桐新高速四平隧道危岩落石运动特征及危害性研究

以桐梓至新蒲高速四平隧道洞口高陡危岩体为背景,利用无人机摄影测量技术和图像处理技术,构建高精度危岩体模型,并运用Rockfall统计分析软件开展两处高陡危岩体落石运动特征模拟计算研究,对比分析落石运动轨迹、运动动能、弹跳高度等特性及规律,以评估危岩体影响范围和破坏程度。结果表明：模拟落石随机1 000次运动后,揭示危岩体WY1落至高速公路为小概率事件,危岩体WY2落至高速公路为大概率事件,因而危岩体WY2对高速公路危害更大;相较于危岩体WY2,危岩体WY1处于较缓坡面、较小刚度坡体条件,落石冲击能量被更多吸收,使得落石速度减小、动能减弱以及弹跳高度降低,从而危害程度降低,反映了坡面特性及坡面坡度强烈影响落石运动轨迹、动能和弹跳高度。     

高速铁路浅埋隧道入口危岩落石分析及防护设计

为了分析危岩落石对铁路隧道的影响并提出相应防护措施,以某高速铁路浅埋隧道入口为研究区域,对所在范围内的危岩落石进行评价,先采用人工调查法确定危岩落石分布范围,后对收集数据的发生概率和危害程度进行评分,根据分值进行危险级别的划分,最后对高风险级别以上危岩落石,取典型危岩体进行稳定性计算,并采用Rockfall软件对危岩落石的崩塌轨迹进行数值模拟。研究结果表明,晏家塆隧道入口附近存在典型危岩体4处,碎石散落区5处,均为高风险区域,危岩体欠稳定;rockfall模拟结果发现,危岩体以倾倒方式破坏,并以89°倾向崩塌,崩塌最大水平位移为89.8 m,最大落差为84.21 m,最大冲击能为109.32 kJ,最大弹跳高度为5.69 m。根据以上情况,建议采用清除危岩落石,在入口处设置被动防护网和明洞等工程措施。     

高植被覆盖下铁路隧道口危岩落石风险评估

山区铁路选线受地形条件制约,高陡边坡或陡崖地段的隧道洞口常面临危岩落石风险,传统人工调查方法困难,尤其是高植被覆盖地区,受现场条件限制不能完全查明危岩分布,同时常用的落石运动轨迹模拟缺少横向范围控制,存在一定的安全隐患。以某铁路隧道进口工程为研究对象,以机载LiDAR和三维倾斜摄影数据为基础,查明了危岩形成机制及分布特征,利用自主研发的Rockfall Hunter软件分析不同破坏形式的危岩三维运动特征,并给出防护措施建议。研究表明：(1)基于定性分析和定量计算,建立的“数据、方法、意义”三阶段高植被覆盖区危岩落石风险综合评估方案行之有效;(2)利用精细化三维实景模型可准确提取危岩体几何信息,危岩落石发育区数字地表灰度影像表面坎坷不平、具粗糙感,危岩体截面地面点棱角显著、地势陡峭,原生孤石或滚石截面呈凸起状、有明显界限;(3)研究发现可能对工程造成危害的危岩体120处,总体积约15 541 m³,以倾倒、坠落式破坏为主,局部发生组合式破坏;(4)落石进入隧址区最大速度为17.3 m/s,最大弹跳高度为12.5 m,最大冲击能量超过8 000 kJ,建议采用避让、清...     

兰渝铁路范家坪隧道出口危岩落石分析及防护设计

根据兰渝铁路范家坪隧道出口危岩落石发育情况,利用rockfall软件,建立危岩落石运动模型,分析落石的运动特征,实现危岩落石可视化,结合落石运动轨迹、落点分布情况、冲击能量、冲击力、弹跳高度、位移偏移量等研究成果,提出接长明洞和主被动防护相结合的落石综合防护措施。结果表明:在坡面坡积层和明洞回填土缓冲和消耗作用下,接长明洞和主被动防护网相结合的方法可有效防护危岩落石,降低落石冲击风险,保证洞口的安全。可保证隐式中墙复合式连拱隧道施工安全     

