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。     

基于地面激光雷达技术的危岩落石调查方法

现有的以人工调查为主,辅以航、卫片解译的危岩落石调查方法存在缺陷,提出一种基于地面激光雷达技术的危岩落石调查方法。该方法利用地面激光雷达对危岩落石工点进行扫描,精确获取危岩落石工点的三维信息,准确确定危岩落石的分布范围、规模大小、空间形态和位置,可实现危岩落石的识别、信息提取。工程案例验证了该方法的可行性。     

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。     

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     

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。     

三维激光扫描技术在铁路危岩落石勘测中的应用

铁路沿线的危岩落石区,大多山体陡峭,地质环境复杂,勘察工作难度大,危险性高,传统的勘察方法无法完成。三维激光扫描技术的出现,以其高精度、远距离非接触测量、高效等优势弥补了传统危岩落石勘测方法的缺点。探讨如何应用三维激光扫描技术对危岩落石区进行扫描,快速获取危岩落石的三维信息,从而确定其空间位置、大小、规模、分布范围并分析其稳定性。     

宜万铁路边坡危岩落石监测光纤光栅传感技术研究与应用

以宜万铁路五爪观隧道口边坡危岩落石监测项目的实施为背景,利用光纤光栅传感特有的技术优点,研发了一种边坡危岩落石实时监测报警系统,该系统可有效提高铁路边坡防护工程的减灾防灾效果。     

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。     

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...     

客运专线桥梁危岩落石防护设计

结合沈丹客运专线工程实例,简述了客运专线桥梁范围危岩落石防护整治的方法,通过具体工程设计对SNS主动及被动防护体系的应用进行了研究,对客运专线桥梁范围危岩落石不良地质的综合治理方法进行了分析。     

石太线路基边坡危岩落石整治方案研究

石太线危岩落石病害地段经常有危石坠落至线路,严重威胁行车安全。通过综合比较各种整治危岩落石的工程措施,最终确定因地制宜的安设高强度金属柔性防护网进行病害整治。并通过对一处典型病害工点进行三维激光扫描、落石轨迹模拟分析、落石最大速度和动能计算等研究,详细阐述金属柔性防护网的合理选型以及防护方案确定的方法。     

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。     

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。     

西安至十堰铁路危岩落石发育特征及防护措施

研究目的:西安至十堰铁路主要以隧道穿越秦岭山脉中低山区,隧道通过区危岩落石较为发育,本项目在勘察设计中在进行大面积地质调绘的基础之上,对危岩落石发育严重程度进行分级处理,并对危岩落石发育严重的隧道口采用Rockfall进行分析,从而为设计提供详细的地质依据.同时结合隧道工程设置,为设计提供较为合适的明洞防护方案.研究结...     

基于改进YOLOv3的铁路落石检测方法研究与实现

我国山区铁路沿线边坡崩塌落石侵入铁路限界将严重危及列车运行安全,当前铁路危岩落石的自动化监测系统存在误报、漏报及时效性低等缺点,各类监测系统对侵限落石的检测方法成为了制约系统性能指标的关键因素。本文收集了大量铁路真实场景下的崩塌落石样本,并选取Faster RCNN和YOLOv3算法进行了落石检测对比实验,实验表明YOLOv3算法与Faster RCNN算法检测精度相近,但检测速度更快,因此本文选取YOLOv3算法构建铁路边坡落石检测模型。由于YOLOv3算法对铁路落石群的检测准确度较低,本文采用多尺度检测以及调整网络超参数等方式对YOLOv3框架进行了改进,结果显示对落石群检测准确度提升效果较为明显,更能满足铁路沿线危岩落石检测的实际应用要求。     

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.     

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...     

文蒙铁路大黑山段岩溶区线路方案研究

文山至蒙自铁路穿越老寨大黑山岩溶发育地段,地质构造作用强烈,易引发突涌水及危岩崩塌等工程地质问题。为尽早确定该段线路方案,采取实地钻探验证、区域地质调查等手段,系统性摸清研究区域岩溶发育特征、水文条件及危岩落石分布情况,同时结合线路走向、地形和地质条件以及周边高速公路工程,综合工程条件、施工安全风险及工程投资等因素进行系统研究,提出工程地质条件相对较好、无危岩落石隐患、工程投资适中的经乐诗冲村南侧越岭线路方案。