张吉怀铁路土峪隧道危岩落石特征及防护措施研究

山区铁路隧道进出口常面临危岩落石的威胁，依托张吉怀铁路开展高陡边坡危岩落石勘察及防护措施研究。土峪隧道进出口山体陡峭，竖向节理发育，岩体破碎，分布大量危岩落石，对铁路施工及运营构成巨大威胁。通过遥感解译、三维激光扫描、现场调查等“空-天-地”综合勘察手段，查清了土峪隧道进出口的危岩落石分布范围和特征；采用落石模拟软件Rockfall对洞口落石的运动轨迹进行模拟，分析落石的影响范围、冲击速度、弹跳高度和冲击能量，结合土峪隧道进出口地形、地质条件，提出“清除锚固+棚洞/明洞+主被动网”的综合防护措施；最后，总结形成了山区铁路隧道口硬质岩陡峭边坡危岩落石的勘察方法和加固防护设计原则。     

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。     

金温铁路K139高边坡危岩落石综合治理

既有金温铁路沿江而建,主要经过岩浆岩地区,边坡高陡,岩质坚硬,节理裂隙发育,容易形成崩塌落石。针对既有金温铁路高陡边坡危岩落石发育特点,结合金温铁路高陡边坡中典型的病害点,介绍了具体的概况,综合分析了其形成的各种成因,制定了具体的处理措施,提出了综合治理病害工点行之有效的措施。     

新木厂子一号隧道出口危岩整治设计

研究目的:以襄渝线增建二线新木厂子一号隧道工程为背景,针对隧道洞口存在危岩落石、并横跨公路的桥隧相连复杂工程,提出可靠、安全、有效的设计方案. 研究结论:结合本工程的地形地质特点,设计方案中将公路防护、边坡整治、桥台基础布局优化、隧道控制爆破以及洞口接长棚洞等措施综合考虑,确保了210国道行车及行人的安全,消除了今后铁路运营安全的隐患.对于类似工程的设计,应重视以下3点:(1) 精心勘察.勘测阶段详细测量出公路、桥台与洞口的位置关系,道路等级、是否存在危岩落石情况以及危岩落石分布等资料;若公路上方岩体呈倒悬状,应详细测出倒悬断面,并于断面上标注节理发育情况.(2) 设计方案应确保公路运营及行人安全.(3) 设计方案应考虑铁路开通运营后危岩落石对铁路运营安全的影响.     

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。     

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。     

危岩稳定状态评价方法

危岩崩塌是铁路和公路沿线主要的地质灾害之一。本文从危岩稳定性影响因素、分析方法、危岩状态评估及危岩落石整治四个方面对危岩稳定状态评价方法国内外研究现状进行总结。分析了人工观测、应力应变监测、电磁场差异探测和激光扫描等方法在危岩稳定状态评价中的应用,指出由于受仪器精度、测量方法和测试条件限制,危岩稳定状态测试评估结果存在较大误差。介绍了基于振动特性的危岩稳定状态评价新方法,指出非接触式检测危岩稳定状态技术在铁路、公路交通中的应用前景。     

基于FPSS技术的被动网落石报警系统研究

研究目的:铁路沿线发生崩塌落石灾害的事故大量存在,不胜枚举,如何保证其运营安全,已变得越来越重要。鉴于此情况,迫切需要研制一套能够满足各种条件下的高危路段沿线无人值守、自动发现障碍物,并能够为列车提供预警的自动监测系统。本文通过应用FPSS(分布式光纤周界告警系统)技术实现了铁路沿线被动网落石的振动分析报警功能。研究结论:(1)利用FPSS光纤传感技术进行系统开发,可应用于铁路沿线被动网落石振动分析报警,可实时、无人值守、全天候监测铁路沿线被动网落石情况,保障铁路运营安全;(2)本系统的成功设计可实现铁路被动网落石的振动信号获取、信号干涉解调、信号采集、信号分析处理全流程;(3)工程实际应用表明,其能满足铁路边坡落石病害监控的要求;(4)该研究成果可应用于铁路、公路落石报警领域。     

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...     

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。     

物联网在高速铁路灾害监测领域应用现状及前景分析

在对高速铁路灾害监测系统中物联网技术应用情况调研的基础上，分析RFID、无线传感网、智能传感等物联网技术在设备管理、大风报警信息自动处置、铁路崩塌落石及异物侵限监测中的应用前景，提出物联网技术在灾害监测系统设备状态监测、异物侵限监测、车地无线传输等方面的应用场景。     

基于纯国产信号设备的京津城际延伸线CTCS-3D级列控系统方案介绍

针对京津城际延伸线工程,提出一种基于纯国产信号设备的CTCS-3D级列控系统方案。为了满足与京津城际铁路的互联互通,该方案以国产客专CTCS-2级地面列控系统为基础,对其进行适应性改造,以同时满足ETCS-1级车载设备和CTCS-2车载设备的控车需求。从总体技术框架、联锁与室外信号机、列控中心与LEU、调度台与临时限速、应答器组及报文以及落物防护等方面对该方案进行了介绍。     