隧道出口危岩发育规律与运动特征研究

为探究隧道出口高陡边坡危岩对交通线路运营安全的威胁，采用无人机摄影和野外精细化调查手段，获取了隧道出口高陡边坡岩体的岩层与节理产状，岩体沿着倾向坡面60°方向存在双滑面(楔形体)滑动破坏，危岩处于欠稳定到不稳定状态。通过数值模拟，边坡上部危岩体停留在隧道口上方高程1 452～1 480 m的坡面处，而下部危岩体将停积于河谷距隧道出口34 m位置；下部危岩体失稳后到达隧道出口的最大弹跳高度5.51 m,平均速度15.5～15.6 m/s,最大速度30.9 m/s,最大冲击动能5.60×10¹⁰ J。其能量在水平距离440 m达到峰值后迅速下降，直到452 m能量趋于消失，表明隧道出口需向外延伸22.5 m才能保障线路运营安全，为隧道防护提供了理论支持。     

铁路隧道洞口高陡边坡危岩落石危害分析及整治措施

危岩落石是山区常见的地质灾害之一，对铁路运营安全造成威胁。以某铁路隧道洞口边坡危岩落石为研究对象，通过现场勘察对危岩体的分布特征、类别、结构面等信息进行相关的获取、测量工作，在此基础上对落石的优势路径进行预测，利用数值模拟对研究区内不同区域的危岩落石运动特性进行分析研究，并针对性地提出“分区治理、分级防护”的综合治理整治措施，为类似工程的设计思路和治理措施提供指导和建设性借鉴。     

基于发生概率和致灾性的危岩落石灾害风险评价

危岩落石是山区铁路较为常见的地质灾害,其危险性评价是铁路勘察设计的一个重要内容。综合考虑地形地貌、地层岩性、地质构造、气象水文、地震和落石历史发生情况等要素,通过量化这些指标计算出危岩落石的评价权重值(AHP方法),建立危岩落石发生概率评价标准。根据危岩致灾特点,结合危岩威胁区域预测和概率分析方法,按照建设和运营两个阶段,提出按人员死亡与经济损失两个方面评价危岩崩落致灾等级(把致灾等级划分为5级),基于危岩体发生概率和致灾性等级,建立危岩落石危害性等级综合评价标准,对不同危岩体危害等级提出对应的接受准则和风险控制原则。新华隧道出口危岩落石风险评价案例表明,该方法具有较强的适用性和准确性,可为铁路勘察阶段地质选线和设计施工阶段危岩落石的防护提供借鉴。     

坪上隧道口危岩落石失稳模式及运动特征分析

研究目的:在建成都至贵阳铁路坪上隧道进口上方仰坡高陡,危岩落石发育,一旦失稳则造成的危害极大,严重影响铁路施工及运营安全。因此需通过分析研究坪上隧道进口危岩落石的形成机理、失稳模式及破坏后的运动特征,以确定危岩落石的失稳滚落概率及路径,并提出有针对性的整治、防护措施,同时也为其他山区铁路遇到危岩落石不良地质时提供调查、分析、计算方法及工程防护措施的参考。研究结论:(1)在基于现场调查及实测工作基础上,将坪上隧道进口危岩落石失稳划分为4类破坏模式;(2)通过对落石运动的模拟,确定了隧道洞口上方约有6%的危岩体失稳后将对洞口及桥梁构成危险;(3)提出了隧道洞口危岩落石整治方法及设置防护的具体位置和措施,从而确保铁路施工及运营安全;(4)该研究成果可应用于危岩落石不良地质工程的勘察及设计中。     

铁路防治危岩落石桥梁-棚洞一体化结构设计研究

危岩落石灾害是世界范围内高山峡谷地区一种常见的地质灾害类型，具有分布范围广、破坏力强、发生突然等特点，对其危害范围内的构筑物和人类活动构成了严重威胁。当受种种条件限制，考虑空间、地形和投资等因素，桥梁-棚洞一体化结构在提高山区铁路危岩落石防治技术综合水平、保障铁路运营安全方面优势明显。基于RocFall等软件，探讨了危岩落石的冲击计算参数、冲击能量、影响范围、桥梁-棚洞一体化结构的防护能级与防护范围等，提出适用于高速铁路常用跨度32 m简支箱梁的钢筋混凝土刚架式桥梁-棚洞一体化结构设计方案。结果表明：钢筋混凝土刚架式桥梁-棚洞一体化结构在500 kJ的防护能级及以下是可行的；主力(单线活载)+落石冲击荷载为最不利荷载组合，也是结构设计的荷载控制组合，此时结构响应和各项指标满足规范要求。     

