基于泊松分布的落石灾害风险评估与决策

参考滑坡、泥石流灾害风险管理，建立落石灾害风险评估与决策过程。以RHRS评价系统为基础，得到危岩崩落及落石抵达威胁区概率；考虑落石灾害造成的人员伤亡、经济损失和环境破坏，提出了相应的概率计算方法，进而得到落石灾害概率，基于泊松分布提出了威胁区内落石灾害年均概率的计算方法。以可接受风险水平和剩余风险水平为主要判据，简要介绍了进行落石灾害风险决策的过程。     

落石撞击桥墩计算模型研究现状与展望

为了对桥墩进行科学的落石撞击验算及防落石撞击设计,分类整理了国内外相关研究成果,从落石撞击力的静力计算方法、简化动力计算方法、桥墩损伤特征及影响因素等方面进行了分析论述,为桥墩落石撞击验算及防落石撞击设计提供参考.对落石撞击力及结构撞击响应计算提出了建议和展望.     

某铁路停车场边坡危岩落石运动分析及防治措施研究

危岩落石是山区铁路沿线主要的地质灾害类型之一,由于危岩落石运动的不确定性,目前对于落石区域的预测及危险等级的划分没有可靠的方法,在实际工程设计过程中,亦无规范或标准规定的计算方法。对此,在现场调查与分析的基础上,运用ROCKFALL软件,对某铁路停车场边坡危岩落石进行综合模拟,并预测危岩落石可能达到的区域,揭示崩塌落石的冲击特性;通过统计分析划分出落石危险等级区域,并在此基础上提出了该铁路停车场边坡崩塌落石的防治措施。     

落石冲击棚洞结构的动力响应研究

我国西部山区地形复杂,存在诸多高陡边坡,因此落石灾害时有发生,已严重威胁公路交通安全及人民生命安全。棚洞结构在落石灾害防治中起到了重要作用,但落石冲击棚洞的动力响应过程十分复杂,尤其是落石与棚洞的瞬态接触过程,然而目前国内外学者对于落石冲击问题的研究仍不够完善。为深入研究落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,通过建立相应的ANSYS/LS-DYNA有限元模型,分别对落石质量、落石形状、落石下落高度及落石冲击角度4种不同工况下的棚洞结构动力响应过程进行了模拟研究。对不同工况下的冲击力时程曲线、冲击深度时程曲线和Mises等效动应力时程曲线等模拟结果进行了分析。结果表明:冲击力、冲击深度、棚顶Mises等效动应力与落石质量、下落高度呈正相关;在法向方向上,冲击力、冲击深度与冲击角度呈正相关,在切向方向上,45°时冲击所产生的冲击力最大,冲击深度与冲击角度呈负相关;长方体落石和立方体落石所产生的冲击力和棚顶Mises等效动应力大于球体落石,而冲击深度小于球体落石。     

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。     

岩质边坡落石运动特征参数分析及SVM预测模型

以落石的水平运动距离、弹跳高度和运动能量3个运动特征参数为目标,引入正交试验法对其影响因素进行了敏感性分析及其较不利因素水平组合研究。然后选取影响落石运动特征参数的5个因素为影响因子建立数据样本集,引入支持向量机方法建立落石预测系统对岩质边坡落石运动特征参数进行了预测。最后结合工程实例对预测系统进行了验证。本文研究结果表明:正交试验方法可以确定影响落石运动特征参数的主次因素及较不利因素水平组合;基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的预测系统不需要进行Rockfall软件的建模计算过程,就可以估算出岩质边坡落石的运动特征参数,方便快捷。     

高陡边坡落石防护引导防护系统的设计及应用

引导防护系统因其施工简便、对环境影响小、安全系数高、维修方便等核心优势，已在高陡边坡防护市场中得到广泛应用。引导式柔性缓冲系统结合传统柔性防护系统的优势，能通过拦截、压制及引导的工作机理有效控制落石运动轨迹并耗散动能，极具应用前景。以某高陡边坡落石防护工程为依托，提出了引导式柔性缓冲系统的工程设计方法及流程，并开展了相应计算分析，进一步推广该类柔性防护系统的工程应用。     