京张高铁八达岭长城站结构安全智能监测技术

京张高铁八达岭长城站规模大、结构复杂、施工难度大。为实现车站及大跨过渡段的安全建设,八达岭长城站建立了结合人工智能技术的隧道围岩及结构安全智能监测系统,通过在围岩和结构中预埋传感器,监测地下车站和大跨过渡段的围岩,以及锚杆、锚索等支护结构的受力和变形,并进行自动化采集、实时传输和处理,实现隧道围岩及结构力学状态的可视化实时显示与预警。超大跨隧道结构安全智能监测系统确保了复杂围岩条件下长、大隧道及隧道群的施工期和运营期安全,体现了现场监测信息对施工与设计的指导意义,为类似工程的施工和监测提供了参考与借鉴。     

普速铁路雨量监测系统工程设计方案研究

分析普速铁路雨量监测系统的现状及其存在的问题,从工程设计的角度,提出普速铁路雨量监测系统的总体架构、系统功能、系统设置及设备配置、监测信息传输及网络设置、系统供电等方案,可作为今后普速铁路雨量监测系统设计及建设的参考。     

含水率对昔格达地层大断面隧道初期支护安全性影响研究

昔格达地层具有水稳性差、易崩解等特点,常常引发隧道初期支护结构开裂、围岩掉块、坍塌冒顶等灾变事故。为了研究围岩含水率对昔格达地层大断面隧道初期支护安全性的影响规律并及时预防灾变事故,以成昆铁路复线桐梓林隧道为工程依托,通过数值模拟对比分析5种典型围岩含水率下隧道初期支护结构的受力特性和变形规律,根据相关规范规定的洞周变形标准和结构强度安全系数标准界定现有支护参数所能够维持的围岩含水率阈值为29%,并为超过此围岩含水率阈值的隧道支护参数提出优化方案。通过现场监控量测数据验证数值模拟计算结果的可靠性和合理性,研究成果不仅完善了昔格达地层大断面隧道设计参数,同时为类似工程提供借鉴和参考。     

基于微震监测的高速铁路大跨度过渡段隧道开挖损伤区分布特性及演化规律

基于微震监测技术具有识别岩体损伤位置、程度和大小以及破坏进程的优势,以新建京张高速铁路八达岭长城站大跨度过渡段隧道为研究对象,在隧道地表与洞周布设微震测点,实现立体式、全方位的微震事件监测。根据监测结果,分析围岩损伤区分布特性及演化规律。结果表明:根据微震事件分布密度,可将微震事件分为高密度区、中密度区和低密度区;微震事件累计分布频率为60%的边界可作为高密度区与中密度区的交界,累计分布频率为80%的边界可作为中密度区与低密度区的交界;微震事件高密度区对应为围岩高损伤区,围岩高损伤区受围岩级别和隧道跨度的双重影响,给出基于这2个参数的隧道不同位置处围岩高损伤区深度预测公式;围岩损伤程度采用微震事件的平均矩震级参数标度;围岩损伤区深度与围岩变形之间存在较强的正相关性及阶段性。基于围岩高损伤区深度,进行预应力锚索(杆)设计,结合围岩变形结果,验证了锚索(杆)设计参数的安全性。     

隧道围岩变形的时空特性研究

隧道围岩变形时空特性是支护结构动态设计的基础依据,针对速度350 km/h高速铁路客运专线双线隧道,采用数值模拟方法研究隧道围岩变形的空间分布特点和演化规律,提出反映围岩变形时空效应的拱顶纵向变形曲线拟合公式。在自重应力场下,隧道拱底位移值最大,施工中应尽早施作仰拱结构;道床底面以上拱顶位置位移最大,与坍塌、冒顶事故密切相关,应作为工程现场监测的重点。掌子面对前方未开挖围岩约束效应显著,围岩变形空间分布较为均匀,非圆效应对掌子面后方围岩变形影响显著,各阶段围岩变形随时间的演化规律具有明显的自相似特征。通过拟合分析提出高速铁路隧道拱顶纵向变形曲线的计算公式,基于任意3种新工况与Vlachopoulos公式进行对比分析,证明了新提出的计算公式应用效果良好。     

风电机组振动状态监测系统防雷设计

为避免雷电造成风电机组振动状态监测系统的失效,保障振动分析和状态评估的正常进行,文章探讨了该监测系统综合防雷方法,将采集器和传感器防雷相结合,在实际应用中能成功实现防雷击保护,降低了系统的维护成本。     

光纤自动切换保护系统在铁路光纤线路保护中的应用研究

从当前铁路光线路保护发展需要出发,结合当前铁路光纤监测系统现状,对光纤自动切换保护系统在铁路光线路保护中的应用进行了研究,并提出了详细的解决方案.     

轨道交通高架站低压配电智能雷电防护系统设计

现有轨道交通高架站低压配电防雷系统只能实现被动防雷功能,无在线检测功能,系统状态无法监控,维护不方便。提出一种新型智能防雷系统,通过配置雷电临近预警装置、自动升降接闪器装置、重要负荷切换控制装置,实现主动防雷;通过配置计算机终端及软件、智能电涌保护器(surge protection device,SPD)及其后备保护装置(surge circuit breaker,SCB)、在线监测型接地电阻测试装置、集中器等,实现全系统智能化,从而实现对SPD、SCB、系统接地电阻等参数在线监测,确保防雷系统有效运行,保障轨道交通高架站低压配电系统不受雷电脉冲过电压和感应过电压的危害。