主动网防护区域大、造价高或被动网钢柱高度有限、防护高度不足等弊端。结合某铁路职工培训学校的实训场边坡危岩落石防护工程，将主动网、帘式网、刚性格栅应用于危岩落石治理，并在施工中采用被动网作为临时防护。施工结果表明，多种柔性边坡防护网组合防护，在保证危岩落石防护效果的前提下能降低施工难度，节省防护成本。     

影响落石距离相关因素分析及预测研究

通过室内模型试验,研究了不同落石形状、质量、边坡覆盖层厚度对落石水平距离的影响程度。结果表明:形状对落石距离影响最大,质量无明显影响,边坡覆盖层在减少落石距离的同时也增加了变动区间。用偏移比公式对落石距离进行处理得到建议偏移比取值为0.3。将边坡平均坡度、边坡高度、坡面条件、落石质量、落石形状作为输入因子,运用BP神经网络模型进行预测,预测结果表明,该模型能很好地预测落石距离。     

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。     

地震诱发崩塌滚石的运动特性及防护研究

地震是造成崩塌滚石灾害的诱因之一。以青川某崩塌滚石灾害为例，运用DDA方法，对地震诱发斜坡危岩破坏，发生崩塌滚石的运动过程进行了模拟及研究。结果表明:地震诱发的危岩体因地形及高程产生放大效应时，破坏加剧，运动能力增强；崩塌滚石运动主要以滑动、滚动、跳跃为主；坡面摩擦增大时，能够显著限制滚石的运动能力；DDA方法能够模拟崩塌滚石的运动路径，可以为防护结构的设置位置提供依据。     

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     

成渝客专跨越既有铁路危岩落石高边坡稳定性评价

成渝客运专线响滩子双线大桥上跨既有成渝铁路,不可避免地需要开挖既有路堑边坡,但路堑边坡分布大量危岩落石,工程有安全风险。通过对危岩进行测绘和调查,分析形成条件,判断崩塌类型,进行力学计算,评价危岩的稳定程度。总体上,危岩体均处于稳定状态,但是,为了确保工程安全,应采取有效措施进行治理。     

山区铁路危岩落石运动特征及防治研究

以燕山中山区某高陡边坡危岩落石地段铁路路基为依托,根据危岩落石发育特征及现场调查资料,运用ROCKFALL软件建立高陡边坡落石运动分析模型,系统研究落石运动特征;揭示落石弹跳和冲击特性;预测落石运动轨迹和落点分布规律,统计分析出陡坡上约7.5 %的危岩体失稳后将侵入路基,在此基础上提出了在陡崖顶部设置1道张口式帘式网的防治设计方案。     

高陡边坡崩塌危岩体运动轨迹及冲击能量分析

以某公路经过花岗岩开采区危岩边坡为研究对象,分析危岩段的边坡特征,对危岩体特征进行了分类,运用RocFall软件模拟滚石崩落轨迹,综合预测了滚石冲击能量。研究表明:C片区滚石风险最高,部分危岩对公路冲击能量可以达到20 070 kJ,冲击速度高达47.38 m/s;建议加强该路段的被动防护网设计。     

高路堑边坡开挖稳定性与变形在线安全监测研究

以贵隆高速公路工程为背景,基于数值分析软件,对路域内一典型高路堑边坡的开挖过程进行了稳定性及位移分析,得到边坡开挖过程中安全系数、破坏模式以及地表位移的变化过程,并进行了高路堑边坡开挖过程中地表位移计算公式的理论推导,给出计算公式。同时,基于边坡在线安全监测系统对边坡地表位移、深部位移以及降雨量进行监测,并建立完整的边坡群监测系统和预警平台,实现了同一平台管理。研究结果表明:边坡开挖过程中,边坡安全系数及其对应破坏模式随着开挖进度不断发生变化,中部台阶设置有利于开挖边坡的整体稳定;边坡位移有限元分析结果与实际监测数据相符,表明边坡处于稳定状态。