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。     

落石冲击作用下棚洞-拦石墙顶板及缓冲层的动力响应

以黔张常铁路（黔江—张家界—常德）为例，采用离散元软件PFC3D与有限差分软件FLAC 3D进行耦合计算，研究落石冲击棚洞-拦石墙顶板及缓冲层的动力响应，优化棚洞-拦石墙顶板及缓冲层设计，并对掺有轮胎颗粒的缓冲层进行研究。结果表明：可适当减小棚顶厚度，达到减轻结构自重与节省原料的目的，但棚顶厚度不宜小于0.4 m；适当增加缓冲层厚度可以减小落石冲击力，从而减小顶板挠度与应力，且缓冲层厚度不宜低于0.50 m；缓冲层添加20%～30%轮胎颗粒能有效提升缓冲层防护效果。     

复杂艰险山区高速铁路桥梁设计技术

本文针对复杂艰险山区高速铁路桥梁设计中的主要技术问题,结合相关科学研究和实践经验,提出了高速铁路高墩大跨桥梁跨径范围和选型原则,提出了高烈度地震区桥梁设计和减隔震技术,提出了峡谷风环境下高速铁路行车安全保障技术。同时,对复杂艰险山区高速铁路桥梁设计中常见的高陡边坡防护、危岩落石防护以及泥石流综合治理等关键技术进行了总结,提出了相应的设计原则和解决方法,为复杂艰险山区高速铁路桥梁设计提供了重要的技术支撑。     

基于FUZZY与三维运动仿真的危岩落石风险评价

为评价危岩落石对山区铁路工程的风险，提出基于模糊综合评判和三维运动仿真的危岩落石风险评价方法。以新寨隧道进口工程为研究对象，通过人工调绘、无人机遥感、室内外试验等获取基础数据；建立危岩落石稳定性评价指标体系及辨识标准，基于模糊综合评判模型确定了危岩落石发育区稳定性等级；基于真实三维地形模型，采用三维运动仿真分析了代表性危岩落石失稳后对铁路工程的不利后果；综合判定了新寨隧道进口工程危岩落石风险等级。结果表明：新寨隧道进口危岩落石稳定等级为Ⅳ级不稳定，风险事故不利后果等级为4级特大；综合判定危岩落石风险等级为Ⅳ级极高风险，严重威胁铁路工程建设和运营安全。     

复杂地形下的危岩落石被动防护网三维防护效果评估研究

为评估复杂地形下被动防护网的落石防护效果，利用无人机摄影测量方法，获取复杂地形的坡表形态并生成数字模型。基于RocPro3D模拟不同条件下的落石运动轨迹并评估防护网性能，对比二维与三维落石模拟结果中防护网性能的差异。计算结果表明：被动防护网缺陷的主要表现形式为防护高度不足、防护范围不足以及其他防护网缺陷引起的自身防护能力未完全发挥；被动防护系统最优防护效果表现为按照防护网布设位置，自上而下，防护网拦截率及作用在防护网上的冲击能量逐级降低；针对复杂地形下的被动防护体系评估，三维分析比二维分析的结果更加全面，更具参考价值。研究成果为被动防护网评估提供更多思路。