郑万铁路罗家山隧道高陡边仰坡危岩落石综合防护技术

郑万铁路罗家山隧道横洞洞口分布大范围的危岩落石,对洞口施工人员及设备安全构成巨大威胁,本文采用Rockfall落石分析软件对坡面落石滚落弹跳高度、运动速度和冲击能量进行模拟分析,结合边仰坡实际情况,提出"落石清除及场地搬迁+混凝土明洞+高强波纹板棚洞+张口式帘式主动防护网+被动防护网"的综合措施,以减轻危岩落石危害,设...     

金沙江特大桥综合勘察与分析

研究目的:丽(江)香(格里拉)线金沙江特大桥为国内首座重载铁路悬索桥,桥址位于高山峡谷区,岩体卸荷松弛,断层发育,地震活动频繁,岩堆、危岩落石等不良地质发育。根据大桥地质环境和基础的受力特点,选取适宜的综合勘察方法,分析场地稳定性及岸坡稳定性,查明地基强度,为桥梁的基础设置及计算分析提供科学依据。研究结论:选取了平硐、垂直钻探、工程物探、地质调绘、现场及室内试验等勘察方法,综合分析得出如下结论:(1)桥址处无全新世活动断裂通过,次生地质灾害较轻,场地较稳定;(2)基础持力层为片理化玄武岩,属硬质岩,地基强度高;(3)岸坡卸荷带较厚,局部发育岩堆、危岩落石、不利结构面,但岸坡整体稳定,采取加固措施后方案可行;(4)本研究成果对高烈度深切峡谷区桥梁工程的地质勘察具有借鉴意义。     

铁路隧道明洞高陡边坡加固防护与监测方案研究

通过对隧道明洞高陡岩质边坡受构造影响,如岩体不利结构面、坡面小型楔体在外力长期作用下,沿临空面可能形成危岩、落石甚至崩塌等灾害的分析与计算,介绍延长明洞、增加明洞回填厚度、设置预应力锚索、防护网及自动化监测系统等综合工程措施设计和实例工程加固防护与变形监测效果,供类似工程借鉴。     

上坝大桥岩质岸坡稳定性数值分析

通过工程地质勘察和ANSYS有限元数值模拟方法,对上坝大桥岩质岸坡进行稳定性分析。分别在天然状态和荷载作用下对岩体位移、应力强度进行分析,建议清除坡面危岩落石,在施工开挖过程中对覆盖层边坡采取一定的防护措施。     

隧道洞口段危岩崩塌落石冲击风险评价研究

研究目的:西南山区隧道进出口段往往位于沟谷,地形切割强烈,洞口仰坡易发生崩塌落石灾害。为评价落石灾害风险,本文建立新的隧道洞口段危岩落石风险的综合评估流程以及多指标综合评估模型,克服以往确定指标权重时人为因素影响较大的缺陷,为今后隧道洞口坡段落石灾害治理决策、落石计算和防治工程等设定风险等级提供依据。研究结论:(1)将可拓学理论引入隧道洞口危岩落石风险评估中,建立了隧道洞口危岩落石风险的可拓综合评估流程,构建了落石风险的多指标可拓综合评估模型;(2)对定性指标做定量化处理并对评价指标进行归一化处理,使得评估指标具有可比性,并提出用简单关联函数确定各指标权重;(3)构建了隧道洞口危岩落石风险分级的物元可拓模型,将落石风险等级定为极低风险(Ⅰ)、低风险(Ⅱ)、中等风险(Ⅲ)、高风险(Ⅳ)与极高风险(Ⅴ)五类,通过工程实例验证并利用层次分析-模糊数学综合评价法进行对比,验证了该评价模型的评估结果是合理的、可行的;(4)本研究结果可为落石风险评估提供一种新的思路。     

宝台山隧道进出口危岩落石防治措施研究

基于中兰铁路（甘肃段）的危岩落石现场调查情况,以宝台山隧道为例,通过Rockfall软件研究不同落石轨迹,预测线下危岩落石的运动轨迹、动能、弹跳高度、落点位置等运动特征,并针对宝台山隧道提出安全合理的防治措施,确保铁路工程结构和运营安全。结果表明,对直立陡坡进行削坡后,同时采用锚杆框架梁防护与分级放坡建立拦石墙可以有效保护隧道洞口。     

