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。     

落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力研究

为解决钢筋混凝土棚洞设计中的关键问题之一,即如何计算落石作用于钢筋混凝土棚洞的最大冲击力问题,以冲量定理为基础,推导出了落石最大冲击力的近似计算方法;以实际棚洞结构为原型,利用有限元方法确定近似计算方法中参数的取值,得到了落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力公式。该公式考虑了落石形状、质量、冲击速度、垫层材料、垫层厚度以及棚洞跨度等主要影响因素,并与试验数据作对比验证了该公式的合理性。研究结果表明:落石形状、质量、冲击速度、垫层材料、垫层厚度对冲击力影响较大,而棚洞跨度对冲击力影响较小;落石形状、质量、垫层材料、垫层厚度对冲击时间影响较大,冲击速度、棚洞跨度对冲击时间影响较小。该结论可为今后钢筋混凝土棚洞在落石冲击作用下的设计提供理论依据。     

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。     

丰沙铁路K49段边坡柔性防护选型与布置

针对丰沙铁路K49+160~+890段边坡特征,进行边坡防护方案的比选;根据现场的地形特征,划分不同防护区域开展落石分析,得到了落石的最大速度、弹跳高度、冲击能量等主要参数和落石运动的轨迹。根据分析结果,对不同的防护区域,进行柔性防护的选型及布置,既保证了防护效果,也节约了防护造价,且对铁路的安全运行影响很小。     

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。     

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。     

帘式网在门头沟灵山路边坡落石防护工程中的应用

公路的边坡落石常给运输安全造成危害,对存在落石隐患的边坡进行有效防护能为公路的安全运营提供保障。传统的刚性边坡稳固阻挡技术存在工程量大、施工难、费用高等不足。以北京门头沟灵山路K7+530~+600段边坡落石防护工程为研究对象,经过前期勘察、方案论证、方案设计、工程应用等,成功将覆盖式帘式网应用于该路段边坡落石的防护。实践表明:在工程完工后的三个月时间里,成功拦截了质量为200,3 200,15 000 kg的落石,防护效果明显,确保了公路运输安全。     

落石冲击拦石墙的动力响应模拟研究

为深入研究落石冲击作用下拦石墙的动力响应特征,以达到提高拦石墙结构设计安全性的目的,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了相应的有限元模型.首先结合已有的模型试验以及常见的冲击力计算公式验证了有限元模型的可靠性,然后重点分析了落石质量、落石冲击速度、落石冲击角度、落石形状等4个因素对落石冲击拦石墙结构动力响应...     

RocFall软件在公路边坡危岩崩塌运动路径分析中的应用

以重庆市万州区三湾公路边坡危岩为典型代表进行分析,采用RocFall软件对危岩失稳崩塌的运动路径特点进行研究,得到落石运动距离、落石弹跳高度等图表与数据,以期对危岩的工程防治提供辅助作用。     

边坡落石柔性防护系统易维修性试验研究

目前,国内已建成有2座试验平台开展边坡落石柔性防护系统足尺冲击试验研究,并制定了落石冲击试验方法与评价方法.为分析防护系统易修复性等级,做了2组足尺试验模型落石冲击对比试验,对2组试验模型的易维修性等级进行了评价.结果表明,减压环的布置方式与连接方式是柔性防护系统受冲击后易维修性的关键因素.     

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     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

岩质边坡稳定性 SVM 预测模型的新型核函数应用

导致岩体破坏的影响因素复杂多样,一般分为几何因素和物理因素。目前针对均质体的岩质边坡物理参数取值方面的研究较多,而关于改进的二折线岩质边坡模型的影响因素分析还处于起步阶段,且寻找能够解决各因素之间非线性关系的分析方法是十分必要的。基于二折线边坡计算模型,引入能够解决高维非线性问题的支持向量机方法,通过重要参数的敏感性分析,提出一种新型的综合核函数,论证该方法在岩质边坡稳定性预测分析中的可行性。通过各因素的敏感性分析可知,关于边坡的几何因素,采用RBF核函数所建预测模型精度较高,Sigmoid核函数适用性较差;关于边坡的物理力学因素,采用Linear核函数所建预测模型精度较高,Polynomial核函数和Sigmoid核函数适用性较差。经核函数矩阵组合得到一种新型综合核函数,并与4种常规核函数进行预测效果对比,结果表明,采用新型综合核函数所得岩质边坡稳定性预测精度最高,绝对误差不超过0.010 3,相对误差不超过2.83%。研究结论可为岩质边坡稳定性分析提供一种新思路。     

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.     

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。     

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。