隧道进口危岩体滚落特征分析及防护措施

通过软件计算，对某隧道进口危岩体滚落运动速度、运动轨迹等进行分析，提出针对性防护措施。结果表明:隧道进口段滚石滚落至B点的速度约为45 m/s，滚落至C点的速度约为25 m/s。假设每块滚石的重量达到100 kg时，滚石滚落的总动能最大值达到120 kJ，在BC段上滚动的总动能最大值为80 kJ。处治方案主要在危岩体下设置拦石（水）沟、堆积缓坡设置被动防护网、两隧道洞门上垫层和端墙加厚、两隧道洞门前设置柔性棚洞共4部分防护工程对危岩体进行防护，保证隧道施工及运营安全。     

芦山地震灾区王家后山典型滚石运动特征研究

在芦山地震灾区滚石调查中发现,高陡斜坡若存在平台或近似平台,滚石危害会降低很多,因此可以考虑采用平台来作为滚石的一种防治措施。在对芦山地震灾区王家后山典型滚石运动轨迹进行分析计算的基础上,研究滚石在平台前后的运动轨迹和冲击力变化,结果表明:典型滚石在经过平台位置后,弹跳高度、冲击力以及动能都显著降低。     

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.     

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。     

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     

滚石冲击力试验研究及其计算方法浅析

介绍了发生滚石的条件以及滚石带来的灾害。通过滚石冲击力测试系统,主要研究不同质量滚石对冲击力的影响,获得冲击力变化规律。结果表明:最大冲击力与质量和速度成正比,并拟合出滚石冲击力计算公式F=Cm~(0.7)。简述了国内外具有代表性的滚石冲击力计算方法,并分析各种计算方法存在的不足,利用前人数据对比分析各种公式的优劣。     

滚石冲击荷载下垫层材料的动力响应研究

棚洞垫层结构能有效地耗散滚石冲击能量,大幅度降低滚石冲击力,是滚石防护棚洞设计的关键参数。本文以Hertz接触理论为基础,考虑棚洞土垫层的弹塑性特性,运用动力有限元数值仿真技术,研究了滚石法向冲击荷载下耗能垫层结构,分析了滚石冲击速度、半径对垫层土体动力响应规律的影响,为棚洞垫层结构优化设计提供理论依据。计算结果表明:按照完全弹性理论计算过高地估计了滚石冲击力;滚石冲击能量主要转化为土垫层的塑性变形;土石垫层结构能有效地吸收滚石冲击能量,大大降低滚石对棚洞结构的冲击力。     

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.     

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。     

天山公路K606＋816～984段危岩体稳定性分析

危岩体是天山公路高边坡主要的地质灾害类型之一,在对天山公路危岩体工程地质条件分析的基础上,采用定性与定量分析相结合的方法评价了K606＋816～984段危岩体稳定性,得出在自重＋地震工况及自重＋冻融工况下的稳定性系数分别只有1．066和1．105,都只略大于1,基本上都处于接近极限平衡状态。     

重力式砌石挡土墙的因素敏感性计算分析

为了研究山区公路砌石高挡土墙变形破坏的产生机理并提出有效加固措施,结合浙江58省道重力式砌石挡土墙实例,采用不平衡推力法,对影响山区公路砌石高挡土墙的因素敏感性进行分析。研究结果表明,按因素敏感度从大到小排列,影响浆砌石重力式挡土墙整体稳定性的主要因素为潜在滑动面岩土体的内摩擦角、潜在滑动体饱水面积比、墙高、潜在滑动面岩土体的粘聚力和墙后填土的重度;影响浆砌石重力式挡土墙的最主要因素为潜在滑动面岩土体的内摩擦角和潜在滑动体饱水面积比;在对砌石高挡土墙进行加固处理时,必须优先考虑在墙身设置足够排水孔和选择渗透性好的填料的措施。     

公路岩质边坡稳定性评价的能量法研究

针对公路岩质边坡稳定性分析评价问题,根据能量法原理和塑性极限分析上限定理,建立了岩质边坡平面滑动的屈服机构.在刚塑性假定条件下,视岩质边坡的滑体为刚体,没有内能耗散,视滑面为塑性区,能量耗散主要集中在滑面上,根据能量法可以得到简化后的虚功率方程.综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震惯性力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了公路岩质边坡稳定性评价的能量法上限解.通过典型算例,将能量法上限解和刚体极限平衡法稳定系数计算结果进行了对比分析.     

基于块体理论的隧道围岩稳定性分析

为了解决隧道工程施工中围岩稳定性分析这一工程难题,依托某在建公路隧道,基于地质素描与数理统计分析工作,精细化描述节理产状、间距、填充物、黏聚力等特征,并利用三维重构技术建立基于节理特征的隧址区地层模型,最后利用块体理论检索了无支护、有支护工况下隧道临空面潜在的关键块体,分析了滑移形式和安全系数,并对支护参数进行了优化,得知原设计支护强度富余,适当优化后仍可确保结构安全。     

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。     

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。     

高速公路与铁路并行路段防撞挡墙设计研究

针对高速公路与铁路并行路段，既有高速公路通行的大型车辆会对铁路路基存在潜在安全隐患的问题，通过在高速公路路肩处设置波形护栏和混凝土挡墙，以防止车辆对铁路路基造成破坏。结合实际情况，建立了车辆-挡墙碰撞模型，通过分析挡墙的极限受力，确定了最大安全撞击力，再由碰撞力计算公式反求得到车辆的初始碰撞限速和车辆限重。计算结果表明:对通过高速公路毗邻铁路路基段载重货车及大型客车进行适当限速和限重，并设置SS级波形护栏及混凝土防撞挡墙,可以起到保护铁路路基安全的作用。     

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。