铁路隧道明洞高陡边坡加固防护与监测方案研究

根据分析与计算，隧道明洞高陡岩质边坡通常受构造影响，岩体不利结构面发育，坡面小型楔体分布，在外力作用下长期稳定性较差，可能沿临空面形成危岩落石甚至崩塌等灾害。工程设计中宜采取延长明洞，增加明洞回填厚度，设置预应力锚索、防护网及自动化监测系统等综合措施进行加固防护与变形监测，以确保施工及运营的长期安全。     

地震高烈度区软岩隧道结构动力响应特性研究

研究目的:为研究地震作用下地震高烈度区软岩隧道加速度动态响应的基本规律,以拉林铁路杰德秀2号隧道工程为背景,设计进行了1∶50比例隧道结构模型的振动台试验。通过输入白噪声、EL波和汶川波,测试模型结构的动力响应,分析各个测点峰值加速度的放大系数随高程变化和不同地震烈度条件下的变化规律,并通过快速傅里叶变化得到功率谱频谱曲线,分析模型结构的加速度动力特性,对比各个加载工况下加速度频域响应曲线,研究模型结构频域动力响应的基本规律。研究结论:(1)地震高烈度区软岩隧道其场地高程效应的表现形式与一般场地表现不同;(2)随着地震动幅值的增大,各测点峰值加速度放大系数呈减小趋势,在0.15g加速度激励下表现出最大值,且不同频率特征地震波激励对高程效应形态的影响基本一致,仰拱处地震响应最大,在进行隧道抗震设防时,应加强对仰拱部位的抗震措施;(3)围岩土体对加速度放大效应较为显著,而隧道衬砌结构对加速度的放大效应效果不太明显,地层的响应特性在很大程度上决定着衬砌结构的地震响应特性;(4)功率谱密度曲线显示出不同地震波激励下模型结构响应峰值相差不大,但峰值所对应的频率值不同,高频段地震波对衬砌结构影响较...     

西南山区铁路沿线反倾岩质边坡地震动力响应振动台试验研究

以西南山区铁路沿线典型的含结构面反倾岩质边坡为例开展振动台试验,采用时频域分析方法研究输入不同峰值加速度地震波时该类边坡的地震动力响应特性.结果表明:随着高度的增加,加速度峰值放大系数总体上呈增大趋势仅局部有所减小,表明地震动力响应具有高程放大效应;在高度相等的情况下,除了底部坡内测点的加速度峰值放大系数大于坡体表面,...     

沈丹客运专线本溪隧道出口落石影响范围研究

为对铁路隧道出口落石分布范围的分析提供理论依据,提出了一种二维斜坡落石崩滑运动模型,该模型基于铁路行业所推荐的落石法向与切向恢复系数,建立了落石在同一直线坡段与不同直线坡段连续碰撞的时间与速度计算方法。通过对沈阳至丹东客运专线本溪隧道出口附近危岩体的调查,运用所建立的计算模型对落石的潜在影响范围进行了分析,绘制了落石的平面影响区域,为隧道洞口与相邻桥梁的设计提供了依据。     

落石冲击大跨度拱形明洞结构作用机理研究

研究目的:为探明落石冲击作用于拱形明洞结构荷载分布规律,确保明洞结构安全,本文以铁路双线双耳墙式明洞为研究对象,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,通过改变落石质量、冲击速度和回填土厚度分析落石冲击力和落石冲击所在横、纵断面明洞结构受到的冲击压应力,提出计算落石冲击力、冲击压应力的方法。研究结论:(1)当回填土厚度从1 m增大至4 m时,落石冲击力没有明显变化,而落石冲击作用于明洞结构的最大压应力迅速减小,说明应以落石冲击压应力和回填土自重应力作为明洞结构设计依据;(2)落石冲击压应力随着距落石冲击点水平距离的增大而减小,近似成圆台形分布,其扩散角约为50°;(3)落石冲击力、冲击压应力随落石质量、冲击速度的增大而增大;(4)综合落石质量和冲击速度提出了以冲击能量计算落石冲击力和冲击压应力的方法;(5)本研究成果可为明洞设计提供参考。