落石在棚洞垫层上的运动轨迹研究

落石运动形式包括平抛运动、碰撞运动、斜上抛运动以及滚动运动。根据Hertz的弹性碰撞理论以及Beta函数，分析了落石在垫层上的运动轨迹和落石冲入垫层的深度以及最大冲击力。考虑落石在垫层上的滚动摩擦，忽略落石与垫层之间的滑动摩擦，得出落石在垫层上的滚动距离。根据弹跳运动的计算，护栏高度必须大于落实弹跳高度H2，才能保证行车的安全性。     

基于Hertz理论的落石撞击桥墩冲击力计算公式及参数研究

落石撞击棚洞的冲击力公式已较为成熟,但落石撞击桥墩的冲击力公式研究较少。基于Hertz弹性碰撞理论和Thornton弹塑性假设,通过速度恢复系数引入落石反弹计算项,建立了落石撞击桥墩的力学计算模型,推导了落石撞击桥墩的弹性和弹塑性冲击力表达式,并讨论了落石的冲击速度、冲击角度及半径对冲击力的影响;建立落石-桥墩有限元模型,将数值模拟得到的弹性与弹塑性冲击力与理论值进行对比。结果表明:落石弹性冲击力结果偏大,考虑材料弹塑性的冲击力表达式更符合工程实际。实例结果显示弹塑性冲击力仅为Hertz弹性冲击力的21.58%;落石冲击力随着冲击速度和半径的增大而递增,随着冲击角度的增加而递减;在进行桥墩防撞设计时,应充分调研落石等效半径的分布情况,可在碰撞区铺设一定厚度的低强度混凝土;用弹塑性冲击力理论公式进行设防时,建议引入落石弹塑性冲击力折减系数,其值可取0.6~0.8。     

危岩落石轨迹及拦石构筑物稳定性分析

危岩落石为埃塞俄比亚铁路较常出现的地质灾害之一.由于当地条件限制,对于落石的防护措施主要采用硬块石土填筑的拦石堤进行防护.首先介绍了落石轨迹的计算方式,并依此计算埃塞俄比亚铁路实例中落石的轨迹,从而得到落石的冲击力,然后运用有限元分析软件Midas中的soilworks模块对拦石堤的稳定性进行计算.计算结果表明,所采用的拦石形式满足设计要求.     

基于柔性防护网的落石防护设计

柔性防护网用于边坡落石防护具有独特的优越性，除了制造、施工、配置之外，防护设计方案的合理与否同样影响其防护效果。以某公路边坡为例，采用三维激光扫描技术对公路边坡进行了地形扫描，结合现场地质调查，运用数值模拟软件对边坡落石运动进行计算分析，获取落石运动轨迹、速度、能量以及弹跳高度，并在此基础上进行了落石防护设计，降低了柔性防护网失效可能性。     

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。     

窗帘式柔性防护网的设计与应用

落石病害对铁路行车安全构成威胁。以丰沙铁路K49段珠窝东站南端的山体落石治理工程为例，针对山体落石病害常见的崩塌、滚坠落等形式，详细地分析了窗帘式柔性防护网治理落石病害的设计原理；运用RockFall软件，对落石轨迹、冲击能量、弹跳高度进行验算，论证了结构的安全性。采用窗帘式柔性防护网，对山体落石病害进行整治，取得了良好效果，确保了线路的安全营运。     

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     

雅泸高速公路小堡乡段危岩的稳定性分析及治理措施

危岩落石是西部山区道路常出现的地质灾害之一。以雅泸高速公路花岗岩开采区高陡危岩工点为例，采用了坠落式与滑移式危岩稳定性计算公式和落石轨迹的计算方法，评价了开采区危岩的稳定性，提出了危岩治理措施。     

组合式消能棚洞结构受荷性能研究

落石棚洞是公路交通中常见的危岩地质灾害防治结构，可分为靠垫层来吸收落石冲击能量的传统落石棚洞和靠弹簧耗能减震来吸收冲击能量的新型落石棚洞两类。运用薄板理论、结构力学以及变形协调理论对组合式消能棚洞结构受荷性能进行了研究，得到了顶板在落石冲击力作用下内力解析解以及棚洞横梁、纵梁的内力计算表达式。以国道G319武隆境内的某棚洞为例，对消能棚洞的内力进行了分析，采用消能棚洞结构形式后，横梁最大弯矩以及纵梁上下侧最大弯矩分别降低了15.0%，17.3%和6.9%，说明消能棚洞结构内力消减效果明显，较大地提高了其承载能力。